筑島平臺(tái)在橋梁大直徑群樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

李冰

阜陽市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法支隊(duì) 安徽 阜陽 236000

1 概述

1.1 工程概況

102省道潁河特大橋位于阜陽市潁泉區(qū)，橋梁起止點(diǎn)樁號(hào)分別為K3+738～K5+570，全長(zhǎng)1882m，主橋?yàn)?00m+165m+100m雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，全長(zhǎng) 365m，橋剛構(gòu)體系，上部結(jié)構(gòu)主梁為單箱三室大懸臂懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主塔為人字形塔，下部主墩為雙肢薄壁墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。其中，26#主墩主墩墩高20.0m，采用雙肢薄壁墩結(jié)構(gòu)形式，雙肢間距7.0m，單肢寬度14.0m，厚度1.6m墩下為承臺(tái)接群樁基礎(chǔ)，承臺(tái)采用整體布置方式，整幅橋承臺(tái)長(zhǎng)23.2m，寬18.2m，厚度5.0m，承臺(tái)下設(shè)置20根直徑2.0m 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)92m，樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，施工中考慮樁基樁長(zhǎng)較大，根據(jù)地質(zhì)情況使用反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔，泥漿護(hù)壁，導(dǎo)管法灌注水下混凝土。26#主墩樁基平面布置如圖1所示。

圖1 26#主墩樁基平面布置圖

1.2 工程地質(zhì)及水文條件

潁河特大橋跨越潁河，屬于淮河水系，水系較發(fā)育，其中26#主墩所在地基地層為第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4a1 )、第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3a1)地層，主要包括由黏質(zhì)粉土和黏土，地下水資源較豐富，埋深一般2.0～4.0m，局部2.0～6.0m，地下水主要為松散巖類孔隙水。大橋涉及潁河航道規(guī)劃為Ⅲ級(jí)，最高通航水位33.62m（20年一遇設(shè)計(jì)水位），最低通航水位23.65m（95%保證率水位），主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)

2 方案設(shè)計(jì)與主要施工工序

根據(jù)潁河特大橋26#墩樁基工程地質(zhì)情況及樁基礎(chǔ)種類、數(shù)量分布情況，GF-350型反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工，為加快施工進(jìn)度，滿足施工工期要求，布置兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，為保證先灌注的樁基質(zhì)量不受臨近樁基施工影響，選擇跳鉆法施工，鑒于主墩位置位于河岸邊，且需要布置兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，為保證樁基施工質(zhì)量及施工安全，采用筑島法填筑施工作業(yè)平臺(tái)[1]。

綜合考慮潁河航道通航需求、施工機(jī)械及現(xiàn)場(chǎng)安全管理等因素，確定筑島頂部尺寸為33.2m×23.2m，圍堰的填筑材料主要為黏質(zhì)土，用運(yùn)輸車裝運(yùn)傾倒，施工機(jī)械及運(yùn)輸車輛由平臺(tái)配套實(shí)施臨時(shí)施工便道進(jìn)入施工區(qū)域。為避免由于水流對(duì)圍堰的沖刷作用造成圍堰結(jié)構(gòu)尺寸不滿足預(yù)定要求，從河流上游設(shè)計(jì)尺寸2m外由上游向下游呈扇形逐層填筑，坡面用彩條布覆蓋，迎水側(cè)滿鋪兩層土袋，背水側(cè)坡面鋪設(shè)一層土袋壓實(shí)，保證邊坡穩(wěn)定，在施工過程中如發(fā)現(xiàn)土袋泄漏或丟失，需及時(shí)處理，保證邊坡始終處于土袋防護(hù)中。圍堰頂層50cm用道渣鋪設(shè)并碾壓平整，能滿足重載車通行要求，背水側(cè)邊坡坡率取1∶0.7，迎水側(cè)邊坡坡率取1∶1.2，筑島填筑頂參照現(xiàn)狀河岸高程，高出河岸0.5m，筑島頂面標(biāo)高30.5m，主墩筑島圍堰立面圖見圖2。

圖2 柱墩筑島圍堰立面圖

2.1 筑島圍堰填土

2.1.1 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察資料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，實(shí)地查看現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)情況，準(zhǔn)備好合適的材料。

