特殊條件下跨河特大橋施工方法探討

高錫俊

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855）

鐵路作為我國(guó)交通的最主要組成部分，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路建設(shè)規(guī)模也在迅速擴(kuò)大。我國(guó)地大物博，自然資源和地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，尤其中部和東北部平原地區(qū)水系發(fā)達(dá)，為了形成完善的鐵路運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路，線(xiàn)路常常需要架設(shè)橋梁，跨越河流。面對(duì)特殊的地形地質(zhì)環(huán)境、強(qiáng)烈的河流特點(diǎn)等，橋梁施工難度和安全壓力尤為突出[1-3]。本文以某跨河鐵路橋梁施工為例，結(jié)合特殊施工條件制定針對(duì)性的施工方法，保證施工安全和橋梁質(zhì)量。

1 項(xiàng)目概況

大橋位于宜昌市夷陵區(qū)三里崗，跨越108 鄉(xiāng)道、黃柏河三里崗段、規(guī)劃發(fā)展大道、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段、183 鄉(xiāng)道等。黃柏河三里崗段、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段河道主河槽曲折、河灘寬闊，河槽為沖積土夾雜碎石，河岸多為村莊；河道兩側(cè)均有道路，交通較為便利。

該橋梁起訖里程為DK12+692.275～DK15+595.725，全長(zhǎng)2 903.450 m。全橋孔跨布置為：1-（64+122+61）m 剛構(gòu)+3-2×64 m 剛構(gòu)+1-3×64 m剛構(gòu)+1-2×64 m 剛構(gòu)+1-（72+130+72）m 剛構(gòu)+5-（2×64）m 剛構(gòu)+1-（64+128+64）m 剛構(gòu)+2-2×64 m剛構(gòu)+1-（64+128+64）m 剛構(gòu)+2-2×64 m 剛構(gòu)。平均墩高52 m，最大墩高76 m；無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)。該橋梁基礎(chǔ)均為鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑有1.0 m，1.25 m，1.5 m，1.8 m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 等7 種；橋墩為圓端形流線(xiàn)型實(shí)體墩和圓端形空心墩，橋臺(tái)為矩形空心橋臺(tái)。該橋梁上部結(jié)構(gòu)主要為連續(xù)剛構(gòu)和T 構(gòu)兩種類(lèi)型。

2 控制工程及重難點(diǎn)工程

橋址區(qū)地表水水源地主要為黃柏河，黃柏河雖是長(zhǎng)江一級(jí)支流，但在橋位處仍表現(xiàn)出強(qiáng)烈的山區(qū)河流特點(diǎn)，即上下游坡降大，同一地點(diǎn)處水位變化大，地表水及地下水無(wú)侵蝕性，環(huán)境作用等級(jí)為T(mén)2。橋址區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要為崩積體、巖溶，無(wú)特殊巖土；巖溶區(qū)主要分布在橋址的22#墩—興山臺(tái)段，大多為單個(gè)分布，部分呈串珠狀分布?；谑┕がF(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、地理環(huán)境影響，該項(xiàng)施工控制難點(diǎn)在于大橋的高墩多、特殊結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨河跨路水中墩施工安全壓力大。

1）涉水基礎(chǔ)中2#墩、28# 墩、29# 墩鋼板樁圍堰以及35#墩單壁鋼圍堰施工，施工水位距承臺(tái)底13 m 左右，枯水季節(jié)水位距承臺(tái)底6 m 左右，施工盡量選擇在枯水季節(jié)，基礎(chǔ)施工過(guò)程應(yīng)定時(shí)進(jìn)行天氣和水位監(jiān)測(cè)，同時(shí)做好圍堰施工的加固。

2）該橋邊墩結(jié)構(gòu)形式為下半部分為空心墩、上半部分采用雙支結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且墩身高度較高，模板安拆工藝復(fù)雜，施工難度大。

