復(fù)雜環(huán)境下40米簡(jiǎn)支梁深水基礎(chǔ)施工

杜宇

【摘要】40米跨度是水中通航的最小要求，在通航情況下如何能不影響正常水中基礎(chǔ)施工是我們簡(jiǎn)支橋梁水中基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵。結(jié)合工程實(shí)際情況，合理進(jìn)行水中河道改道，及時(shí)施作。如道路施工制定導(dǎo)行方案，做好水面警示裝置，為水中基礎(chǔ)施工提供保障。

工程概況：連江大橋中心里程為DK2062+669，橋長(zhǎng)為378.787m，橋型布置為：9×40m簡(jiǎn)支梁。大橋基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，2#-6#墩位于深水區(qū)，需采用鋼套箱、鋼吊箱和鋼板樁圍堰法進(jìn)行施工，水中墩施工難度較大。最大樁長(zhǎng)23m。橋墩采用實(shí)體墩，最大墩高30m，橋梁上部采用移動(dòng)模架原位現(xiàn)澆制梁。線路在橋位處跨越珠江一級(jí)支流連江。橋址處覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土、沖擊層、沖洪積層及坡殘積層、上更新統(tǒng)沖積層；下伏基巖為花崗巖。

【關(guān)鍵詞】鋼套箱；鋼吊箱；護(hù)筒；封底混凝土

一、總體方案

連江是珠江支流常年通航，通航等級(jí)Ⅱ級(jí)，必須保證最少40米河道寬度，結(jié)合河道地址特點(diǎn)，3-6#墩橋址位置有均勻覆蓋層，經(jīng)過(guò)試打鋼管樁可以生根搭設(shè)平臺(tái)，2#墩橋址位置基本沒(méi)有覆蓋層，無(wú)法進(jìn)行平臺(tái)施工，考慮到2#水深20米，只有采用套箱施工。該處交通不便，大型設(shè)備和物質(zhì)無(wú)法進(jìn)入，套箱加工周期長(zhǎng)，自重大，決定在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工，如何能將其如期下水是了關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究決定先進(jìn)行3-6#墩施工，1-2#墩暫時(shí)不施工，利用其位置預(yù)留航道通航。5-6#平臺(tái)之間利用平臺(tái)基礎(chǔ)搭設(shè)加工2#墩套箱底接工作的平臺(tái)。待3-6#墩施工完畢后將其河道改移到3-5#墩之間，再進(jìn)行1-2#墩的施作。

二、水中樁基施工

該橋址有大量的覆蓋粗砂層，下伏基巖是花崗巖，根據(jù)地址特點(diǎn)選用沖擊鉆孔方式。粗砂層地址在沖擊過(guò)程中易漏漿，只有在護(hù)筒插打時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)振動(dòng)時(shí)間，或是更換大功率的振動(dòng)錘，使護(hù)筒有足夠埋深。沖擊鉆孔開(kāi)始時(shí)提供足量黏性土，進(jìn)行造漿，泥漿比重調(diào)整為1.25，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)備有大量袋裝水泥，一旦泄漏泥漿第一時(shí)間將水泥拋入護(hù)筒內(nèi)，隨漏隨加，待護(hù)筒內(nèi)液面靜止后停止拋入。待24小時(shí)后繼續(xù)補(bǔ)漿開(kāi)鉆。特別注意的是在樁基施工過(guò)程中一定考慮下一步承臺(tái)的施工，水中樁基檢測(cè)是一般都采用聲測(cè)管，通常做法是在樁頭破除后，有資質(zhì)的檢測(cè)單位安排檢測(cè)人員通過(guò)聲測(cè)管下聲測(cè)探頭。連江大橋樁基施工過(guò)程中在安裝鋼筋籠時(shí)利用吊筋將聲測(cè)管接長(zhǎng)，至護(hù)筒頂面，這樣樁基檢測(cè)可以在現(xiàn)有平臺(tái)上進(jìn)行。避免將來(lái)樁頭破除時(shí)聲測(cè)管堵塞，也為將來(lái)承臺(tái)施工節(jié)省時(shí)間。平臺(tái)法施工水中樁基時(shí)考慮平臺(tái)標(biāo)高是都按水域的最高水位設(shè)計(jì)，因此樁頂距護(hù)筒頂面就留有一定長(zhǎng)度，連江大橋的虛樁長(zhǎng)都有10米，這段長(zhǎng)度空間可以利用循環(huán)造漿。但在灌注完水下混凝土后及時(shí)將空間內(nèi)未沉淀的泥漿利用泥漿泵清理干凈，否則將來(lái)承臺(tái)開(kāi)挖時(shí)沉淀的泥漿很難處理，切割多余護(hù)筒無(wú)法進(jìn)行。樁基施工的鉆渣和泥漿要準(zhǔn)備專門的泥漿船回收，一方面是環(huán)保要求，更重要是如果將來(lái)采用鋼板樁形式圍堰，工人不注意把鉆孔鉆渣排到河床上，造成該處河床表面高低不平，通常狀況時(shí)借用抓泥船清理，但伸出水面的護(hù)筒會(huì)妨礙其設(shè)備工作，清理起來(lái)很困難且不徹底，直接影響圍堰水下混凝土的厚度和各護(hù)筒與封底混凝土粘結(jié)。