2.1.2 根據(jù)圖紙、筑島圍堰設(shè)計(jì)等進(jìn)行測(cè)量放樣，確定出筑島位置。

2.1.3 由上游向下游呈扇形逐層填筑，首層填筑應(yīng)比河面至少高出50cm，填筑完成后用壓路機(jī)壓實(shí)，壓實(shí)作業(yè)完成后，筑島外側(cè)用彩條布覆蓋，避免土層被河水沖刷流失，再用土袋填筑，此處應(yīng)注意不能用碎石裝填編織袋，避免將彩條布劃破，導(dǎo)致圍堰滲水。人工沿坡面卸下，壓住彩條布下邊緣，使其緊貼河床，彩條布上方壓在現(xiàn)有筑島的平面上，此時(shí)方可進(jìn)行二次填筑，每次填筑高度不超過50cm，并分層壓實(shí)[2]。

2.1.4 在筑島外側(cè)堆碼袋容量1/2的土袋，袋口用麻繩或細(xì)鐵絲綁扎，并人工平整。堆碼時(shí)不宜采用拋投，土袋錯(cuò)縫碼砌。在水中堆碼土袋時(shí)，可用帶鉤子的鋼管鉤送落位。

2.1.5 在島頂鋪設(shè)50cm厚的道渣并碾壓平整，保證重載車輛的通行。

2.2 筑島平臺(tái)防護(hù)欄桿

因筑島作業(yè)平臺(tái)三邊臨水，為保證作業(yè)平臺(tái)安全，需在平臺(tái)臨水三邊架設(shè)防護(hù)欄桿，防護(hù)欄桿應(yīng)按下列要求架設(shè)：

2.2.1 防護(hù)欄桿高度不應(yīng)低于1.2m，立桿插入地面至少70cm，外露高度不小于1.2m，距平臺(tái)外沿25cm，間距1.5m布置。

2.2.2 防護(hù)欄桿設(shè)3道橫桿，掃地桿離地高度0.1m，中橫桿離地高度0.6m，上橫桿離地高度1.2m。

2.2.3 防護(hù)欄桿加掛密目安全網(wǎng)和擋腳板，安全網(wǎng)應(yīng)自上而下封閉設(shè)置，擋腳板板寬18cm、厚1.5cm，擋腳板必須與欄桿牢固連接。

2.2.4 防護(hù)欄桿應(yīng)安裝牢固、在欄桿上刷涂紅白相間的油漆達(dá)到醒目效果。

2.3 通航維護(hù)措施

筑島施工及平臺(tái)使用期間，為保證橋區(qū)河段通航安全，根據(jù)橋梁施工期間通航安全工作的實(shí)際需要，根據(jù)《內(nèi)河助航標(biāo)志》《內(nèi)河助航標(biāo)志及外形尺寸》要求設(shè)置安全警示、提示標(biāo)志，并采取必要管理措施[3]。

2.3.1 橋址上游400m處、下游200m處各設(shè)置鳴笛標(biāo)1座，船舶通過施工水域時(shí)，指示船舶鳴笛。鳴笛標(biāo)外形尺寸按照《內(nèi)河助航標(biāo)志及外形尺寸》執(zhí)行。筑島圍堰順?biāo)坝畟?cè)邊緣護(hù)欄上設(shè)置紅色警示燈，標(biāo)示圍堰位置，防止船舶夜間誤撞圍堰。平臺(tái)周圍設(shè)置警示燈5盞（順?biāo)吽谋K、迎水邊1盞）。分別在圍堰以外（雙向）50m航道兩側(cè)設(shè)警示標(biāo)志，警示過往船只“前方施工，減速慢行”醒目標(biāo)牌，夜間大霧天氣布置黃色警示燈，警示燈的開啟時(shí)間為晚上6點(diǎn)至早晨8點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)需根據(jù)天氣狀況適當(dāng)調(diào)整燈具的開啟時(shí)間。

2.3.2 在筑島圍堰的外側(cè)施打直徑為20cm的防撞木樁，確保木樁穩(wěn)定的情況下保持木樁頂部露出水面約1m以上，防護(hù)長(zhǎng)度要大于圍堰上下游范圍各30m，木樁間距不大于2m，并延伸到施工區(qū)域外至少10m，大致成喇叭形狀排列，并在每根防撞木樁的外側(cè)設(shè)置防撞橡膠[4]。

2.3.3 在筑島圍堰靠近河道中心一側(cè)位置設(shè)置防護(hù)欄桿掛置紅色的彩虹燈和白色的警示燈，用以提示施工區(qū)域的輪廓和最近距離點(diǎn)，以警示通航船舶及時(shí)避讓。彩虹燈和警示燈的開啟時(shí)間為晚上6點(diǎn)至早上8點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)需根據(jù)天氣狀況適當(dāng)調(diào)整燈具的開啟時(shí)間。

