橋梁防撞工程施工分析
——基于廣深高速公路中堂水道橋、新洲河橋防撞工程

文 / 黃曉明

引言

廣深高速公路中堂水道橋和新洲河橋多次受船舶碰撞。經(jīng)相關(guān)單位檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，受船舶撞擊位置橋梁上部T梁出現(xiàn)砼破損、水平裂縫等病害，已嚴(yán)重影響橋梁正常行車安全。因此，相關(guān)方面決定對(duì)廣深高速公路中堂水道橋和新洲河橋分別在橋梁上下游或單側(cè)修建防撞限高架。本文就該防撞限高架工程展開工程施工分析。

一、工程概況

本工程擬在中堂水道橋（四鄉(xiāng)大橋）上下游側(cè)和在新洲河橋下游側(cè)分別修建一座限高架，限高架均由上部主體結(jié)構(gòu)（鋼桁架）和鋼管樁基礎(chǔ)的墩臺(tái)構(gòu)成。具體防撞工程結(jié)構(gòu)如下：

（一）限高架主體結(jié)構(gòu)

限高主體結(jié)構(gòu)采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，單跨結(jié)構(gòu)，中堂水道橋設(shè)鋼桁架總長(zhǎng)33.85m（新洲河橋鋼桁架總長(zhǎng)35m），桁架高1.6m，寬2.4m。

（二）墩臺(tái)結(jié)構(gòu)

每座限高架有兩個(gè)主墩。限高架的墩臺(tái)由擋墻、上墩臺(tái)、下墩臺(tái)和樁基構(gòu)成，從上到下依次為擋墻、上墩臺(tái)、下墩臺(tái)、樁基。下部墩臺(tái)結(jié)構(gòu)因兩座通航橋使用情況的不同，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式分別如下：

1.中堂水道橋墩臺(tái)結(jié)構(gòu)

首先是上墩臺(tái)、擋墻及鋼側(cè)擋：兩通航孔之間的墩臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)側(cè)擋型式。鋼側(cè)擋所在上墩臺(tái)尺寸為長(zhǎng)6m×寬2.5m×高4.45m（順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度×垂直水流方向?qū)挾取零U錘方向高度，下同）。擋墻設(shè)于上墩臺(tái)頂面，墻高2.2m，后墻厚度1.5m，前墻厚度1.2m。非鋼側(cè)擋所在上墩臺(tái)頂部向外右側(cè)（順?biāo)鞣较蛴覀?cè)）橫向伸出0.5m厚的側(cè)頂板，以增設(shè)側(cè)面擋墻。側(cè)頂板尺寸為長(zhǎng)6m×寬1m×高0.5m，側(cè)面擋墻高2.2m，厚0.5m。擋墻與鋼結(jié)構(gòu)之間填充橡膠緩沖墊塊。擋墻和上墩臺(tái)均采用C40混凝土。

第二是下墩臺(tái)：采用C40混凝土墩臺(tái)，尺寸為：長(zhǎng)16.6m×寬2.5m×高3m下墩臺(tái)平面形狀為倒角矩形，即前、后端部設(shè)置倒角，以安裝橡膠護(hù)舷。

第三是樁基：采用5根Φ1800mm嵌巖鋼管樁，壁厚25mm，單列布置。鋼管樁伸入上部混凝土墩臺(tái)1.0m，以貫入度控制為主，最終10擊的平均貫入度不得大于5mm/擊。樁端需進(jìn)入風(fēng)化泥巖，鋼管樁內(nèi)部及嵌巖段澆筑樁芯C30鋼筋混凝土。

2.新洲河橋墩臺(tái)結(jié)構(gòu)

上墩臺(tái)為倒“L型，墩臺(tái)總高3.75m，頂寬3.3m，底寬2.1m，頂板厚度0.5m，腰高3.25m，順?biāo)鞣较驗(yàn)?.5m。上墩臺(tái)頂面設(shè)置三面擋墻，墻高2.2m，后擋墻厚度1.2m，前擋墻厚度1.0m，側(cè)面擋墻厚度0.5m。擋墻與鋼結(jié)構(gòu)之間填充橡膠緩沖墊塊。下墩臺(tái)為混凝土墩臺(tái)，尺寸為：長(zhǎng)13.2m×寬2.1m×高3.3m。下墩臺(tái)平面形狀同上。擋墻與上、下墩臺(tái)均采用C40混凝土。樁基：采用4根Φ1800mm嵌巖鋼管直樁。

