多跨連續(xù)梁跨水源保護(hù)區(qū)成套施工技術(shù)

杜方華

摘要： 大廣高速公路流溪河特大橋所跨河道為廣州市二級(jí)水源保護(hù)區(qū)，環(huán)保要求高，水文條件復(fù)雜，因此要在高環(huán)保要求下開展相關(guān)施工技術(shù)研究，主要研究?jī)?nèi)容為：深厚卵石層鋼管樁打設(shè)施工技術(shù)、斜交墩0#塊支架搭設(shè)施工技術(shù)、鉆孔樁泥漿孔內(nèi)循環(huán)施工技術(shù)。

Abstract： The river Liuxihe grand bridge of Daguang expressway crosses is a second-grade water source protection zone of Guangzhou with high environmental requirements and complex hydrological conditions， so the relevant research on construction technology should be carried out in the high environmental protection requirements. The main contents include construction technologies of thick gravel layer steel pipe driving， oblique pier 0# scaffold erection and bored pile hole inner circulation.

關(guān)鍵詞： 水源保護(hù)區(qū)；橋梁；施工技術(shù)

Key words： water source protection area；bridge；construction technology

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）05-0125-03

0 引言

隨著我國(guó)高速公路快速發(fā)展，跨越河流山谷的橋梁越來越多。但是在以往橋梁施工時(shí)對(duì)于水資源的保護(hù)都沒有采用專門方法。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)跨水資源保護(hù)區(qū)橋梁施工的環(huán)保技術(shù)研究較少，具有應(yīng)用價(jià)值的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道更是少見，施工大都采用常規(guī)方法，沒有操作的針對(duì)性，還有待進(jìn)行深入研究。

1 工程概況

大廣高速公路（粵境段）S30標(biāo)位于廣州從化市溫泉鎮(zhèn)，雙向六車道，設(shè)計(jì)行車速度100km/h。流溪河特大橋跨廣州市水源地—從化流溪河，跨河段采用43+6×65.5+43m一聯(lián)八跨連續(xù)梁，鉆孔樁基礎(chǔ)，圓端型板墩，單幅橋面寬15.5m。

鉆孔樁一般采用挖設(shè)泥漿池進(jìn)行泥漿循環(huán)，分為沉淀池和循環(huán)池，在陸地上可操作性強(qiáng)，但在水源保護(hù)區(qū)進(jìn)行鉆孔樁施工，大量泥漿的制造和排放在河灘地難以實(shí)施，河灘內(nèi)多為卵石層及砂層，泥漿可能通過卵石及砂層滲透至河水中，對(duì)下游造成污染。泥漿孔內(nèi)循環(huán)可以不用挖設(shè)泥漿池，泥漿也不會(huì)滲透到河水中，但目前只是一個(gè)設(shè)想，并沒有形成正式成套的施工工藝。

深厚卵石層內(nèi)打設(shè)鋼管樁，目前普遍采用液壓振動(dòng)錘施工，此設(shè)備施工噪音大，且存在廢油污染，在水資源保護(hù)區(qū)內(nèi)不太適用，且設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用高，施工成本較大；小型砼沉井可以就地取材，采用普通挖掘機(jī)就可以施工，不存在噪音污染，且挖掘機(jī)可以利用土方施工機(jī)械，不需要進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用，成本較低，取得合理的施工參數(shù)后可在跨水資源保護(hù)區(qū)橋梁施工中推廣使用。

目前橋梁工程中的連續(xù)梁施工一般是在墩頂設(shè)置臨時(shí)固結(jié)支座，墩身橫軸線與梁軸線成斜交關(guān)系，墩頂面積狹小，無法設(shè)置臨時(shí)固結(jié)支座，臨時(shí)固結(jié)只能通過臨時(shí)固結(jié)墩實(shí)現(xiàn)，墩身斜交后承臺(tái)頂兩側(cè)寬度不等，0#塊支架搭設(shè)較為困難，需要通過研究來解決這兩個(gè)問題。

本項(xiàng)工程工期緊，環(huán)保要求高，如何快速、優(yōu)質(zhì)地完成工程施工，需要對(duì)以上問題進(jìn)行深入研究，總結(jié)各項(xiàng)工藝及施工參數(shù)，確保施工任務(wù)的圓滿完成。

2 施工技術(shù)研究

2.1 深厚卵石層鋼管樁打設(shè)施工技術(shù)

