某特大橋水中墩施工難點分析及主要應對技術措施

樸龍燮

（延邊公路工程質量監(jiān)督站，吉林 延吉133000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

某特大橋孔跨組成為：11×32m 預應力混凝土簡支梁+2×24m 連續(xù)梁+7×32m 預應力混凝土簡支梁+140m+224m+140m鋼桁連續(xù)梁+9×48m 預應力混凝土簡支梁。橋跨組成為140m+224m+140m 鋼桁連續(xù)梁+9×48m 預應力混凝土簡支梁。

1.2 設計概況

主橋橋墩均采用圓端形實體墩，墩高為20.5～36m，主墩基礎采用12 根直徑2.5m，深度26～30m 的鉆孔灌注樁，承臺結構形式為22m×14.4m×4m 鋼筋混凝土承臺；邊墩基礎采用12根直徑2m，深度23m 的鉆孔灌注樁，承臺結構形式為19.7m×11.6m×4m 鋼筋混凝土承臺。墩樁基和承臺混凝土標號均采用C40 混凝土，樁基和承臺所處環(huán)境作用等級為T3，樁基、承臺混凝土標號均采用C40 混凝土。

2 工程重難點分析及施工對策

2.1 工程特點、重難點

1）主墩2.5m 大孔徑鉆孔灌注樁水中施工，鉆孔灌注樁穿越卵石層難度較大。

2）水中墩基礎施工難度大。水中墩基礎采用鋼板樁圍堰、單壁鋼圍堰、施工。鋼板樁、單壁鋼圍堰施工穿越卵石層及單壁鋼圍堰下沉過程平面位置控制是本工程的重難點。

3）圍堰封底混凝土約800m3一次性封底成功是本工程的重點、難點。

4）高墩墩身施工難度也是很大的。

2.2 本項目重難點分析及施工對策分析

2.2.1 特大橋水中墩基礎施工重難點的對策要點

1）避開汛期、利用汛期間隔時間段進行施工。

2）采用鋼板樁圍堰進行水下承臺施工，采用旋挖樁引孔后進行粗砂填埋，然后再進行鋼板樁施工。從河岸兩側分別填筑便道及施工作業(yè)平臺，竹根鎮(zhèn)填筑部分便道后利用鋼管樁及貝雷片搭設棧橋及作業(yè)平臺【1】。

3）圍堰位置控制措施：首先在外圍護筒上設置導向器控制圍堰的位置，同時制定專人負責圍堰下沉過程中平面位置觀測工作，發(fā)現(xiàn)圍堰偏位及時糾正。觀測儀器采用GPS 和尼康全站儀配合使用。

4）采用單壁鋼圍堰施工進行水下承臺施工，鋼圍堰的設計、加工、安裝、定位、封底是關鍵，制定專項方案逐一落實。

5）為保證封底混凝土供應及時攪拌站擬采用2 臺120 攪拌機供應，多輛混凝土運輸車配合汽車泵完成封底?；炷临|量也影響封底質量，水下封底時混凝土坍落度為220～240mm，封底時多布測量點，實時測量。

6）主墩2.5m 超大直徑鉆孔樁施工時應合理地組織施工機械。

2.2.2 特大橋高墩身施工重難點的對策要點

1）施工時先在枯水期將各墩身施工至水面以上，再進行水面以上墩身施工，墩身施工時采用翻模分節(jié)段澆筑。

2）由于水中墩墩身最高為39m，一般汽車吊無法滿足施工要求，采用50t 履帶吊進行施工【2】。

3）加強技術、安全培訓，切實提高管理人員及作業(yè)人員技能水平及安全操作意識；加強現(xiàn)場管控人員及旁站時間，重點吊裝、澆筑等施工派專人盯崗作業(yè)。

3 主要施工方案

3.1 總體施工組織及工藝介紹

水中墩施工總體順序為：水中墩施工平臺筑島(棧橋基礎施工)—鉆孔樁施工(棧橋施工)—鋼圍堰施工—承臺施工—墩身施工—圍堰拆除—棧橋拆除。根據(jù)總體施工組織設計，結合現(xiàn)場地形地貌、水文等實際情況，分別對各墩施工平臺、樁基、圍堰、承臺及墩身等施工工藝進行研究編制，分別如下。