二、橋梁防撞工程施工分析

（一）施工難點(diǎn)分析

1.臨建工程

在防撞臨建工程方面施工難點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

第一，占地協(xié)調(diào)，解決駐地以及進(jìn)行施工區(qū)域協(xié)調(diào)部門較多，辦理手續(xù)繁雜，難度較大。

第二，工期緊，施工組織安排投入較大，臨建設(shè)施（住宿、棧橋、平臺(tái)）材料需求較大，導(dǎo)致材料供應(yīng)制約進(jìn)度。

第三，水上棧橋及平臺(tái)搭設(shè)受水流湍急等因素影響，加工定位架耗時(shí)較久，而直接進(jìn)行沉放護(hù)筒，定位及垂直度等精度控制困難，給施工棧橋及平臺(tái)搭設(shè)帶來阻力。尤其是新洲河橋水上棧橋及平臺(tái)，受上下游通航凈空影響，無法采用大型起重設(shè)備吊裝，為此需針對(duì)棧橋及平臺(tái)上吊裝進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

第四，水上作業(yè)主要依賴于起重浮吊、工作船等交通工具，存在水上安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

2.樁基工程施工

防撞樁基工程方面施工難點(diǎn)主要包括，鋼管樁基礎(chǔ)沉樁控制以及沉樁施工。鋼管樁基礎(chǔ)沉樁控制方面，為有效達(dá)到設(shè)計(jì)沉樁要求，須進(jìn)行鋼管樁高應(yīng)變、樁芯鋼筋混凝土超聲波檢測(cè)等一系列檢測(cè)，待滿足要求后，方能進(jìn)行水中下墩臺(tái)施工。

在沉樁施工方面，樁基采用直徑φ1800mm，厚度為25mm，長(zhǎng)18m（新洲河橋8m）一次成型鋼管制作，由于直徑較大，須通過特殊壓樁設(shè)備（液壓震動(dòng)錘及夾子錘）按照設(shè)計(jì)收錘標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到樁基終孔要求，根據(jù)現(xiàn)有通航高度，打樁船難以進(jìn)入，需針對(duì)沉樁設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行合理選擇。

3.上、下墩臺(tái)施工

下墩臺(tái)施工受水位的漲落潮因素較大，水深達(dá)10m，有底套箱施工受封底施工占用工期較久。因潮汐影響，每月有8-10天水位較高，無法進(jìn)行下墩臺(tái)施工作業(yè)；且一天可施工時(shí)間不超過6個(gè)小時(shí)，施工工效極低。

（二）施工難點(diǎn)解決措施

1.臨建工程

此項(xiàng)難點(diǎn)的解決措施有以下幾項(xiàng)：

第一，積極主動(dòng)與相關(guān)方溝通協(xié)調(diào)，加大人、機(jī)、料投入，以分公司為中心，調(diào)動(dòng)一切可利用的資源，支援及配合本項(xiàng)目實(shí)施。

第二，鋼護(hù)筒定位采用先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，選擇在平潮期，加大設(shè)備及人員投入，趕在潮水變化前，完成對(duì)鋼護(hù)筒精確定位控制，加快了施工棧橋及平臺(tái)搭設(shè)。

第三，施工涉及占用通航航道，在施工過程中，安全警示燈帶、安全標(biāo)示標(biāo)語及相關(guān)安全措施均保證做到位，杜絕一切可能引發(fā)安全事故的源頭。

2.樁基工程施工

針對(duì)此項(xiàng)難點(diǎn)，本文以為應(yīng)當(dāng)合理編排施工組織，鋼管樁的加工及運(yùn)輸順序，按照現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)施工平臺(tái)以及棧橋的施工組織順序合理安排。在此過程中，還要利用施工平臺(tái)搭設(shè)樁基導(dǎo)向定位架，而且在定位架搭設(shè)時(shí)，同時(shí)保障引導(dǎo)鋼管樁的精確就位，以及鋼管樁捶打的安全、準(zhǔn)確作業(yè)。

