既有跨河公路橋上新建高架橋的基礎(chǔ)施工

祝新順，卓鑫

（中交二公局第一工程公司，浙江 溫嶺 317500）

1 引言

隨著我國(guó)道路交通建設(shè)的快速發(fā)展，新建橋梁施工中經(jīng)常會(huì)遇到與既有公路、鐵路、橋梁等線路交叉重合的情況發(fā)生，在建設(shè)過(guò)程中，既有線路相對(duì)壓縮了新建橋梁的施工場(chǎng)地與空間，增加了施工的困難【1】。如何在有限空間內(nèi)完成新建橋梁的建設(shè)，并保證施工質(zhì)量，也是橋梁建設(shè)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。

本文針對(duì)新建橋梁與既有跨河公路橋線路重合的問(wèn)題，以跨金清港新建高架為例，對(duì)上跨既有跨河麻車大橋的基礎(chǔ)施工工藝予以介紹，為類似工程提供參考【2～5】。

2 工程概況

跨金清港河段新建高架橋與原有麻車大橋線路重合，其中444#～446#墩為水中墩，整體橋型與金清港河道呈70°夾角，交叉處徑向河道寬度83～93m，橋墩處最大水深約為6m，河段航道等級(jí)為Ⅶ級(jí)，且需保持通航，大型浮吊船只無(wú)法進(jìn)入施工區(qū)域。橋側(cè)有高壓輸電電線，與444#墩距離較近，限制了施工空間。施工現(xiàn)場(chǎng)空間布置如圖1 所示。

3 工程難點(diǎn)分析

在新建高架橋施工過(guò)程中存在以下重點(diǎn)及難點(diǎn)：

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)空間布置圖

1）金清港航道有通航要求，橋墩距離航道近，橋型與河道斜交，橋梁施工受既有麻車大橋、通航船只以及高壓電線線路的影響，施工場(chǎng)地有限，空間限制大；

2）基礎(chǔ)橋墩采用直徑為3.2m 灌注樁，樁長(zhǎng)在65～83m，最大成孔深度約為88m，采用沖擊成孔工藝施工時(shí)需驗(yàn)算對(duì)既有橋梁的影響；

3）鋼筋籠最大質(zhì)量約為50t，質(zhì)量大，分節(jié)較多，對(duì)接接頭多，現(xiàn)場(chǎng)吊裝應(yīng)合理設(shè)計(jì)，并在制作與施工階段嚴(yán)格控制鋼筋籠變形；

4）橋址處地質(zhì)條件復(fù)雜，巖層標(biāo)高變化大，強(qiáng)度高。

4 施工工藝流程

在高架橋基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，涉及鋼護(hù)筒、鋼筋籠等大質(zhì)量體吊裝。因施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法使用浮吊，采用有限元軟件驗(yàn)算，現(xiàn)有麻車大橋的承載力也無(wú)法滿足大型機(jī)械吊裝的要求，特設(shè)計(jì)“鋼平臺(tái)+起重支架”進(jìn)行橋梁吊裝施工。采用DZJ-300 式沉樁錘打設(shè)鋼護(hù)筒，CK-16 沖擊鉆配合PHP 循環(huán)護(hù)壁泥漿采用氣舉反循環(huán)法成孔、清孔，鋼筋籠在后場(chǎng)按照“長(zhǎng)線法”預(yù)制為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)接長(zhǎng)，水下混凝土采用直徑為0.3m 的導(dǎo)管灌注。整體施工工藝流程如圖2 所示。

5 施工階段關(guān)鍵工藝

5.1 吊裝施工控制

圖2 灌注樁工藝流程圖

由于施工場(chǎng)地限制無(wú)法采用大型浮吊，且原有麻車大橋無(wú)法提供足夠的承載力以滿足大型機(jī)械進(jìn)行吊裝作業(yè)。故選用一種“鋼平臺(tái)+起重支架”的吊裝工藝。這一工藝在樁基施工過(guò)程中，將鉆孔平臺(tái)設(shè)置于樁位處，樁基四周的4 根鋼管樁延伸加高后，在樁頂安裝布置起重支架作為施工階段的起重吊裝設(shè)備。“鋼平臺(tái)+起重支架”示意圖如圖3 所示。這一方案不影響金清港航道通航，解決了鉆孔平臺(tái)施工時(shí)料斗高度問(wèn)題，也減少了施工過(guò)程對(duì)麻車大橋的影響。

