跨江橋梁建設中的水中墩下結構施工工藝

跨江橋梁建設中的水中墩下結構施工工藝有著很強的特殊性。傳統(tǒng)技術主要以沉江和沉井為主。隨著技術進步，一些新型的施工技術逐漸得到推廣，這對提高跨江橋梁的質量起到了積極促進作用。

1 案例概況

某大橋橋長1315.28米，為單線橋，地層主要以漂石和卵石為主，5、6號墩為該橋梁的主跨主墩，水中根基76根，承臺22個、墩柱18個、現(xiàn)澆箱梁8聯(lián)；橋臺和橋墩采用單線T臺和單線圓形。鉆孔樁承臺是水中墩下結構施工基礎，主跨和主墩是整個跨江橋梁建設的重難點部分。

2 跨江橋梁建設水中墩下結構施工存在的問題

2.1 施工設備缺乏

在跨江橋梁建設水中墩下結構施工中，受環(huán)境、氣候等客觀因素影響，存在許多亟待解決的問題，其中最主要的是施工設備的缺乏。雖然一些鐵路舟橋器材可以作為水中墩下結構施工設備，但由于其自身的局限性，抵御大風大浪的能力相對薄弱，不適于深水橋梁施工。施工設備的缺乏成為跨江橋梁建設水中墩下結構施工中的一個重難點問題。

2.2 大直徑孔樁技術落后

在跨江橋梁建設水中墩下結構施工中，大直徑孔樁技術的應用空間與需求較大，是保證施工質量和提升效率的關鍵。但在當前的跨江橋梁建設中，這一技術還比較落后，間接地影響了水中墩下結構施工的質量與效率。

2.3 缺乏科學有效管理

在跨江橋梁建設水中墩下結構施工中，還要注重對施工設備科學化的管理。很多施工單位在水中墩下結構施工設備管理中始終不能形成科學的管理制度，帶來了很大的負面影響。

3 跨江橋梁建設水中墩下結構施工工藝

3.1 水中墩下圍堰型式選擇

圍堰的修建是水中墩下結構施工的前提，在此基礎上才能完成樁基、承臺和墩身的修建。圍堰一般分為鋼圍堰、沉井圍堰和土石圍堰，是跨江橋梁建設水中墩下結構施工企業(yè)首先要解決的一個問題。不同類型的圍堰，其使用性能不盡相同，所以對圍堰修建類型的選擇直接影響跨江橋梁施工質量與效率的高低。在本工程項目中，結合水文與地質條件綜合分析，河床以卵石和漂石為主，水中墩下承臺底標高需要建設至河床沖刷線以下的位置，由于鋼圍堰和沉井圍堰低于該橋墩的承臺標高，因此應當以土石圍堰為主。

3.2 岸邊到水中墩交通便道型式選擇

在跨江橋梁水中墩下結構施工過程中，岸邊到水中墩之間主要采用鋼棧橋和土石戧堤兩種型式。不論選擇哪一種型式，還要取決于工程項目的地質條件和汛期給交通便道帶來的影響。在本工程項目中，完成樁基、承臺、墩身的建設需經過3個汛期，汛期過程中湍急的洪水會給水中墩帶來嚴重的沖刷，從經濟角度出發(fā)，岸邊到水中墩交通便道型式選擇應當以鋼棧橋為主。

3.3 樁基施工技術

在本工程項目中，土石圍堰的樁基建設應結合工程項目的實際情況合理選擇鉆孔機具。鉆孔機具主要包括回旋鉆機、沖擊鉆機和旋挖鉆，其中，回旋鉆機主要應用于細類土層的黏土和砂土，沖擊鉆機則廣泛適用于不同類型的地層結構，尤其是比較堅硬的巖石和地層，同時回旋鉆機還有一個顯著特點，就是對于松軟地層的鉆孔可起到密實和加固的作用，孔壁不會出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，而旋挖鉆隨著大功率旋挖設備在跨江橋梁建設中的應用完全可以適用于各類地層，比如堅硬的地層、卵石顆粒大的地層等[1]，但是不適合運用到松散和松軟的地層中，容易導致塌孔現(xiàn)象的產生。本工程項目中的水中墩地層主要以漂石和卵石為主，其中5、6號墩樁基采用沖擊鉆孔施工，其余的水中墩在4臺沖擊鉆機共同作用下完成施工，為汛期前的出水量爭取了時間。但是，大功率回旋機械在對堅硬地層的挖掘中，施工費用十分昂貴，因此，應當結合工程項目的進度和工程項目建設成本之間的關系，對機具進行合理選擇。