在沉樁施工中，待鋼管樁捶打滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行樁內(nèi)填芯施工，須充分考慮地質(zhì)情況，針對(duì)填芯施工，作專項(xiàng)研究，按照常規(guī)鉆孔灌注樁編制一套成熟工藝，同時(shí)考慮如何加快施工工期因素，制定多種清孔措施及備選方案，譬如利用樁底高壓空氣吹砂原理進(jìn)行清孔等方式。在樁基填芯鉆進(jìn)施工過程中，遇到地質(zhì)砂層厚度大，造漿循環(huán)困難?，F(xiàn)場(chǎng)泥漿釆用水化快、制漿能力強(qiáng)、粘度大的高塑性粘土制備。在儲(chǔ)漿池里注入清水，投放粘土塊，用泥漿泵攪拌成泥漿，并輸送到樁孔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)排渣。樁孔內(nèi)沉渣在排放至臨近鋼管樁途中，進(jìn)行撈渣過濾，將沉淀砂等進(jìn)行清除，泥漿通過連通管輸送到泥漿池繼續(xù)循環(huán)使用。

3.上下墩臺(tái)施工

為了解決此施工難點(diǎn)，應(yīng)提前調(diào)查河水漲落潮時(shí)間，為確定下底板安裝時(shí)間作充分準(zhǔn)備。要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)上下游同步施工順序，提前做好模板準(zhǔn)備工作，同時(shí)，還要注意優(yōu)化下墩臺(tái)反吊承重系統(tǒng)，選擇在低水位情況下直接利用施工平臺(tái)反吊下墩臺(tái)底板，通過分階段澆筑下墩臺(tái)混凝土。在下墩臺(tái)施工過程中，要利用早晚兩次退潮時(shí)間，爭(zhēng)分奪秒，24小時(shí)輪班不間斷施工。

（三）施工技術(shù)分析

1.樁基施工技術(shù)

在此項(xiàng)施工技術(shù)應(yīng)用中，面對(duì)鋼管樁樁長(zhǎng)較短、壁厚大、重量重以及海水腐蝕等因素，鋼管樁的起吊、定位、垂直度、振打以及防腐涂層都面臨巨大考驗(yàn)。首先，鋼管樁沉樁選在平潮時(shí)下沉，沉樁施工采用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)量控制，同時(shí)通過在施工平臺(tái)上安裝定位架和調(diào)平導(dǎo)向架，確保鋼管樁精確就位及控制垂直度。其次，樁基鋼管樁施打采用不低于設(shè)計(jì)最低要求參數(shù)同等效果YC-30液壓沖擊錘。由于地質(zhì)情況不同（有軟基層），施工前須進(jìn)行試打，先用D120雙夾震動(dòng)錘，進(jìn)行臨時(shí)固定，穿過軟基層后再采用YD30液壓震動(dòng)錘錘擊；達(dá)到設(shè)計(jì)錘擊要求后，再進(jìn)行鋼管樁內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工（樁基終孔需要達(dá)到入中風(fēng)化2D），填芯鋼筋混凝土施工。鋼管樁沉樁需在平潮期進(jìn)行，施工時(shí)段受限；采用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔過程中垂直度要求較高，施工難度較大。同時(shí)，為確保樁基鋼管樁順利施打，特配套150t浮吊進(jìn)行鋼管樁的起吊以及沖擊錘的吊打施工。最后，鋼管樁樁頂以下10m范圍須進(jìn)行防腐涂裝，沿鋼管樁基材分三層涂裝。

2.墩臺(tái)施工技術(shù)

在此項(xiàng)技術(shù)中，根據(jù)墩臺(tái)底標(biāo)高與水位標(biāo)高關(guān)系對(duì)比，通過水深調(diào)查，本次下墩臺(tái)施工采用底板+側(cè)模組拼套箱施工。該套箱由底板橫向承重梁、縱向分布梁、墩臺(tái)底模面板、吊桿、反吊承重梁、側(cè)模及內(nèi)撐構(gòu)成。墩臺(tái)側(cè)模為法蘭連接模板，模板外圍橫向加勁梁重新布置以滿足受力要求。在場(chǎng)地試拼模板，側(cè)模安裝時(shí)法蘭之間墊5mm厚橡膠墊防止漏水。同時(shí)由于下墩臺(tái)底板位置在漲潮過程中處在水下，進(jìn)行下墩臺(tái)施工須根據(jù)河水潮汐時(shí)間差進(jìn)行施工，進(jìn)行墩臺(tái)封底施工；再進(jìn)行墩臺(tái)實(shí)體施工。

三、結(jié)論

綜上所述，增強(qiáng)防撞工程施工效果，能夠遏制裂縫、破損等病害的形成。在橋梁工程中，借助科學(xué)的防撞工程施工方案，可以減少施工難點(diǎn)為防撞工程建設(shè)效果帶來的影響，使各項(xiàng)防撞工程施工操作合理化，最終提高橋梁工程的建設(shè)水平。