3）該橋3×64 m 連續(xù)剛構(gòu)梁位于9#墩～12#墩，該剛構(gòu)梁掛籃懸臂澆筑施工至中跨合龍后，邊跨直線(xiàn)段采用支架現(xiàn)澆施工，兩邊墩墩高分別為59 m和57 m，支架搭設(shè)難度較大、安全風(fēng)險(xiǎn)較高，施工前需做好方案制定、地基承載力的檢測(cè)及支架結(jié)構(gòu)的檢算工作，確保地基承載力和支架整體剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿(mǎn)足要求。

4）該橋高墩較多，40 個(gè)墩身中超過(guò)40 m 的墩身有33個(gè)，全橋均為連續(xù)剛構(gòu)，共計(jì)18 聯(lián)、23 個(gè)主墩，模板、掛籃及塔吊、電梯等特種設(shè)備投入較多，施工組織難度大。

綜上所述，確保施工質(zhì)量和安全、合理組織施工、滿(mǎn)足計(jì)劃工期是該標(biāo)段的重難點(diǎn)工程。為此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化雨季橋梁邊坡和涉水基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)工作，做好雨季防洪應(yīng)急機(jī)制預(yù)案，做好相關(guān)管線(xiàn)探明、崩積體防護(hù)、地質(zhì)異常區(qū)探測(cè)以及施工特殊作業(yè)裝備的安全管理等工作。

3 安全施工方案

該橋橋臺(tái)采用矩形空心橋臺(tái)，橋墩為圓端形流線(xiàn)型實(shí)體墩和圓端形空心墩，采用鉆孔樁基礎(chǔ)，采用1.0m，1.25m，1.5m，1.8m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 樁徑。先進(jìn)行宜昌臺(tái)與1#墩之間的邊坡防護(hù)，再施工1#墩和宜昌臺(tái)，施工前先核實(shí)宜昌臺(tái)與1#墩之間東山運(yùn)河暗渠是否與該處邊坡防護(hù)沖突。計(jì)劃配置性能先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)8臺(tái)，先依次施工23 個(gè)主墩，再施工邊墩，使樁基施工—承臺(tái)、墩身施工—懸灌梁0#塊、節(jié)段施工等形成流水作業(yè)，最大限度使設(shè)備和工裝模板進(jìn)行循環(huán)。

3.1 樁基施工

根據(jù)工程所處區(qū)域地質(zhì)條件，樁基鉆孔施工優(yōu)先采用旋挖鉆機(jī)成孔，特殊地質(zhì)采用沖擊鉆成孔。

1）在樁機(jī)就位前應(yīng)當(dāng)根據(jù)測(cè)量放樣結(jié)果埋深鋼護(hù)筒，護(hù)筒根據(jù)樁徑大小采用8～12 mm 厚鋼板加工制作，護(hù)筒長(zhǎng)度為：φ1.25 m 樁基采用長(zhǎng)度2 m的護(hù)筒，φ1.5 m 樁基采用長(zhǎng)度2 m 護(hù)筒，護(hù)筒直徑比樁徑大0.2 m。

2）為了保證鉆孔施工和設(shè)計(jì)的一致性，應(yīng)當(dāng)保證鉆機(jī)機(jī)位的平整，減少甚至避免出現(xiàn)鉆機(jī)機(jī)位沉降或偏移位置的現(xiàn)象發(fā)生，中心偏差應(yīng)當(dāng)控制在0.02 m 范圍內(nèi)，并對(duì)鉆頭直徑、鉆桿傾斜度等機(jī)械工作狀態(tài)進(jìn)行核驗(yàn)。

3）每個(gè)孔位應(yīng)當(dāng)繪制獨(dú)立的地質(zhì)剖面圖，以此選擇適合地層要求的泥漿比重和黏度，要求一般地層和松散層泥漿比重分別為1.1～1.3，1.4～1.6，泥漿黏度為16～22 s，19～28 s。

4）嚴(yán)格按照成孔設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工、成孔檢查和成孔清理，待成孔孔深、孔徑、傾斜度等滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，方可進(jìn)入下一道工序。

5）鋼筋骨架制作和吊放應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足限定誤差，主筋和箍筋間距、骨架外徑與設(shè)計(jì)誤差應(yīng)當(dāng)小于±1cm，骨架底面高程±50mm。