4 水中墩深基坑開挖支護和滲水處理技術

4.1 水中墩深基坑開挖支護選擇

跨江橋梁水中墩深基坑開挖支護主要由雙壁鋼圍堰支護、鋼板樁圍堰支護、地下連續(xù)墻支護、圍護樁+樁間旋噴止水支護等形式組成。在本工程項目中，由于地層以漂石和卵石為主，因此地下連續(xù)墻支護形式較為適合，但是考慮到還需要在本工程中建設水下連續(xù)墻，深基坑開挖可能造成坍塌現(xiàn)象，最終選擇了圍護樁+樁間旋噴止水支護形式。圍護樁+樁間旋噴止水支護形式是先在水中承臺和深基坑的周圍鋪設+1250鋼筋混凝土作為圍護樁，樁底伸入水中承臺下大約10-12米處，但圍巖樁間距應保持1.5倍，最后在圍護樁的外側設置+800高壓旋噴樁用來止水[2]。樁頂通過冠梁的方式實現(xiàn)連接，再將樁頂主鋼筋部分插入冠梁內35d，與冠梁鋼筋完成連接。當高壓旋噴樁基和圍護樁基全部滿足設計強度后，再對承臺基坑展開具體的開挖工作。需要注意的是，在承臺基坑開挖過程中，應當對其中的圍護結構采用內支撐方式，開挖支護完成后，當水下墩的混凝土強度達到85%，抽水處理之后再進行承臺與墩身的建設。應當對維護樁的中心位置進行嚴格的控制，避免發(fā)生偏移，并合理控制旋噴樁的速度，這都是深基坑開挖支護過程中需要重點考慮的問題。

4.2 滲水處理施工技術

跨江橋梁建設水中墩出現(xiàn)滲水的主要原因是旋噴施工中噴射量小。出現(xiàn)滲水時要及時處理，否則會埋下安全隱患。具體施工技術如下：1）對于已經完成的深基坑，如果出現(xiàn)滲水點，應當采取針對性措施及時解決，比如棉絮墻堵。同時，可以在出現(xiàn)滲水點的地方插入一節(jié)閥門管，等砂漿達到一定強度時關閉閥門即可。2）對于較為明顯的滲水點，應當在滲漏的位置進行補噴，補噴過程中深基坑內外的水壓應當保持一致。3）對于較大的滲水面，當以上補救措施不產生明顯效果時，應當強行排除基坑內的滲水點，運用混凝土進行補丁，先在深基坑內部鑿出圍護樁的主筋，使補丁鋼筋混凝土和圍護樁主筋焊接在一起，在深基坑經受住水壓的情況下安裝模板，在深基坑中的水壓保持一致的前提下再進行補丁，待混凝土強度達到一定標準后完成抽水[3]。

5 承臺施工技術

在本工程項目中，水中承臺的結構應當選擇大于1m的大體積混凝土。基于此，還需要對混凝土的溫控技術進行嚴格控制。實踐證明，在滿足大體積混凝土溫控要求下，升溫峰值、芯部、表層溫差等指標可以得到合理控制。

6 結語

綜上，本工程項目集地質條件復雜、河床狹窄、水流湍急、施工難度大為一體，已順利完成水中墩樁基和承臺施工工藝，既保證了結構的安全無損，也證明了該施工技術在跨江橋梁建設水中墩下施工極具推廣價值。