新白沙沱長江特大橋3#主墩基礎(chǔ)施工方案比選

蔡紅珍

(中鐵大橋局集團第一工程有限公司，河南鄭州 450053)

1 工程概況

重慶至貴陽鐵路擴能改造工程新白沙沱長江特大橋，位于重慶市大渡口區(qū)跳磴鎮(zhèn)與江津區(qū)珞璜鎮(zhèn)接壤地帶，上距已建川黔鐵路白沙沱鐵路橋130 m，距地維水泥廠專用公路橋約2.3 km。橋位下游1.3 km為規(guī)劃的小南海水利樞紐壩址。擬建小南海水電站位于長江宜賓至重慶河段重慶境內(nèi)，壩址位于珞璜鎮(zhèn)既有渝黔鐵路白沙沱長江大橋下游約1.35 km處。大橋位于“長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護區(qū)”的緩沖區(qū)，同時位于保護區(qū)緩沖區(qū)和實驗區(qū)交界處上游約1.3 km處。

新白沙沱長江特大橋是一座六線特大橋，分為渝黔客運線、渝黔貨運線和渝湘預(yù)留通道三部分。該橋主橋結(jié)構(gòu)為(81+162+432+162+81)m六線連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，全長920.4 m，主梁采用雙主桁、平弦等高度連續(xù)鋼桁梁，上層為四線客運線，下層為兩線貨運線。主橋布置見圖1。

圖1 新白沙沱長江特大橋主橋布置示意(單位:cm)

因主橋主墩基礎(chǔ)施工期間經(jīng)歷多個洪水和枯水期，水位變化大，主墩基礎(chǔ)施工是本橋施工重難點。主橋3#墩共36根樁基，橫橋向布置9排(間距7.2 m)，縱橋向布置4排(間距8.5 m)，最大樁長79.0 m，承臺高6.0 m，外形尺寸為67.4 m×31.3 m。本文主要對主橋水中3#主墩基礎(chǔ)施工方案進行比選。

1.1 3#墩地質(zhì)情況

3#墩距岸邊約200 m，枯水期水深約10 m，如圖2所示。承臺范圍內(nèi)主要分布有〈2-9〉卵石土(Qal+pl4)、〈9-11〉砂巖(J2xs)、〈9-12〉泥巖夾砂巖(J2xs)?？菟诳煽吹絻傻廊綦[若現(xiàn)的石梁從岸邊伸向江中。根據(jù)地質(zhì)鉆孔及水深測量資料可知，整個承臺有1/3位于江中突出的巖石島礁上，爆破后承臺的上下游和江中一側(cè)都是較陡的傾斜巖面，承臺底距巖面最深處為12 m，上為覆蓋層，突起處均侵入承臺內(nèi)部，基礎(chǔ)施工前需先行對墩位處河床進行爆破整平清理，預(yù)先留夠圍堰的封底厚度。

圖2 新白沙沱長江特大橋主橋3#墩

1.2 施工水位

根據(jù)設(shè)計文件要求，新白沙沱特大橋2#，3#主墩基礎(chǔ)施工水位按照20年一遇的水位確定，為194.60 m;5年枯水期最高水位為178.00 m;5年洪水期最高水位為190.64 m。3#主墩處20年一遇平均流速為3.20 m/s。

1.3 交通運輸狀況

沿線與成渝高速公路、多條國道及市政主干道相接，既有鐵路川黔線通過珞璜站，施工運輸較方便。

2 基礎(chǔ)施工方案

深水基礎(chǔ)施工是大跨度橋梁施工的關(guān)鍵，施工技術(shù)復(fù)雜，投入的施工機具及設(shè)備多，對橋梁工程造價影響巨大。根據(jù)多年長江深水基礎(chǔ)施工經(jīng)驗，一般可采用先圍堰后平臺的雙壁鋼圍堰整體浮運方案，也可采用先平臺后圍堰的方案，圍堰施工可安排在枯水期，拼裝與鉆孔施工同時進行。這兩種方案各有利弊，也都可以實現(xiàn)。因此下面重點對先圍堰后平臺和先平臺后圍堰兩種方案從技術(shù)、安全性、工期和經(jīng)濟性等方面進行比選，在確保安全、工期的情況下選擇成本最優(yōu)的方案。

