復雜環境下40米簡支梁深水基礎施工

杜宇

【摘要】40米跨度是水中通航的最小要求，在通航情況下如何能不影響正常水中基礎施工是我們簡支橋梁水中基礎施工的關鍵。結合工程實際情況，合理進行水中河道改道，及時施作。如道路施工制定導行方案，做好水面警示裝置，為水中基礎施工提供保障。

工程概況：連江大橋中心里程為DK2062+669，橋長為378.787m，橋型布置為：9×40m簡支梁。大橋基礎采用鉆孔樁基礎，2#-6#墩位于深水區，需采用鋼套箱、鋼吊箱和鋼板樁圍堰法進行施工，水中墩施工難度較大。最大樁長23m。橋墩采用實體墩，最大墩高30m，橋梁上部采用移動模架原位現澆制梁。線路在橋位處跨越珠江一級支流連江。橋址處覆蓋層主要為第四系全新統人工填土、沖擊層、沖洪積層及坡殘積層、上更新統沖積層；下伏基巖為花崗巖。

【關鍵詞】鋼套箱；鋼吊箱；護筒；封底混凝土

一、總體方案

連江是珠江支流常年通航，通航等級Ⅱ級，必須保證最少40米河道寬度，結合河道地址特點，3-6#墩橋址位置有均勻覆蓋層，經過試打鋼管樁可以生根搭設平臺，2#墩橋址位置基本沒有覆蓋層，無法進行平臺施工，考慮到2#水深20米，只有采用套箱施工。該處交通不便，大型設備和物質無法進入，套箱加工周期長，自重大，決定在現場進行加工，如何能將其如期下水是了關鍵環節。經過反復研究決定先進行3-6#墩施工，1-2#墩暫時不施工，利用其位置預留航道通航。5-6#平臺之間利用平臺基礎搭設加工2#墩套箱底接工作的平臺。待3-6#墩施工完畢后將其河道改移到3-5#墩之間，再進行1-2#墩的施作。

二、水中樁基施工

該橋址有大量的覆蓋粗砂層，下伏基巖是花崗巖，根據地址特點選用沖擊鉆孔方式。粗砂層地址在沖擊過程中易漏漿，只有在護筒插打時適當延長振動時間，或是更換大功率的振動錘，使護筒有足夠埋深。沖擊鉆孔開始時提供足量黏性土，進行造漿，泥漿比重調整為1.25，同時現場備有大量袋裝水泥，一旦泄漏泥漿第一時間將水泥拋入護筒內，隨漏隨加，待護筒內液面靜止后停止拋入。待24小時后繼續補漿開鉆。特別注意的是在樁基施工過程中一定考慮下一步承臺的施工，水中樁基檢測是一般都采用聲測管，通常做法是在樁頭破除后，有資質的檢測單位安排檢測人員通過聲測管下聲測探頭。連江大橋樁基施工過程中在安裝鋼筋籠時利用吊筋將聲測管接長，至護筒頂面，這樣樁基檢測可以在現有平臺上進行。避免將來樁頭破除時聲測管堵塞，也為將來承臺施工節省時間。平臺法施工水中樁基時考慮平臺標高是都按水域的最高水位設計，因此樁頂距護筒頂面就留有一定長度，連江大橋的虛樁長都有10米，這段長度空間可以利用循環造漿。但在灌注完水下混凝土后及時將空間內未沉淀的泥漿利用泥漿泵清理干凈，否則將來承臺開挖時沉淀的泥漿很難處理，切割多余護筒無法進行。樁基施工的鉆渣和泥漿要準備專門的泥漿船回收，一方面是環保要求，更重要是如果將來采用鋼板樁形式圍堰，工人不注意把鉆孔鉆渣排到河床上，造成該處河床表面高低不平，通常狀況時借用抓泥船清理，但伸出水面的護筒會妨礙其設備工作，清理起來很困難且不徹底，直接影響圍堰水下混凝土的厚度和各護筒與封底混凝土粘結。