6）所有樁基礎(chǔ)完成后必須按照相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同的樁基礎(chǔ)選用不同的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)和核查。

3.2 承臺(tái)施工

承臺(tái)施工采用人工+挖掘機(jī)方式。陸上承臺(tái)基礎(chǔ)采用放坡開(kāi)挖方式施工，而對(duì)于地質(zhì)條件較差，有少量地下水、放坡、開(kāi)挖施工工程量大，且受區(qū)域施工環(huán)境限制的承臺(tái)采用圍堰支護(hù)開(kāi)挖方式施工，并做好施工過(guò)程中的水害防治。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件，3# 墩、30# 墩基礎(chǔ)采用編織袋筑島圍堰施工，2#墩、28#墩、29#墩基礎(chǔ)采用鋼板樁圍堰施工；35#墩基礎(chǔ)采用單壁鋼圍堰施工。

陸上承臺(tái)施工難點(diǎn)在于基坑排水，以及靠近鐵路、公路的承臺(tái)施工防護(hù)。為了保證施工過(guò)程中積水的有效排出，根據(jù)施工特點(diǎn)選用匯水井法進(jìn)行排水施工，并根據(jù)承臺(tái)施工設(shè)計(jì)做好機(jī)械開(kāi)挖與人工開(kāi)挖的配合，對(duì)于靠近建（構(gòu)）筑物處，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用鋼筋混凝土護(hù)壁。

水中承臺(tái)采用鋼板樁圍堰、鋼圍堰等方式將水中施工轉(zhuǎn)換為陸上施工，側(cè)重點(diǎn)在于圍堰設(shè)計(jì)安裝、圍堰穩(wěn)定性、防護(hù)能力、水害防治等。以鋼板樁圍堰施工為例，圍堰采用矩形設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足距離承臺(tái)邊緣凈距1 m，提前對(duì)所用鋼板做樣板標(biāo)準(zhǔn)鎖口檢查，剔除破損、鎖口不合等不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼板，選擇合理有效的方法對(duì)鋼板樁合攏口尺寸誤差進(jìn)行處理，并且對(duì)漏水口處進(jìn)行相應(yīng)的堵塞，承臺(tái)鋼板圍堰施工完成后，即可按照抽水、支撐、承臺(tái)施工、堵漏循環(huán)施工作業(yè)。

3.3 墩臺(tái)施工

根據(jù)橋梁施工設(shè)計(jì)要求，橋梁設(shè)計(jì)需要矩形空心橋臺(tái)2個(gè)，圓端形流線(xiàn)型實(shí)體墩2個(gè)，圓端形空心墩38個(gè)，均采用翻模施工。為了確保墩臺(tái)建模質(zhì)量，需提前根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)量放樣墩臺(tái)中心，復(fù)核標(biāo)高。關(guān)于圓端形實(shí)體墩的制作，墩身設(shè)計(jì)長(zhǎng)度小于10 m 的墩體采用翻模一次整體澆筑成型，而設(shè)計(jì)長(zhǎng)度大于10 m 的墩體，根據(jù)墩身實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行分節(jié)澆筑成型，并且做好分節(jié)墩體的接縫處理。圓端形空心墩是該橋梁施工中運(yùn)用最多的墩體類(lèi)型，翻模采用3 層布置，每層高度設(shè)定為2 m，并且以墩身作為支承主體，從下至上循環(huán)交替上升，因此必須做好下部實(shí)心段工程的施工。

3.4 現(xiàn)澆梁施工

該橋的梁部均采用掛籃懸臂澆筑法施工，另外3×64 m 剛構(gòu)梁邊直段采用支架現(xiàn)澆施工。連續(xù)梁主梁0#塊和邊跨直線(xiàn)段均采用托架法或支架法施工，混凝土一次澆筑成型。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用輕型掛籃懸臂、分段對(duì)稱(chēng)澆筑。合攏段采用吊架法，直接利用掛籃上的模板系統(tǒng)進(jìn)行施工。連續(xù)剛構(gòu)因墩梁固結(jié)直接形成T構(gòu)，在合龍時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。托架、掛籃、鋼筋等設(shè)備、材料，在加工廠(chǎng)集中加工，使用平板車(chē)運(yùn)輸?shù)蕉障?，塔吊垂直提升?/p>