三、鋼吊箱施工

水中承臺(tái)若是高樁承臺(tái)且水深有10多米有覆蓋層優(yōu)先選用平臺(tái)法施工樁基，利用樁基護(hù)筒下放鋼吊箱。事先插打護(hù)筒時(shí)特別要控制護(hù)筒的垂直度，護(hù)筒是下放吊箱圍堰的導(dǎo)向，也為吊箱提供臨時(shí)受力點(diǎn)。鋼吊箱施工的重點(diǎn)是下水就位，連江大橋3#墩采用單臂鋼吊箱分2節(jié)組合下水。首先在護(hù)筒安裝附著牛腿，牛腿上部安裝吊箱底板，底板與護(hù)筒之間留有空隙不超過(guò)3cm，這個(gè)尺度一定把握好，如果小了護(hù)筒上外側(cè)加筋板有可能會(huì)阻擋到下放吊箱，過(guò)大的話影響堵漏效果。底板安裝完畢后，安裝下半截側(cè)板，為了使護(hù)筒能夠給吊箱提供更好的導(dǎo)向，在吊箱內(nèi)側(cè)板上安裝四個(gè)滑動(dòng)滾輪，直接與最外側(cè)護(hù)筒壁密貼，這樣吊箱下放時(shí)通過(guò)滾輪的滾動(dòng)不至于使吊箱下放跑偏。待上半節(jié)接長(zhǎng)完畢后，安裝起吊裝置。利用現(xiàn)有護(hù)筒接長(zhǎng)，在護(hù)筒頂部安裝好扁擔(dān)梁為吊箱提供受力點(diǎn)，計(jì)算好行程選擇合理的倒鏈，利用倒鏈提起吊箱，去除底板下方的牛腿，迅速下放到設(shè)計(jì)位置，最后將抗拉壓樁通過(guò)附著在護(hù)筒上吊耳焊接在護(hù)筒上，完成吊箱下水。單臂吊箱內(nèi)側(cè)板兼做承臺(tái)模板，怎樣保證圍堰內(nèi)無(wú)水環(huán)境是決定承臺(tái)質(zhì)量的關(guān)鍵，因此封底混凝土的澆筑及其堵漏是保障。在澆筑封底混凝土前，安排潛水人員將事先試拼好的堵漏鋼板通過(guò)螺栓連接安裝在吊箱底板，是用于消除護(hù)筒與吊箱底板間縫隙以防漏封底砼。接著安排潛水員將護(hù)筒外壁與封底砼接觸位置用鋼絲刷去除其上的附著物并安裝盤(pán)條鋼筋，來(lái)增加護(hù)筒與封底砼之間的粘結(jié)力。準(zhǔn)備工作就位后就是封底混底混凝土的澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)利用布料機(jī)布料，利用吊箱底板事先分好的隔倉(cāng)由四角向中部布料澆筑，澆筑過(guò)程應(yīng)連續(xù)迅速，同時(shí)安排潛水人員水下觀察，及時(shí)封堵。封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度方可抽水進(jìn)行承臺(tái)基礎(chǔ)施工，單臂吊箱的側(cè)板兼做承臺(tái)的模板。由于圍堰內(nèi)抽水后有一定水頭差，始終有一些小股毛細(xì)水處理不完全。最后采用降水辦法處理，具體在圍堰封底混泥土上澆筑一層墊層，設(shè)置匯水溝，匯水溝最終到承臺(tái)四角的降水點(diǎn)，利用水泵進(jìn)行降水。澆筑承臺(tái)砼之前利用直徑110mmpvc管材，長(zhǎng)度比承臺(tái)厚度多30cm，直插入降水點(diǎn)利用水泵抽水，混凝土澆筑過(guò)程中有水就通過(guò)這些管道進(jìn)行降水，在澆筑過(guò)程始終保證圍堰內(nèi)無(wú)水環(huán)境，待承臺(tái)澆筑結(jié)束終凝之前將pvc管材清除。待承臺(tái)砼一定強(qiáng)度后采用高一等級(jí)的膨脹砂漿進(jìn)行管道封堵。

