平陽坑特大橋跨越飛云江水中基礎(chǔ)施工技術(shù)淺析

高文博

一、工程概況

平陽坑特大橋兩次跨越飛云江，橋梁全長2939m，設(shè)計為雙向四車道橋梁，單幅橋梁凈寬0.75m。第一次跨越飛云江為11號墩至16號墩，路線與飛云江斜交，斜交角度約60度，江面路線走向?qū)挾?20m，設(shè)計常水位高程為3m，最大水深5m。下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，立柱高度15～18m；基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁徑2m，設(shè)計為摩擦樁；地系梁高度1.8m，地系梁頂面與河床面平齊，上部結(jié)構(gòu)以跨徑40m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁上跨飛云江。

橋位為感潮河段末端，水位波動較大。江水位受洪水位及潮水位雙重影響，每年11月至第二年5月主要為潮水影響，潮差3～5m，最大水流速為2.69m/s。6月至10月受洪水影響，潮洪夾擊，水位變化高差達10m。因此，水中施工周期選擇尤為重要。橋位處河床地質(zhì)情況為10m卵石層，10m以下為淤泥質(zhì)卵石層。

二、施工方案選擇

施工周期選擇在16年12月至17年6月，確保施工期間不受臺風(fēng)洪水侵襲。施工難點為水中樁基、底系梁（需要開挖河床）。

在主線橋梁右側(cè)外1m搭設(shè)長249m寬6.5m的鋼棧橋。利用主棧橋在江面修建馬道及鉆孔平臺，鉆孔平臺待樁基施工完畢后拆除，進行鋼板樁圍堰施工，將水中系梁施工變成陸上系梁施工，混凝土灌注利用吊車在棧橋上進行。

三、水中樁基施工

1.樁基施工平臺設(shè)計

采用貝雷桁架+鋼管樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；鋼管樁頂采用雙拼I32a工字鋼作橫梁，貝雷桁架頂部采用均布I20a橫向分配梁，間距0.75m，橫向分配梁上設(shè)置I12.6縱向分配量，間距30cm；橋面板采用8mm厚花紋鋼板。5-9跨一聯(lián)，每聯(lián)跨徑布置最大12m。鋼管樁基礎(chǔ)均采用Ф630×10mm鋼管?？紤]棧橋承受橋面活載和流水，為增加棧橋整體剛度，棧橋每聯(lián)跨中設(shè)一處制動墩。

主棧橋橫橋向單排布置3根，樁中心間距為2.25m；橫橋向布置6排單層321型貝雷梁，采用標(biāo)準(zhǔn)連接片連接。貝雷桁架與型鋼采用槽鋼和鋼筋制作U型卡固定。

2.鋼棧橋鋼平臺施工

（1）鋼管樁、工字鋼、貝雷梁預(yù)先按照按設(shè)計圖紙在加工場地加工成型。鋼棧橋整體采用“釣魚法”施工，逐跨向前推進。采用單工作面逐跨推進的作業(yè)方式，棧橋樁基礎(chǔ)施工由南岸岸邊向北岸逐跨施工。鋼管樁定位時測量組人員必須用GPS對樁的平面位置進行測量控制，控制垂直度不大于1/100，平面位置偏差不大于50mm。

（2）鋼管樁在加工場加工時應(yīng)保證直縫錯位，在施沉過程中盡量不進行管節(jié)接長，采用對接補強連接，焊接工藝為手工電弧焊，焊接方法為對接焊接，在鋼管四周設(shè)置四塊加勁板，與鋼管樁四周滿焊，焊縫高度不得小于6mm，以保證鋼管樁對接強度。

（3）鋼管樁施打時，若樁頂有損壞或局部壓屈，則對該部分予以割除并接長至設(shè)計標(biāo)高。鋼管樁應(yīng)按設(shè)計樁長加工，若無法打入設(shè)計底標(biāo)高時，應(yīng)根據(jù)綜合判定，判斷穩(wěn)定性是否滿足要求，是否需要打板凳樁，鋼管樁打入設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)檢測貫入度是否滿足要求，參考貫入度為2～3cm/1min。

（4）建立棧橋和鋼平臺的沉降、位移監(jiān)測臺賬，并及時記錄，一旦發(fā)生沉降過快、位移過大情況，立即采取補強措施并視沉降、位移程度大小決定是否禁止通行。特別應(yīng)在樁基、底系梁施工階段、橋臺進行監(jiān)測，防止因沖刷導(dǎo)致棧橋失穩(wěn)。

3.樁基施工

圍堰平臺施工完成后，進行水中樁基施工，施工工藝與陸地樁相似。樁基礎(chǔ)均采用沖擊鉆的施工工藝進行施工，砼在拌和站集中拌制，砼罐車運輸，導(dǎo)管法灌注水下砼。水中樁基施工鋼護筒埋設(shè)為施工控制難點，護筒沉設(shè)前需提前安裝定位框，上層定位框利用鉆孔平臺預(yù)留的樁孔位，下層井字形定位框利用鉆孔平臺鋼管搭設(shè)，有效控制樁基平面位置和垂直度。

四、水中系梁施工

采用先插打鋼板樁圍堰支護，然后用長臂挖機進行基坑開挖，最后澆筑封底混凝土，綁扎系梁鋼筋，進行模板、砼施工。鋼板樁圍堰頂面標(biāo)高暫按5m高程設(shè)置圍堰頂標(biāo)高分別高出施工期最高潮水位1.0m。