3.5 水中墩施工

水中墩采用棧橋+水中平臺(tái)+鋼板樁圍堰的方法施工。

1）上部構(gòu)造：棧橋布置8 片標(biāo)準(zhǔn)型貝雷梁，中間兩組貝雷梁間距0.45 m，兩側(cè)貝雷梁間距0.9 m，貝雷梁用90 cm/45 cm 兩種定型支撐片聯(lián)結(jié)；施工平臺(tái)布置16 片標(biāo)準(zhǔn)型貝雷梁，貝雷梁間距90 cm，兩側(cè)通道組間距90 cm，平臺(tái)中部組間距4.3 m，貝雷梁兩兩一組用90 cm 定型支撐片聯(lián)結(jié)，所有貝雷梁每3.0 m 在下弦位置用10#槽鋼進(jìn)行橫向拉結(jié)。

2）橋面構(gòu)造：棧橋橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上，間距60 cm，與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼縱向鋪設(shè)22#槽鋼，槽鋼倒扣在25b 工字鋼上，以槽鋼的腹板作為橋面；槽鋼和工字鋼之間通過(guò)點(diǎn)焊連接固定，槽鋼凈間距為1cm。全橋不設(shè)縱橫坡。施工平臺(tái)橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上，間距60 cm，與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼上縱向鋪設(shè)8mm 花紋鋼板。

3）防護(hù)結(jié)構(gòu)：橋面采用φ48 mm 鋼管及10#槽鋼做成的欄桿進(jìn)行防護(hù)，欄桿高1.2m，欄桿縱向每1.5m 設(shè)置1 根立柱，高度方向設(shè)置兩道橫桿，安裝完成后涂上紅白油漆，每道油漆長(zhǎng)度30 cm。

3.6 跨越連續(xù)梁防護(hù)

大橋1#—2#墩（64+122+64）m 鋼構(gòu)跨越108鄉(xiāng)道，15#—16#、35#—36#墩跨越鄉(xiāng)村水泥路，為了保證橋梁施工過(guò)程中道路的正常運(yùn)行，以及防止施工墜物、漏水等交通安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用掛籃懸臂澆筑法兜底進(jìn)行連續(xù)梁防護(hù)，見(jiàn)圖1。防護(hù)平臺(tái)采用槽鋼拼接焊接，且框架橫橋間隔30 cm 利用鋼筋做水平連接，利用豎向角鋼和水平鋼筋做平臺(tái)全封閉防護(hù)欄桿。為了防止施工過(guò)程中物體墜落，對(duì)掛籃進(jìn)行兩側(cè)、正面整體封閉防護(hù)。為了防止雨天積水和養(yǎng)護(hù)、施工用水下漏影響道路的正常運(yùn)行，在掛籃底部設(shè)置防水層，并且進(jìn)行必要的放水試驗(yàn)。將梁體上預(yù)留的孔洞暫時(shí)封堵，在梁體兩側(cè)設(shè)置滿(mǎn)足放水要求的擋水檐，采用養(yǎng)護(hù)劑或武裝薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并在掛籃防護(hù)平臺(tái)周邊設(shè)置滿(mǎn)足排水要求的引流槽，施工用水沿著引流槽順流至防水層底角設(shè)置的集中排水槽和排水管路，通過(guò)水泵集中排至道路影響范圍外。

圖1 掛籃兜底防護(hù)示意圖

4 質(zhì)量控制及通病預(yù)防

4.1 鉆孔樁通病預(yù)防

根據(jù)已有施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)要求，影響鉆孔樁施工進(jìn)度和質(zhì)量的常見(jiàn)病害有鉆孔坍孔、鉆孔實(shí)際施工方位與設(shè)計(jì)方位存在偏差、斷樁機(jī)夾泥層等。為了有效防治鉆孔樁施工中存在的通病，必須針對(duì)性地提出有效的施工和安全管理措施。

