湖區(qū)橋梁承臺施工工藝研究

張 偉 曾波存 張?zhí)煳?/p>

(中交第二航務工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武漢 430011)

我國幅員遼闊，河流湖泊眾多，高鐵、城際鐵路、高速公路工程施工呈線性分布，經(jīng)常需要穿過湖泊、河流，在湖泊、河流區(qū)域進行橋梁施工作業(yè)就需要采取必要的措施搭設水上施工平臺進行水中基礎及承臺施工，同時為提供干環(huán)境施工承臺和墩身，臨時性擋水圍護結構圍堰，本文以沌口長江公路大橋青菱湖大橋承臺在青菱湖水中施工的工程實例，介紹了原施工工藝，并對吸泥、抽水、封底等工藝進行研究，改進部分工序，提出施工要點，為類似工程承臺施工提供借鑒。

1 工程概況

沌口長江公路大橋青菱湖大橋全長1 320 m，線路起于武漢市洪山區(qū)老橋村，止于江夏區(qū)龔家鋪村，是沌口長江公路大橋項目的重要組成部分。其上部結構為44×30 m后張預應力混凝土T梁，下構采用大懸臂帽梁花瓶式橋墩配啞鈴型承臺接樁基礎。橋位所在的青菱湖為二級水源地，荷塘密布，水草肥美，平均水深1.5 m，淤泥厚達2.5 m～3 m，枯水期水深可低至80 cm，豐水期水深可達3 m。湖區(qū)為當?shù)貪O業(yè)養(yǎng)殖區(qū)，常年養(yǎng)殖各種魚、蟹及蝦，其中以對水質變化敏感的蝦類居多。在大橋的施工過程中，保護水體不受污染成為工程施工控制的重點。特別是在樁基及承臺施工過程中，承臺的開挖等重點工序對湖區(qū)的擾動及水體影響更是監(jiān)控重點。

2 原施工工藝介紹

2.1 原施工工藝簡介

根據(jù)原定施工工藝，青菱湖大橋水上承臺系梁采用鋼板樁圍堰施工，圍堰設置一道水平支撐體系，圍囹結構采用HW400作鋼支撐。青菱湖大橋承臺施工平面圖見圖1。

該工藝主要施工要點如下：

1)鋼板樁圍堰支護；2)吸泥：采用高壓水泵射水，氣舉反循環(huán)吸泥至基坑設計底標高，吸泥過程中保持內外水頭一致；3)水下澆筑封底混凝土；4)封底混凝土強度達到設計強度后進行圍堰抽水，割除樁頭，進行正常的承臺施工。

2.2 原施工工藝存在不足

在施工過程中，原定施工方案存在若干不足，對現(xiàn)場生產及湖區(qū)環(huán)保影響較大，主要有如下幾點：1)湖區(qū)蓮藕密布，淤泥質內部含有大量植物根系，吸泥水泵時常被堵，故障率高；2)吸泥排水量較大且動力強勁，極易擾動湖底淤泥上翻，進而污染圍堰外湖面。吸泥污水集中外運方量過大，成本高昂；3)吸泥水泵與補水水泵排量不易同步，現(xiàn)場操作難度增加；4)水下澆筑封底混凝土工序繁瑣，且不同位置的承臺湖底地質不盡相同，出現(xiàn)封底混凝土四周泛淤及封底混凝土整體下沉等問題。

3 改進施工工藝

經(jīng)過項目部數(shù)次討論論證，對原有施工方案進行一系列改進。

1)維持原鋼圍堰支護方案不變；2)基坑清淤由原來的水下吸泥改為抽水后挖泥；3)封底混凝土由水下澆筑改為地基處理后干澆；4)結合不同區(qū)域的不同淤泥情況，進行針對性的基底處理，確保封底質量；5)對湖區(qū)施工區(qū)域采用污水隔離措施。