目前鋼管樁打設(shè)普遍采用液壓振動(dòng)錘或靜壓管樁機(jī)施工，在深厚卵石層中無法保證樁身垂直度。

2.1.1 施工調(diào)查

調(diào)查了解當(dāng)?shù)睾恿骺菟谒帟r(shí)間段以及上游水庫蓄水時(shí)間段，以便確定施工時(shí)間計(jì)劃。

2.1.2 小型沉管制作

購(gòu)買長(zhǎng)200cm、內(nèi)徑100cm的鋼筋砼圓管成品，在現(xiàn)場(chǎng)通過在圓管一端加設(shè)鋼筋網(wǎng)并澆筑20cm厚砼將該鋼筋砼圓管制作成一端封閉、一端開口的簡(jiǎn)易小型沉管。

2.1.3 沉井埋設(shè)

根據(jù)前期調(diào)查確定的施工計(jì)劃，在河道內(nèi)水量最小時(shí)進(jìn)行沉井位置開挖。開挖前根據(jù)施工方案確定的位置測(cè)量出沉井準(zhǔn)確位置，然后采用挖掘機(jī)直接開挖，開挖深度以挖至粘土層為準(zhǔn)，再將制作好的小型沉管吊放到位（保證平面位置及深度的準(zhǔn)確）。

2.1.4 鋼管樁安裝

沉管安放到位后，馬上將直徑600mm的鋼管樁插入沉管內(nèi)，調(diào)整好垂直度后采用現(xiàn)澆砼將鋼管樁固定在沉管內(nèi)。

2.1.5 沉管荷載及內(nèi)力計(jì)算

鋼便橋從下往上結(jié)構(gòu)為：下部采用？準(zhǔn)360mm，壁厚10mm的鋼管柱，橫向鋼管柱之間用兩根14a槽鋼斜交焊接，保證鋼管柱的整體穩(wěn)定性，鋼管柱上面焊接40*40*2cm鋼板，橫梁采用40a工字鋼雙拼搭焊在鋼管柱鋼板上面，縱向分配梁采用32a工字鋼焊接到橫梁上面，在跨中用16a工字鋼橫向連接縱向分配梁，上面采用4000*1200*8mm花紋鋼板橫橋向與縱向分配梁焊接；樁基深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

2.2 斜交墩0#塊支架搭設(shè)

2.2.1 工程概況

在前期方案設(shè)計(jì)階段，主橋采用（45+2×31+6×45）m跨徑組合，19#～28#墩位于河道管理范圍內(nèi)，其中 20#～27#墩位于水域范圍內(nèi)，凈跨最大 42.5m，橋墩軸線與水流夾角為 9°，形狀采用圓柱雙柱墩。根據(jù)水務(wù)局初審意見，考慮橋墩可能會(huì)造成橋下不良流態(tài)以及對(duì)航運(yùn)的影響，二階段設(shè)計(jì)中主橋優(yōu)化為（43+6×65.5+43）m 大跨徑組合，將橋墩外型優(yōu)化為矩形圓角花瓶型。20#～26#墩位于河道管理范圍內(nèi)，21#～25#墩位于水域范圍內(nèi)，凈跨加大到64m。21#～25#墩軸線與水流夾角為 20°，大于規(guī)范不宜超過 5°的要求。優(yōu)化后，橋墩采用圓端花瓶墩，錯(cuò)孔順?biāo)鞑贾茫?1#～25#墩軸線與水流夾角為 3.8°，滿足規(guī)范不宜超過 5°的要求。

墩身改斜交后，承臺(tái)頂面可利用面積變小，在承臺(tái)外河道內(nèi)增加0#塊支架基礎(chǔ)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且墩頂臨時(shí)固結(jié)塊施工也受到墩頂面積狹小影響，兩側(cè)需錯(cuò)開布置。

2.2.2 0#塊支架搭設(shè)施工

0#塊長(zhǎng)度10m，支座中心點(diǎn)位置高度4.0m，梁體混凝土設(shè)計(jì)方量222.3m3，鋼筋需求量32105.6kg；連續(xù)梁采用3向預(yù)應(yīng)力體系，分別設(shè)置了縱向預(yù)應(yīng)力筋、橫向預(yù)應(yīng)力筋、豎向預(yù)應(yīng)力筋。

①臨時(shí)固結(jié)塊施工。

為了在施工懸臂過程中，克服掛籃移動(dòng)、混凝土澆筑、施工荷載、風(fēng)荷載等產(chǎn)生的不平衡彎矩，保證永久支座在施工完成前處于不受力狀態(tài)，需在永久支座兩側(cè)設(shè)置兩道條形鋼筋砼支撐。