2.1 先圍堰后平臺雙壁鋼套箱圍堰方案

先圍堰后平臺方案，圍堰與平臺一體化設(shè)計，雙壁鋼套箱圍堰作為主墩基礎(chǔ)施工的擋水結(jié)構(gòu)，兼作施工平臺的承重結(jié)構(gòu)。圍堰平面尺寸為75.2 m×38.3 m，高36 m，如圖3。圍堰頂面標高+195.172 m，底面標高+159.172 m。套箱外壁板和底隔倉板采用雙壁結(jié)構(gòu)，底層內(nèi)支架兼起鋼護筒導(dǎo)向架和鉆孔平臺的作用。底板及底節(jié)圍堰在工廠加工好后，安裝好底層內(nèi)支撐，整體浮運至墩位，安裝平臺，精確定位后插打定位鋼護筒。圍堰中節(jié)、頂節(jié)及頂層內(nèi)支架可根據(jù)承臺施工期間的水位情況，選擇性地在工廠加工好后，運至墩位，現(xiàn)場大塊接高。

圖3 3#墩先圍堰后平臺雙壁鋼套箱圍堰方案(單位:mm)

封底混凝土由隔倉分成9塊，隔倉高6 m，壁厚3.0 m，封底混凝土厚度6 m，采用C25混凝土。

圍堰采用氣囊托移法下河。圍堰底節(jié)在岸上拼裝完畢后，通過專用下滑通道，氣囊充氣后抬起圍堰下河。圍堰下河完成后采用2艘6000HP拖輪將圍堰托運到位，之后采用重型錨碇加前后定位船的定位方案，如圖4。通過前后定位船來固定和調(diào)節(jié)圍堰橫橋向位置，通過圍堰北側(cè)(主河槽)拋錨和圍堰南側(cè)設(shè)計地錨來固定和調(diào)節(jié)圍堰順橋向位置。

圖4 3#墩圍堰定位方案(單位:m)

2.2 先平臺后圍堰方案

3#墩采用先平臺后圍堰的施工方法，由于部分河床侵入承臺及封底混凝土范圍內(nèi)，因此基礎(chǔ)施工前需對河床進行水下爆破及整平。在水下爆破的同時進行鉆孔平臺制造，待爆破完成以后將鉆孔平臺整體浮運至墩位處定位，利用浮式平臺進行8根渡洪樁施工，然圍堰頂標高+182.572 m。圍堰封底混凝土厚4 m，承臺分兩次澆注，每次澆注3.0 m，承臺施工最高水位不高于 +178.000 m。承臺混凝土施工時分別在+172.172 m，+176.172 m高程處設(shè)置內(nèi)支撐，內(nèi)支撐可重復(fù)使用施工平臺桁架。塔座混凝土施工時，在后利用渡洪樁整體提升平臺至設(shè)計標高，插打剩余鋼護筒進行鉆孔樁施工，樁基施工完成以后進行圍堰拼裝及下放，澆筑封底混凝土，抽水，進行承臺施工。鉆孔平臺安全性是關(guān)鍵，平臺與棧橋面平，考慮抗洪風(fēng)險，鉆孔平臺要盡早與正式鉆孔樁護筒連接為整體。3#墩平臺結(jié)構(gòu)見圖5、圖6。

先平臺后圍堰方案，由于工期可安排在水位較低期間，根據(jù)施工進展與水文情況，可選擇采用雙壁套箱圍堰或靜壓植樁工法的鋼板樁圍堰，因平臺較高，可在施工鉆孔樁的同時施工圍堰。圍堰長72 m，寬36 m。+180.172 m處設(shè)置1道臨時支撐。

圖5 3#墩平臺結(jié)構(gòu)立面(單位:mm)

圖6 3#墩平臺結(jié)構(gòu)平面(單位:mm)

3 施工方案比選

基于新白沙沱長江特大橋的具體工程特點，對主橋3#墩的兩種施工方案進行比較，見表1。

表1 3#墩基礎(chǔ)施工方案比較

綜上所述，先平臺后圍堰方案較優(yōu)，該方案適合橋位地質(zhì)情況，占用臨時場地較少，符合長江上游重慶地區(qū)沒有大噸位起重設(shè)備和大型拖輪的實際情況。先平臺后圍堰方案在工期和經(jīng)濟性上也具有一定優(yōu)勢，但因洪枯水位高差變化大，存在暴漲暴落情況，需盡快形成穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)，作好抗洪風(fēng)險防范。

4 結(jié)語

采用先平臺后圍堰方案從平臺、圍堰設(shè)計到施工都要充分考慮抗洪風(fēng)險，保證施工渡洪條件下的工期節(jié)點目標非常重要，對施工生產(chǎn)組織要求較高，主要有辦理手續(xù)、爆破整平河床、平臺形成與護筒插打、起吊及鉆孔設(shè)備組織與施工、圍堰施作等。承臺施工要控制在2014年5月洪水來臨之前完成。

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