本工程樁基施工平臺計劃均采用河卵石填筑成型，筑島寬度為承臺各邊向外擴大4m，填筑高程高于江水常水位平均水面1m，即平臺高程為343.5m，施工平臺填料采用河卵石，卵石最大粒徑不得超過20cm，邊坡采用1∶1 的填筑坡度。

3.1.2 鉆孔樁工藝及鉆孔原則

計劃采用旋挖鉆機（自帶震動錘）進行施工，在施工時采用護筒跟進措施（跟進長度8～10m），以防孔壁坍塌，通過前期施工驗證，成孔質量及施工進度情況均良好。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，水中墩鉆孔樁采用2 臺旋挖樁施工【3】。

3.1.3 基坑圍堰工藝

水中墩均位于灘涂或旱地，基坑均＞5m，按深基坑支護方式進行圍護，其中40#～42#墩支護方式為拉森鋼板樁圍堰結構形式，43#～47#墩支護形式優(yōu)先采用單壁鋼圍堰結構形式，若單壁鋼圍堰施工難以滿足現(xiàn)場需要時，再采用鋼板樁圍堰形式，其余39#、48#～51#優(yōu)先采用放坡開挖形式，坡比不大于1∶1，其中48#放坡開挖難以滿足施工時，優(yōu)先考慮單壁鋼圍堰，最后考慮鋼板樁圍堰施工方案。

3.2 鉆孔樁施工方案

3.2.1 填筑平臺

施工平臺填筑從兩岸開始填筑并向江中推進，填筑時首先需填筑施工便道，然后通過施工便道將填料和施工機械運送到墩臺位置進行填筑施工平臺，通過自卸車和履帶式挖掘機配合施工。填筑時在迎水面和過水面?zhèn)葤煸O鋼絲網(wǎng)以減少江水對平臺的沖刷量。

另外，在安裝中若是出現(xiàn)溫度和實際設計項目流程相悖的問題，就要集中處理調整機制，盡量減少安裝質量對后續(xù)應用造成的影響。尤其要注意的是，在伸縮縫安裝工作體系內，要對實際寬度進行需求管理，注意運輸過程保護工作水平的基礎上，確保篩查管理工作，減少因為運輸過程造成的變形問題，也為現(xiàn)場管理體系的全面升級奠定基礎，將相應的參數(shù)偏差都集中在控制范圍內，結合保障機制維護伸縮縫中心線、梁端中心線的重合水平[3]。

3.2.2 鉆孔樁施工

1）護筒制作及埋設

（1）護筒的選擇

樁基礎的設計樁徑為φ1.5m、φ2.0m、φ2.5m，鋼護筒采用Q235 鋼板卷制，壁厚14mm，護筒長筒按8m 制作。鋼護筒頂口和下口均應設吊環(huán)或者是吊孔，方便鋼護筒在埋設或撥除時的起吊。

（2）鋼護筒局部加強

①刃腳：為了減小鋼護筒沉放過程中的阻力以及鋼護筒變形，鋼護筒底節(jié)底口設置刃腳，刃腳高度50cm，在底口內外兩側各加焊14mm 厚鋼板。

②加強鋼板：為了減小在振動過程中振動錘夾鉗部位鋼護筒的變形，在每節(jié)鋼護筒頂端加焊1 圈50cm 高壁厚為14mm 的圓弧加強鋼板。

（3）施沉設備選型

①振動錘選型：大直徑鋼護筒的施沉設備采用APE 系列，選擇DZJ90A 振動錘作為鋼護筒施沉設備。

②起吊設備選型：根據(jù)計算，單根鋼護筒最大總重8.6t（含加強圈），擬采用1 臺履帶吊進行吊裝，打拔施工。

（4）鋼護筒加工及運輸

鋼護筒在工廠集中加工成型，加工成一節(jié)?？紤]運輸和吊裝過程中其強度和剛度，保證鋼護筒在運輸和吊裝過程中不變形。

（5）鋼護筒施沉

①鋼護筒起吊：鋼護筒運至現(xiàn)場，在孔口利用2 臺履帶吊同時起吊，1 臺鉤住鋼護筒頂口，另1 臺鉤住鋼護筒底口，同時操作豎起鋼護筒。將鋼護筒豎起后，松下底口端，通過頂口端吊機將鋼護筒擺放到位并進行對接。