圖3 “鋼平臺(tái)+起重支架”示意圖

5.2 鋼護(hù)筒施工控制

鋼護(hù)筒采用20mm 后鋼板，并按標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度6m 加工，采用平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后拼裝，拼裝鋼護(hù)筒最大長(zhǎng)度達(dá)24m，質(zhì)量達(dá)43t?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接施工時(shí)在四周設(shè)8 塊15cm×30cm、厚12mm 的鋼板加強(qiáng)。采用導(dǎo)向架引導(dǎo)鋼護(hù)筒下沉，導(dǎo)向架的安置可以保證鋼管樁下沉?xí)r的垂直度，使得鋼管樁下沉位置準(zhǔn)確，接長(zhǎng)焊接精度高。導(dǎo)向架設(shè)置2 層，一層位于頂層平臺(tái)上，一層位于底層平臺(tái)上，導(dǎo)向架采用型鋼加工成井字形，其內(nèi)口尺寸比鋼護(hù)筒外徑大6～10cm，導(dǎo)向架框架四角焊接型鋼，并安裝千斤頂，通過(guò)千斤頂實(shí)現(xiàn)鋼護(hù)筒平面位置微調(diào)。在麻車大橋上布置50t 履帶吊進(jìn)行鋼護(hù)筒節(jié)段的吊裝。50t 履帶吊起吊鋼護(hù)筒并放入導(dǎo)向架、調(diào)整好平面位置后，吊起第二節(jié)護(hù)筒焊接接長(zhǎng)，使鋼護(hù)筒依靠自重下沉至河床，之后采用沉樁錘剛接于鋼護(hù)筒頂端，采用履帶吊輔助糾偏，施打鋼護(hù)筒直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，若未至設(shè)計(jì)標(biāo)高，則繼續(xù)按以上方法接高鋼護(hù)筒，直至施打到準(zhǔn)確位置。

5.3 鉆孔過(guò)程控制

采用CK-16 型沖擊鉆進(jìn)行樁基鉆孔。鉆孔過(guò)程中，泥漿制備在鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行，鉆孔施工前首先在鋼護(hù)筒內(nèi)直接投入黏土，用沖擊錘以小沖程反復(fù)沖擊造漿。淤泥層采用小沖程鉆進(jìn)，當(dāng)鉆到護(hù)筒底口時(shí)，減緩鉆進(jìn)速度，必要時(shí)適當(dāng)回填，反復(fù)沖擊，保證護(hù)筒底角處孔壁完整。在通過(guò)巖層時(shí)，遇表面不平整，先投入黏土、小片石，將表面墊平，再用鉆錐進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，以防止發(fā)生斜孔、坍孔事故。鉆孔過(guò)程中采用正、反循環(huán)交替或同步的方法清孔，在覆蓋層內(nèi)，采用正循環(huán)清孔，在孔口將泥漿抽至橋面，經(jīng)泥漿池調(diào)漿后再抽回。當(dāng)進(jìn)行至巖層時(shí)，對(duì)顆粒狀物采用反循環(huán)法出渣，制作φ180mm 鋼管，每節(jié)9m，將空壓機(jī)氣管接在管底部，連接處設(shè)三通，通過(guò)空壓機(jī)送氣將孔底沉渣抽至設(shè)置于橋墩側(cè)面的渣箱和泥漿箱，形成泥漿循環(huán)線路，經(jīng)電動(dòng)篩過(guò)濾后再回到孔內(nèi)，對(duì)泥漿濃度的調(diào)配仍采用正循環(huán)法。

5.4 泥漿控制

泥漿是鉆孔施工的重點(diǎn)，對(duì)覆蓋層地段尤為重要。PHP 泥漿具有不分散、低固相、高黏度的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)護(hù)壁、攜砂排土、切土潤(rùn)滑、冷卻鉆頭等有促進(jìn)作用，因此，施工中采用這一工藝進(jìn)行泥漿作業(yè)。選用不同產(chǎn)地的膨潤(rùn)土和不同比例的水、膨潤(rùn)土、堿、PHP 等進(jìn)行試配，確定泥漿的最優(yōu)配合比，施工中以此作為指標(biāo)對(duì)泥漿性能進(jìn)行定期檢測(cè)。造漿過(guò)程中，在樁位邊麻車大橋上放置1 個(gè)泥漿箱作為中轉(zhuǎn)，樁位孔口處設(shè)置1 個(gè)浮箱，浮箱與鋼護(hù)筒聯(lián)通設(shè)置，浮箱內(nèi)安裝泥漿泵。由岸上泥漿池向孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)漿，沖孔過(guò)程中出渣在中轉(zhuǎn)區(qū)完成，通過(guò)浮箱內(nèi)泥漿泵將漿液抽至泥沙分離器，鉆渣遺留在渣箱內(nèi)進(jìn)行清理轉(zhuǎn)運(yùn)，泥漿回流至泥漿箱，再通過(guò)管道回流至孔內(nèi)。這一過(guò)程能保證造漿質(zhì)量，使其一直滿足使用性能指標(biāo)?，F(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，泥漿控制指標(biāo)如表1 所示。終孔后采用純堿、羥甲基纖維（2kg、1kg，用水調(diào)配）加入孔內(nèi)，循環(huán) 24h，增加泥漿浮力，減慢沉淀速度。