四、鋼套箱施工

2#墩橋址河床表面沒(méi)有覆蓋層，多次試打鋼管樁不成功，經(jīng)實(shí)地測(cè)量該處河床平整適合套箱圍堰施工。但套箱加工工期長(zhǎng)、工廠化程度高，現(xiàn)場(chǎng)既有的便道無(wú)法將其運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。利用水域運(yùn)輸不適用旱季下套箱的時(shí)機(jī)，旱季水位較低，大型浮吊和大型運(yùn)輸船只無(wú)進(jìn)入施工水域作業(yè)。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究利用既有5#-6#墩之間平臺(tái)鋼管樁基礎(chǔ)再搭設(shè)一個(gè)加工圓形鋼套箱工作平臺(tái)，將套箱分兩節(jié)加工，其底節(jié)整體在工作平臺(tái)上焊接組拼。組拼完畢后，同時(shí)在工作平臺(tái)上焊接530mm螺旋焊管，焊管上布置貝雷梁構(gòu)成門式支架。在支架上選擇10個(gè)吊點(diǎn)利用10噸導(dǎo)鏈將底節(jié)套箱整體吊離平臺(tái)30c，迅速將平臺(tái)上的鋼板和平臺(tái)下的縱橫梁拆除，此時(shí)套箱已懸于水面之上。接下來(lái)安排工人，每?jī)扇艘唤M倒鏈同步下放底節(jié)套箱，待底節(jié)完全下放至浮于水面之上完成底節(jié)套箱的下水，最后將底節(jié)的各個(gè)分倉(cāng)灌

隨著我國(guó)高速鐵路的快速建設(shè)，出現(xiàn)許多跨越大江大河的水中特大橋，這類型橋梁一般主跨度大，施工不影響通航，大型水上設(shè)備也可以進(jìn)入，基本上不受外界環(huán)境制約，只是方案上的優(yōu)化。但像這種支流河道，其特點(diǎn)是通航等級(jí)高，河道窄，各種大型施工浮吊無(wú)法進(jìn)入，水中橋墩又多，受外界干擾大。這種工況下水中高樁承臺(tái)宜采用利用高強(qiáng)螺栓裝配式單臂鋼吊箱施工，連江大橋4-6#墩采用的鋼板樁施工，當(dāng)時(shí)效果不好。因?yàn)楫?dāng)時(shí)施工期間經(jīng)歷一次洪峰，洪水把鋼板樁的根基都沖刷完了。當(dāng)時(shí)如果采用裝配式吊箱施工可以重復(fù)使用外層板，只是多加工一套底板。受洪峰的影響就小，而且封底混凝土效果要好，還能節(jié)省封底砼，也可以重復(fù)利用外側(cè)模。個(gè)人認(rèn)為預(yù)應(yīng)力技術(shù)現(xiàn)在在橋梁應(yīng)用已經(jīng)非常成熟了，那么可否將其應(yīng)用于吊箱圍堰上進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，如果那樣的鋼材應(yīng)用少了，重量輕了。裝配時(shí)就如安裝模板方便快捷，節(jié)省工期。