4 現(xiàn)場實施

根據(jù)工程施工的進展順序，我們進行如下主要處理措施。

4.1 施工區(qū)域污水隔離

為避免可能出現(xiàn)的污水外擴對湖區(qū)漁民的養(yǎng)殖產生影響，項目部通過市場調研，走訪當?shù)貪O民，制定了一套污水隔離體系，隔離材料主要由彩條布及160目及其以上的尼龍過濾網(wǎng)組成。從施工區(qū)域由內向外依次布設一層彩條布，一層100目濾網(wǎng)，一層160目濾網(wǎng)。不同層網(wǎng)布間隔30 cm左右，網(wǎng)底采用石塊、廢舊鋼筋頭進行壓重沉底，頂口外露湖面50 cm。有效的隔離污水外擴，同時不影響湖區(qū)水體流動。施工區(qū)域污水隔離見圖2。

4.2 分層抽水，明挖基坑

為避免潛水泵抽水導致圍堰內淤泥上翻，項目部采用22 kW螺桿泥漿泵進行圍堰內湖水外排，配合手拉葫蘆進行跟進下放，確保螺桿泵頭沒入湖水30 cm～40 cm，人工肉眼可見，以避免淤泥抽出。同時在出水口懸掛木板及鋼板降低出水對湖底的沖擊，確保圍堰外也不泛淤。將圍堰內水位抽至淤泥頂面30 cm，對圍堰進行一次止水。

一次止水完成后，換用3 kW潛水泵進行圍堰內滲水外排，形成相對的干施工環(huán)境。專人指揮長臂挖機進行圍堰內淤泥挖除外運，直到設計基底標高。達到設計底標高后，對圍堰進行二次止水，包括板樁外淤泥滲水。

4.3 基底處理，澆筑封底混凝土

開挖至基底標高后，如底層仍為淤泥或淤泥質粘土，則根據(jù)基底承載力的不同選擇基底處理方式。一般來說，基底為淤泥的，采用片石搭配毛渣土進行換填；基底為淤泥質粘土的，采用基底鋪設彩條布或者油布，同時加鋪竹片塊進行墊底；基底為粘土的，采用滿鋪竹筏進行墊底，最后支模板澆筑墊層混凝土。基底換填及竹片墊底見圖3。

4.4 承臺結構施工

針對青菱湖環(huán)保要求嚴格，大橋工期要求緊的特點，承臺鋼材采取集中加工、廠內綁扎，現(xiàn)場吊裝(如圖4所示)的施工工藝，減少單個承臺施工時間。

在樁頭鑿除后進行承臺鋼筋籠安裝，大大的提高了現(xiàn)場施工效率，縮短了對可周轉材料的占用時間。

在承臺鋼筋籠就位后，進行系梁的鋼筋現(xiàn)場綁扎，測量放線標識出墩身的位置，墩身鋼筋與裝配式承臺連接成整體，后續(xù)進入常規(guī)的模板安裝與加固，混凝土澆筑，養(yǎng)護等作業(yè)工序。

5 實施效果

5.1 工期效益

通過對工藝的優(yōu)化，單個承臺施工周期由原來的13 d縮短為8 d，縮短5 d，全橋利用新工藝施工承臺76個，以同時作業(yè)6個承臺計，縮短全橋施工工期76/6×5=63 d。承臺施工周期工期對比見表1。

表1 承臺施工周期工期對比 d

5.2 經(jīng)濟效益

綜合縮短63 d的工期直接影響到全橋投入的12套鋼板樁的租賃費用。單個鋼圍堰包含94根拉森Ⅳ鋼板樁，單根板樁日租金3.4元。綜合板樁租賃節(jié)省3.4×94×12×63=241 617元。單個承臺圍堰鋼材需求量見表2。

表2 單個承臺圍堰鋼材需求量表

5.3 社會效益

通過對承臺施工工藝的優(yōu)化，項目部對在施工過程中最大程度上減少了對青菱湖水環(huán)境的干擾，保護湖區(qū)漁業(yè)的正常運轉，青菱湖大橋成為了沌口大橋文明環(huán)保施工的窗口，施工過程中無漁民投訴，文明施工得到了社會各界的一致稱贊。

6 結語

在沌口大橋項目南接線青菱湖大橋在下部結構施工過程中，項目部通過對湖區(qū)承臺施工工藝的優(yōu)化，充分減少了人為施工對自然生態(tài)的影響程度、范圍與時間，在保護好湖區(qū)生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)環(huán)境的同時，加快了施工進度，節(jié)約了工程成本。

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