表1 泥漿控制指標(biāo)

5.5 鋼筋籠制作與吊裝控制

鋼筋籠為后場(chǎng)預(yù)制完成，采用“長(zhǎng)線法”制作，提前按要求預(yù)制好支架便于鋼筋籠成型，鋼筋籠標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)9m，主筋采用機(jī)械連接，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)接長(zhǎng)。鋼筋籠制作過(guò)程中，在1 根通長(zhǎng)鋼筋上做好標(biāo)記，便于現(xiàn)場(chǎng)下放時(shí)鋼筋籠對(duì)位?，F(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠采用50t 履帶吊配合起重支架進(jìn)行吊裝，起重支架吊裝鋼筋籠頂端，履帶吊掛住底部，使鋼筋籠垂直，解開(kāi)下吊鉤，進(jìn)行鋼筋籠的下放。下放采用平臺(tái)支架法，在鋼平臺(tái)頂上安裝孔口鋼筋籠專用平臺(tái)支架，其在4 個(gè)角點(diǎn)和4 條邊共設(shè)置8 根挑梁，分節(jié)安裝鋼筋籠。骨架吊正后檢查確認(rèn)吊點(diǎn)垂線、樁軸線、骨架中軸線吻合后，由操作人員扶持緩慢下放，防止骨架碰撞孔壁造成塌孔。利用8 根挑梁控制固定分節(jié)鋼筋籠，以進(jìn)行鋼筋籠的接長(zhǎng)。

5.6 混凝土灌注控制

樁基混凝土灌注應(yīng)連續(xù)、快速、一氣呵成?？缃鹎甯坌陆ǜ呒軜蜃铋L(zhǎng)樁基長(zhǎng)度為83m，據(jù)此計(jì)算首封混凝土量為16.1m3。樁基封底采用2.5m×2.5m×2.8m 大料斗，雙吊車作業(yè)，在側(cè)面橋面上安裝2 個(gè)溜槽，一端接到罐車出料口，另一端接到料斗中心位置，兩端高差約1.5m，溜槽安裝在X 型支撐上，并能快速安拆溜槽。先用1 臺(tái)罐車將料斗里料加滿，再準(zhǔn)備2臺(tái)15m3罐車，罐車經(jīng)溜槽向料斗里輸送混凝土，保證混凝土不間斷輸送。首批混凝土封底成功后，連續(xù)灌注，當(dāng)埋深超過(guò)6m 后及時(shí)拆除一節(jié)導(dǎo)管。在整個(gè)澆筑過(guò)程中，及時(shí)量測(cè)導(dǎo)管埋深、拆除導(dǎo)管，控制導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管在混凝土中的埋深控制在2～6m。埋深大時(shí)，應(yīng)及時(shí)拆除導(dǎo)管，保證導(dǎo)管有足夠的安全埋管深度。墩身鋼筋籠需伸入樁基2m，混凝土頂面比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高低0.5m 控制。澆筑完成后，繼續(xù)沖洗頂面濃漿，人工清理超澆混凝土，用吊桶轉(zhuǎn)出，直至設(shè)計(jì)樁頂面以下1.6～1.7m。

在樁基混凝土澆筑前進(jìn)行2 次清孔，以確保混凝土澆筑質(zhì)量。鉆孔結(jié)束后進(jìn)行第一次清孔，采用氣舉反循環(huán)法，即通過(guò)循環(huán)泥漿清洗鋼護(hù)筒內(nèi)壁，并清除孔底的鉆渣與泥沙。在鋼筋籠下放完畢，導(dǎo)管安裝到位后，進(jìn)行孔底沉渣檢測(cè)，若沉渣厚度不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用氣舉反循環(huán)二次清孔，以確保護(hù)壁效果，保證混凝土灌注質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

1）對(duì)既有麻車大橋上新建高架橋的吊裝進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與布置，提出了新的吊裝解決方案，使施工作業(yè)空間得以合理利用，并提高了吊裝過(guò)程的可靠性，對(duì)既有線路的影響也可降到最低。

2）利用原有跨河橋梁，設(shè)置中轉(zhuǎn)泥箱，提高了新建高架橋梁基礎(chǔ)的護(hù)壁質(zhì)量，為樁基混凝土灌注提供了良好基礎(chǔ)，在實(shí)際工程中成功應(yīng)用。橋梁基礎(chǔ)單樁施工時(shí)間控制在61d 內(nèi)，最短樁基施工時(shí)間僅為31d。