梁體和條形砼塊間的連接靠預(yù)埋豎向鋼筋連接。如圖5、圖6。

②0#塊支架系統(tǒng)搭設(shè)。

1）支架搭設(shè)。

2）支架預(yù)壓。

支架底摸安裝完成后，要立即對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載按1.2P荷載計(jì)算；0#塊總重量為222.3t，簡(jiǎn)化計(jì)算的q=222.3/10*1.2=69.45t/m。

加載時(shí)按照設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、100%、120%分四級(jí)加載，測(cè)出各測(cè)點(diǎn)加載前后的高程。加載120%后所測(cè)數(shù)據(jù)與加載前所測(cè)數(shù)據(jù)支架沉降量小于2.0mm（不含測(cè)量誤差）時(shí)，表明支架已基本沉降到位，可進(jìn)行卸載，再分別按加載級(jí)別卸載，并分別測(cè)出每級(jí)荷載下各測(cè)點(diǎn)的高程值。

加載材料采用鋼筋、鋼絞線，用吊車吊至支架，分層碼放，均勻加載，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員記錄材料重量并控制位置，避免出現(xiàn)大的誤差。

測(cè)量方法：在翼板位置、腹板位置共設(shè)置4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)出加載前的高程值，在加載25%、50%、100%、120%后每天上下午均要復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高一次，如果加載120%后所測(cè)數(shù)據(jù)與加載前所測(cè)數(shù)據(jù)支架日沉降量小于2.0mm（不含測(cè)量誤差）時(shí)，可進(jìn)行卸載，否則還須持荷進(jìn)行預(yù)壓，直到沉降符合以上要求為止。

預(yù)壓完成后要根據(jù)預(yù)壓成果重新調(diào)整底模并設(shè)置預(yù)拱度支立側(cè)模。

2.3 鉆孔樁泥漿孔內(nèi)循環(huán)施工技術(shù)

①工程概況。

流溪河特大橋主橋?yàn)橐宦?lián)八跨連續(xù)箱梁，跨徑組合為（43+65.5×5+43）m，其中左右幅共10個(gè)橋墩位于河道內(nèi)，每個(gè)承臺(tái)下設(shè)4根鉆孔樁，直徑1.8m，承臺(tái)尺寸為8.7×8.7m，樁間距為5.5m。由于橋梁所跨流溪河為廣州市水源保護(hù)區(qū)，環(huán)保要求很高，施工過程需達(dá)到零排放、零污染，樁基施工過程中傳統(tǒng)施工方法產(chǎn)生的泥漿無法有效排放和處理。

②施工準(zhǔn)備。

樁位測(cè)量放樣后，每個(gè)承臺(tái)放置沖擊鉆機(jī)1臺(tái)，首先放置于1#孔上，4根樁孔均按規(guī)范要求同時(shí)埋設(shè)好鋼護(hù)筒，護(hù)筒長(zhǎng)3m，在每個(gè)鋼護(hù)筒上部開孔，并采用無縫鋼管將4個(gè)護(hù)筒焊接連通，在4#孔放置泥漿泵。

③#樁基開鉆后，泥漿通過護(hù)筒間的無縫鋼管流向其他3個(gè)樁孔，并通過最后4#孔位置設(shè)置的泥漿泵形成循環(huán)，由于鋼護(hù)筒體積較小，需配置泥漿車一臺(tái)，及時(shí)對(duì)多余泥漿進(jìn)行抽排，防止泥漿外溢造成河道內(nèi)污染。1#樁完成后，將樁基移至4#孔，在1#孔位設(shè)置泥漿泵，采用同樣方法完成4#樁。

④完成1#、4#樁后，將2#、3#間的無縫鋼管割除焊接至1#、4#間，按照1#、4#樁的施工工藝完成2#、3#樁。

3 結(jié)束語

水源保護(hù)區(qū)施工條件敏感，且跨水域、河道多為多跨、大跨連續(xù)梁，通過對(duì)深厚卵石層鋼管樁打設(shè)施工技術(shù)、斜交墩0#塊支架搭設(shè)施工技術(shù)、鉆孔樁泥漿孔內(nèi)循環(huán)施工技術(shù)的研究和總結(jié)，有效解決了施工難題，加快了施工進(jìn)度，將橋梁施工對(duì)環(huán)境的影響和污染程度降到了最低。

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