②垂直度控制：鋼護筒最長8m，在工廠內加工為整節(jié)，運輸至現(xiàn)場進行施沉。首節(jié)鋼護筒的準確沉放是保證鋼護筒整體平面位置和垂直度的關鍵，采用履帶吊機吊裝沉放，用2 臺全站儀沿相互垂直的2 個方向觀測，確保沉放的垂直度符合要求，并隨偏隨糾沉。

（6）鋼護筒下沉預案

如果鋼護筒按上述方案下沉出現(xiàn)石層等障礙物異常情況，則采取旋挖鉆等先進行鉆孔施工，孔深穿過石層時停止施工，然后跟進下沉鋼護筒至設計標高。

2）泥漿制備

鉆孔泥漿陸上采用就近挖設泥漿池制備，水中墩采用在岸上集中拌制，通過管道運輸至樁位，泥漿運輸管道架設在棧橋及平臺下方。

3）鉆孔、清孔

主墩樁基礎為12 根φ2.5m 的鉆孔樁根據(jù)鉆孔順序原則和工期要求，分別對每個墩臺設置不同的鉆機數(shù)量及鉆孔順序。

清孔采用換漿法進行，當從孔內取出的泥漿測試值的平均值與注入的凈化泥漿相近，測量孔底沉渣厚度不大于規(guī)定值時，即停止清孔作業(yè)，吊裝鋼筋籠。

4）鋼筋籠制作及安裝

鉆孔樁鋼筋籠在鋼筋加工場集中制作，鋼筋籠用平板車運至現(xiàn)場，在孔口采用履帶吊起吊，上端吊鉤住鋼筋籠吊具，下端鋼絲繩鉤住底部，鋼筋籠箍圈設置內撐保證吊裝時的剛度，同時達到限位作用。通過吊車同時操作豎起鋼筋籠，然后松下上端吊鉤，通過吊機將鋼筋籠擺放到位進行對接。如圖1 所示。

圖1 鋼筋籠吊裝、安放示意圖

當鋼筋籠全部下放到位后，采用4 根主筋作為吊筋，按照4 個吊點將鋼筋籠懸掛在支撐架上，支撐架采用2I25 工字鋼制作，尺寸為5m×2m。

5）水下混凝土灌注

根據(jù)實際鉆孔深度配置導管，導管直徑φ30cm，采用“標準節(jié)+調整節(jié)”的方式進行拼裝接長，導管安裝后下口懸空高度宜控制為20～40cm。水下混凝土灌注應連續(xù)不斷地進行，首批混凝土應保證導管埋入深度不小于1m，以最大樁徑φ2.5m鉆孔樁進行計算，首批混凝土方量應不得小于8.0m3；灌注過程中，應保證導管埋深控制在2～6m；灌注結束時，應確?；炷凉嘧⒏叨雀叱鲈O計樁頂0.5～1.0m，以保證樁頭部分混凝土質量。

4 結語

隨著社會經濟的發(fā)展，對文明施工程度要求越來越高，樁基施工中，尤其是泥漿的處理，如果處理不當就會給江河周邊自然環(huán)境造成污染。施工質量的好壞直接影響橋梁的使用壽命。由此，在施工中一定要貫徹“百年大計，質量第一”的方針，嚴把質量關。努力提高質量管理水平，提供更多更好的途徑服務施工人員。因此，需要培養(yǎng)一支高素質、高水平、責任心強、具有科學管理經驗和現(xiàn)代科學理念的管理隊伍。