2.4 筑島圍堰挖除

筑島圍堰在主墩0#塊施工完成后且鋼管樁支護(hù)拆除后即可挖除，使用200型挖機(jī)配合渣土車，邊挖邊運(yùn)土至指定棄土場(chǎng)。較深地段采用24m長(zhǎng)臂挖機(jī)，確保挖至原河底高程，保證恢復(fù)至原河道狀況[5]。筑島圍堰挖除步驟如下。

2.4.1 先清除需開挖部分的土袋及彩條布，然后挖除筑島填土。

2.4.2 挖除整體順序?yàn)橛蛇h(yuǎn)岸邊及近岸邊，先挖除背水面填土，再挖除迎水面填土。

2.4.3 最后使用24m長(zhǎng)臂挖機(jī)清掃河底，清除遺漏的填土及可能泄漏的道渣。

挖除筑島圍堰填土應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

2.4.3.1 挖土過程中盡量少漏土，挖機(jī)及渣土車停位合理，禁止離筑島外邊緣過近，保證安全距離1m以上，以防止機(jī)械傾覆及落水事故。

2.4.3.2 筑島平臺(tái)50cm道渣挖除要重點(diǎn)控制，道渣不能散落入河道內(nèi)，保證不影響河道通航。

2.4.3.3 機(jī)械挖土過程中要避免機(jī)械與承臺(tái)、墩柱發(fā)生碰撞，以免發(fā)生質(zhì)量安全事故[6]。

2.5 施工環(huán)保、水土保持措施

建立與質(zhì)量、安全保證體系并行的環(huán)保、水土保持體系，成立環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，同當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門和水利部門密切協(xié)作，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和地方政府的環(huán)保政策、法規(guī)，加強(qiáng)施工全過程的控制與管理。一是按照“三同時(shí)”的要求進(jìn)行環(huán)境保護(hù)、水土保持設(shè)施各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，以有利于維護(hù)生態(tài)環(huán)境和減少對(duì)周圍環(huán)境影響為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)圍繞環(huán)保設(shè)施及其相關(guān)工程納入施工計(jì)劃情況、資金落實(shí)到位情況、施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求明確情況、施工場(chǎng)地的布置情況、施工組織安排、應(yīng)急處置措施等方面制定詳細(xì)的環(huán)境保護(hù)措施，堅(jiān)決杜絕防止人為破壞和污染環(huán)境事件的發(fā)生。二是規(guī)范編制《環(huán)保及水土保持方案》，對(duì)污水、固體垃圾的處理、駐地及營(yíng)區(qū)環(huán)境保護(hù)措施、施工區(qū)域環(huán)保措施、棄土場(chǎng)環(huán)保措施、水土保持措施、環(huán)境監(jiān)測(cè)等都作出明確而詳細(xì)的規(guī)定。并具備減少土地占用、植被破壞，防止水土流失以及減少環(huán)境污染等技術(shù)措施，防治污染設(shè)施與主體工程同時(shí)施工的計(jì)劃安排。圍堰筑島施工期間嚴(yán)禁向河道內(nèi)拋棄淤泥和其他雜物，大橋施工完成后按要求及時(shí)清除筑島和施工便道填方以及施工時(shí)遺留在河道中的一切障礙物，恢復(fù)河道[7]。

3 結(jié)束語

當(dāng)橋梁部分橋墩位于河床內(nèi)時(shí)，樁基等結(jié)構(gòu)施工需要排除河水帶來的影響，采用筑島平臺(tái)施工方法，能夠在保證施工質(zhì)量和安全的同時(shí)加快施工進(jìn)度，降低工程成本。文章結(jié)合102省道潁泉周棚至李長(zhǎng)營(yíng)段改建工程潁河特大橋26#主墩樁基筑島平臺(tái)施工案例，對(duì)筑島施工工序及相關(guān)管理措施進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。實(shí)踐結(jié)果表明，在本工程工況下，采用筑島平臺(tái)進(jìn)行大直徑群樁施工，克服了樁基及深基坑施工過程中出現(xiàn)的多類型、大噸位施工機(jī)械及運(yùn)輸車輛協(xié)同作業(yè)的困難，在確保主墩樁基、承臺(tái)施工質(zhì)量和安全的前提下，按照既定的工程進(jìn)度計(jì)劃，順利完成了樁基施工及后續(xù)的深基坑支護(hù)開挖和橋墩承臺(tái)施工任務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了技術(shù)的實(shí)用性，豐富了筑島施工平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景，相關(guān)設(shè)計(jì)方案、施工技術(shù)以及管理措施可以在同類工程中推廣使用。