三、鋼吊箱施工

水中承臺若是高樁承臺且水深有10多米有覆蓋層優先選用平臺法施工樁基，利用樁基護筒下放鋼吊箱。事先插打護筒時特別要控制護筒的垂直度，護筒是下放吊箱圍堰的導向，也為吊箱提供臨時受力點。鋼吊箱施工的重點是下水就位，連江大橋3#墩采用單臂鋼吊箱分2節組合下水。首先在護筒安裝附著牛腿，牛腿上部安裝吊箱底板，底板與護筒之間留有空隙不超過3cm，這個尺度一定把握好，如果小了護筒上外側加筋板有可能會阻擋到下放吊箱，過大的話影響堵漏效果。底板安裝完畢后，安裝下半截側板，為了使護筒能夠給吊箱提供更好的導向，在吊箱內側板上安裝四個滑動滾輪，直接與最外側護筒壁密貼，這樣吊箱下放時通過滾輪的滾動不至于使吊箱下放跑偏。待上半節接長完畢后，安裝起吊裝置。利用現有護筒接長，在護筒頂部安裝好扁擔梁為吊箱提供受力點，計算好行程選擇合理的倒鏈，利用倒鏈提起吊箱，去除底板下方的牛腿，迅速下放到設計位置，最后將抗拉壓樁通過附著在護筒上吊耳焊接在護筒上，完成吊箱下水。單臂吊箱內側板兼做承臺模板，怎樣保證圍堰內無水環境是決定承臺質量的關鍵，因此封底混凝土的澆筑及其堵漏是保障。在澆筑封底混凝土前，安排潛水人員將事先試拼好的堵漏鋼板通過螺栓連接安裝在吊箱底板，是用于消除護筒與吊箱底板間縫隙以防漏封底砼。接著安排潛水員將護筒外壁與封底砼接觸位置用鋼絲刷去除其上的附著物并安裝盤條鋼筋，來增加護筒與封底砼之間的粘結力。準備工作就位后就是封底混底混凝土的澆筑，澆筑時應利用布料機布料，利用吊箱底板事先分好的隔倉由四角向中部布料澆筑，澆筑過程應連續迅速，同時安排潛水人員水下觀察，及時封堵。封底混凝土達到一定強度方可抽水進行承臺基礎施工，單臂吊箱的側板兼做承臺的模板。由于圍堰內抽水后有一定水頭差，始終有一些小股毛細水處理不完全。最后采用降水辦法處理，具體在圍堰封底混泥土上澆筑一層墊層，設置匯水溝，匯水溝最終到承臺四角的降水點，利用水泵進行降水。澆筑承臺砼之前利用直徑110mmpvc管材，長度比承臺厚度多30cm，直插入降水點利用水泵抽水，混凝土澆筑過程中有水就通過這些管道進行降水，在澆筑過程始終保證圍堰內無水環境，待承臺澆筑結束終凝之前將pvc管材清除。待承臺砼一定強度后采用高一等級的膨脹砂漿進行管道封堵。

四、鋼套箱施工

2#墩橋址河床表面沒有覆蓋層，多次試打鋼管樁不成功，經實地測量該處河床平整適合套箱圍堰施工。但套箱加工工期長、工廠化程度高，現場既有的便道無法將其運至現場。利用水域運輸不適用旱季下套箱的時機，旱季水位較低，大型浮吊和大型運輸船只無進入施工水域作業。經過反復研究利用既有5#-6#墩之間平臺鋼管樁基礎再搭設一個加工圓形鋼套箱工作平臺，將套箱分兩節加工，其底節整體在工作平臺上焊接組拼。組拼完畢后，同時在工作平臺上焊接530mm螺旋焊管，焊管上布置貝雷梁構成門式支架。在支架上選擇10個吊點利用10噸導鏈將底節套箱整體吊離平臺30c，迅速將平臺上的鋼板和平臺下的縱橫梁拆除，此時套箱已懸于水面之上。接下來安排工人，每兩人一組倒鏈同步下放底節套箱，待底節完全下放至浮于水面之上完成底節套箱的下水，最后將底節的各個分倉灌

隨著我國高速鐵路的快速建設，出現許多跨越大江大河的水中特大橋，這類型橋梁一般主跨度大，施工不影響通航，大型水上設備也可以進入，基本上不受外界環境制約，只是方案上的優化。但像這種支流河道，其特點是通航等級高，河道窄，各種大型施工浮吊無法進入，水中橋墩又多，受外界干擾大。這種工況下水中高樁承臺宜采用利用高強螺栓裝配式單臂鋼吊箱施工，連江大橋4-6#墩采用的鋼板樁施工，當時效果不好。因為當時施工期間經歷一次洪峰，洪水把鋼板樁的根基都沖刷完了。當時如果采用裝配式吊箱施工可以重復使用外層板，只是多加工一套底板。受洪峰的影響就小，而且封底混凝土效果要好，還能節省封底砼，也可以重復利用外側模。個人認為預應力技術現在在橋梁應用已經非常成熟了，那么可否將其應用于吊箱圍堰上進行工廠化生產，如果那樣的鋼材應用少了，重量輕了。裝配時就如安裝模板方便快捷，節省工期。