1）坍孔的主要原因是鉆孔荷載超過(guò)孔樁的最大承載力，進(jìn)而引起坍塌。為了有效防止鉆孔坍孔，首先應(yīng)對(duì)鉆孔樁的最大承載力進(jìn)行核定和計(jì)算，并及時(shí)對(duì)鉆孔內(nèi)積水、沉淀物等進(jìn)行清理，將孔內(nèi)積水和沉淀物等控制在孔樁承載力范圍內(nèi)，并采取相應(yīng)措施對(duì)孔樁進(jìn)行外在應(yīng)力作用，提高孔樁的承載力。

2）嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，并嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作規(guī)程進(jìn)行操作和管理，以保證鉆孔施工質(zhì)量。

3）在保證施工質(zhì)量和嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)程的前提下，采用科學(xué)合理的施工方法，提高混凝土澆筑效率。

4.2 承臺(tái)施工通病預(yù)防

承臺(tái)施工的普遍病害主要在于基坑積水浸泡、接地鋼筋焊接問(wèn)題、混凝土澆筑密實(shí)問(wèn)題、承臺(tái)表面開(kāi)裂等。為了有效消除類(lèi)似通病，需針對(duì)性地制定相應(yīng)的管理措施，即完善基坑的排水系統(tǒng)，對(duì)基坑積水進(jìn)行及時(shí)有效的抽排；提升作業(yè)人員的技能水平，增強(qiáng)其責(zé)任心，科學(xué)合理進(jìn)行人員分工和管理；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理規(guī)定對(duì)承臺(tái)進(jìn)行施工，嚴(yán)禁遺漏施工程序，施工完成后及時(shí)進(jìn)行承臺(tái)養(yǎng)護(hù)，承臺(tái)模板拆除后及時(shí)進(jìn)行基坑回填。

4.3 耐久性砼施工要點(diǎn)及技術(shù)措施

耐久性砼施工要點(diǎn)在于施工前的質(zhì)量把控和施工過(guò)程的施工把控，即做好施工前檢驗(yàn)和施工過(guò)程檢驗(yàn)。

1）施工前檢驗(yàn)主要是根據(jù)施工要求和相關(guān)規(guī)定，在施工前做好原材料質(zhì)量把控檢驗(yàn)、配比把控檢驗(yàn)、耐久性把控檢驗(yàn)。原材料選擇是指通過(guò)對(duì)骨料、水泥等原材料進(jìn)行質(zhì)量把控檢驗(yàn)，選擇滿(mǎn)足施工質(zhì)量要求的原材料?；跀M定的配合比對(duì)優(yōu)選的原材料進(jìn)行拌合，并對(duì)拌合物的性能、力學(xué)特性等進(jìn)行試驗(yàn)，從中選擇更優(yōu)的配合比混凝土。最后對(duì)兩次優(yōu)選的配合比混凝土進(jìn)行耐久性檢驗(yàn)，從而選擇最優(yōu)的符合施工設(shè)計(jì)要求的材料和配比。

2）施工過(guò)程檢驗(yàn)其實(shí)是施工前檢驗(yàn)的延續(xù)。為了避免耐久性砼質(zhì)量問(wèn)題，在施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同條件和施工要求選擇合理的檢驗(yàn)方法，對(duì)施工材料和配比進(jìn)行日常檢驗(yàn)和把控。

5 結(jié)束語(yǔ)

地形地質(zhì)條件復(fù)雜，高墩多且跨河跨路等特殊條件下，特大橋梁的施工難度和安全壓力較大，為了確保安全順利施工，必須制定科學(xué)有序的施工方案以及相應(yīng)的施工保障組織措施，要根據(jù)施工環(huán)境和重點(diǎn)難點(diǎn)，針對(duì)性地提出相應(yīng)的組織防護(hù)措施和預(yù)案，強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理、強(qiáng)化科學(xué)技術(shù)組織、強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)，并建立完善的工程質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)機(jī)制，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效杜絕生產(chǎn)安全事故發(fā)生。