1.鋼板樁圍堰設(shè)計

由于底系梁埋置在河床以下，水深5m的情況下，基坑深度達8m，項目對方案成熟性、施工資源可選擇性、安全可靠性、成本經(jīng)濟方面綜合考慮后，采用拉森鋼板樁圍堰進行施工。本處常水位3m,最高潮水位4.0m,鋼板樁圍堰頂面標(biāo)高按5m高程設(shè)置，高出最高潮水位（4.0m）1.0m。選用12m長鋼板樁，暫定圍堰頂標(biāo)高為5m,鋼板樁底標(biāo)高-7m,打入基底下3.6m，進行鋼板樁圍堰安全驗算。通過對鋼板樁穩(wěn)定性（內(nèi)外靜、動水壓力）、管涌、基坑隆起穩(wěn)定性驗算、封底混凝土計算、圍檁和支撐驗算，方案設(shè)計滿足規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，可進行實施。

2.鋼板樁圍堰施工

水中鋼板樁圍堰利用水中護筒作為內(nèi)部支撐，先安裝三道圍囹（即做內(nèi)部支撐也可作為鋼板樁插打?qū)蜓b置），然后用打樁機插打鋼板樁至合攏。飛云江中受漲潮落潮的影響，江水有兩個流向，為了減少水流的阻力，可采取從側(cè)面開始，向上下游兩側(cè)插入，在另一側(cè)合攏。

3.系梁基底開挖及封底砼

鋼板樁圍堰打好后進行基坑開挖，采用長臂挖機進行系梁基底開挖并配合人工開挖整平，開挖基底要比系梁底標(biāo)高低1.0m。開挖至設(shè)計標(biāo)高后進行水下砼封底，先澆筑90cm厚C30砼（砼中摻雜早強劑），澆筑時間宜選用平潮期或水位較低時施工，澆筑過程中由測量隊全程負(fù)責(zé)封底標(biāo)高，避免封底砼超灌或低于設(shè)計標(biāo)高，影響后續(xù)底系梁正常施工。

4.鋼板樁圍堰抽水及止水

圍堰抽水準(zhǔn)備4臺高壓水泵，3臺從堰內(nèi)向堰外抽水，1臺置于堰外備用。抽水時派專人24小時查看圍堰的變形情況，若發(fā)現(xiàn)圍堰發(fā)生變形，馬上關(guān)閉出水泵，啟動入水泵向圍堰內(nèi)注水，恢復(fù)內(nèi)外平衡后，經(jīng)檢查、糾正后再抽水。

五、施工技術(shù)總結(jié)

1.本文總結(jié)了水深小于5m時水中鋼平臺及鋼板樁圍堰施工技術(shù)。內(nèi)容經(jīng)本項目實踐驗證，所采用的部分技術(shù)能夠降低工程造價，縮短工期。

2.棧橋設(shè)計寬度選擇：從使用角度看建議橋?qū)?m左右。若鋼棧橋材料自有，建議棧橋?qū)挾瓤刂圃?～7m（材料經(jīng)濟性最好），施工荷載要求基本是橋梁上部需要6片貝雷，就算棧橋?qū)挾瓤刂圃?.5m，也需要6片貝雷，棧橋?qū)挾热舫^7m則需要增加貝雷數(shù)量，鋼管樁配置一般為橋?qū)?.5m排樁2根，7m左右排樁3根，8m以上排樁4根。

3.棧橋及平臺高程分析：棧橋高程一般要求滿足洪水位高程需求，需要從施工角度進行綜合考慮，棧橋高程越高，穩(wěn)定性越差且材料需求多，棧橋高程低抵御洪水能力差，可根據(jù)實際情況進行設(shè)置。

4.一般施工荷載下（80噸至100噸），棧橋經(jīng)濟跨徑按12m設(shè)置（321貝雷），若跨徑過小導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)材料數(shù)量增加，跨徑過大承受荷載能力減少。

5.棧橋橋臺設(shè)計時一般為擴大基礎(chǔ)，應(yīng)對橋臺地質(zhì)情況及未來期間沖刷情況做到全面了解，橋臺沉降及沖刷失穩(wěn)較為常見。

6.設(shè)計時上部結(jié)構(gòu)盡量減少焊接，采用機械連接方式，方便鋼棧橋拆裝，如橫梁以上橫梁與貝雷連接，貝雷與分配梁連接，分配梁與護欄連接，護欄立桿與橫桿及與踢腳板連接等。

7.由于飛云江受潮汐影響，護筒的入床應(yīng)選擇在平潮期，水流速度最小時進行。護筒頂面高程為5.5m，高出最高潮水位1.5m，護筒應(yīng)埋入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m，且深度不小于1.5倍的樁徑（即不小于3m），樁基沖擊成孔過程中時刻觀察孔內(nèi)泥漿與飛云江潮水位高程，防止孔內(nèi)泥漿壓力過大，導(dǎo)致護筒穿孔出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

8.一跨飛云江鋼板樁圍堰打破常規(guī)施工工藝，充分利用樁基鋼護筒做圍堰內(nèi)部支撐，在低水位時間段將三道圍囹焊接在鋼護筒上，可作為鋼板樁插打?qū)蜓b置，簡化施工工序，圍堰空間也得以充分利用，降低成本、加快施工進度，提高了圍堰整體穩(wěn)定性。