第二松花江特大桥深水桩基施工技术

肖春春

摘要:以第二松花江特大桥主桥施工为例,介绍了桥梁深水桩基施工方案的选定及施工要点,重点对砂层长钻孔桩施工、钢护筒渡汛及钢板桩围堰施工进行了分析。

关键词:第二松花江特大桥;深水桩基;钻孔灌注桩;围堰

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

该桥址区位于第二松花江河谷平原区，线路与第二松花江斜交，斜交角度为75°，河道两岸有明显的陡坎台地。桥梁孔跨布置： 56-32m简支T梁+（48+4×80+48）m刚构-连续梁+11-32m简支T梁+（32+56+32）m连续梁+3-32m简支T梁，桥全长2844.335米。跨主航道采用（48+4×80+48）m刚构-连续梁，跨既有河堤采用（32+56+32）m预应力混凝土连续箱梁跨越。

1. 1 结构型式

57#-61#墩为刚构-连续梁主墩，59#墩为刚构，57#及58#墩位于浅水中， 59# 、60#、61# 号墩位于深水中,水深在3.0～8.0 m 之间,设计为Ф1500mm钻孔桩基础,共70 根桩,桩长为49～57 m 。

1. 2 水文地质情况

主河槽宽480～620m，洪水期行洪宽度2500～3000m，河道较顺直，河流比降0.13～0.17％，流速1～1.5m/s，10年一遇设计流量4610 m3/S，水位136.15m，百年一遇设计流量7500 m3/S, ,百年一遇水位137.44m, 三百年一遇设计流量10230 m3/S,三百年设计水位138.39m。

地质情况:表层为饱和稍密细砂层,厚8～19m ;其下为中密状中砂层,厚10～11 m；然后为中密状砾砂层,厚5～6m;然后为粉质粘土18～20m；再下为风化泥岩。

1. 3 工程数量

57#墩:12 根钻孔灌注桩, Ф1500 mm ,单根桩长50 m ;

58#墩:14 根钻孔灌注桩, Ф1500 mm ,单根桩长49 m ;

59#墩:18 根钻孔灌注桩, Ф1500 mm ,单根桩长55 m ;

60#墩:14 根钻孔灌注桩, Ф1500 mm ,单根桩长54m ;

61#墩:12 根钻孔灌注桩, Ф1500 mm ,单根桩长57m ;

总计70 根钻孔灌注桩,总长3716m ,水下砼数量6566.8m3 。

2 施工方案及施工要点

2. 1 选定施工方案

2. 1. 1 57#、58#墩施工方案的选定

57#、58#墩靠近陶赖昭侧岸滩,采用填土筑岛方案，并沿江边在岛上游侧铺砂袋对筑岛防护,钢护筒入土深度10～12m,使57#、58#水中墩的施工变成旱地上的钻孔作业。

2. 1. 2 59#～61#墩施工方案的选定

59#～61#墩离岸滩较远,采用筑岛方案是不可取的。我们着重对两个方案进行了比选。

（1） 浮箱平台钻孔方案

该方案由战备标准浮箱组拼平台进行钻孔作业施工,随着水位的涨退,进行焊接或割除钢护筒,在水位变化小、流速不大、施工期短的情况下非常适用。但因第二松花江水位涨落快、流速大,且面临冬季结冰及冰凌危害，浮箱又不容易稳定,故施工难度比较大。

（2） 固定高桩平台钻孔方案

钻孔平台的主要材料为钢管桩、型钢、贝雷梁、分配梁、钢板型钢组合面板，结构形式见下页图2、3、4。

支撑桩：φ630mm钢管，最大跨径7.4m。

横梁：2I45工字钢。

纵梁：贝雷梁，采用连接片连接。

分配梁：纵梁上设置间距为I20a作为分配梁

面板：采用8mm钢板花纹钢板。

护栏：φ42mm钢管和φ12钢筋焊接为护栏。

连接：横、纵梁与分配梁采用U型钢筋连接。形成固定作业平台,在平台上进行钻孔作业。该方案虽然工作量大,但施工难度相对要小,且适合第二松花水位涨落快、流速大、安全过冬的特点,故我们选择了这个方案。

2. 2 施工要点(以59#水中墩为例)

(1) 采用55t履带吊、振动锤（DZ90、DZ120）及平板驳船进行栈桥及平台钢管桩的打设。栈桥及平台的设计根据施工机械、通行车辆、运输材料、人员、桥跨自重及水流冲击力确定所承受的荷载,根据荷载计算桥跨、纵梁长度和根数。

(2) 钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面位置，计算该处钢管桩的桩中心坐标，同时确定好沉桩顺序，防止先施打的桩妨碍后续的桩施工。水上桩基施工重点在于水中桩基定位，本工程采用GPS手持定位仪器，在驳船外侧采用Ⅰ25a焊接出连根延长钢梁，制作一个略大于桩径的钢制框架，用于定位，测量在框架中心定出桩中心后将钢管桩从框架中下入水中，进行震动沉桩。也可加工一个独立的导向架，上口插桩，下口放大保证稳定性。

图1 钢管桩定位打设

(3) 在钢管桩纵横向设置剪力撑,吊装工字钢、贝雷梁、搭设工作平台。详见图2 、3 、4。

图2 59#墩平面图图3 59#墩横向立面图

图4 59#墩纵向立面图

(4)钢护筒的打设用履带吊在平台上配合DZ120振动锤插打Ф1.7 m （厚12mm）钢护筒,钢护筒入土深度8 m ,钢管桩入土深度10 m ,钢护筒的定位利用钢护筒导向架。

护筒埋深计算

1） 计算依据

交通部第一公路工程公司，公路施工手册《桥涵》。对于深水河床护筒底端埋置深度的计算公式如下：

L=[(h+H）rw -H ro]/( rd - rw)①

式中：L——护筒埋置深度（图5），m；

H——施工水位至河床表面深度，m；

h——护筒内水头，即护筒内水位与施工水为之差，m；

rw——护筒内泥浆容重，KN/m3；

ro——水的容重，KN/m3；

rd——护筒外河床土的饱和容重，KN/m3；

rd=(△+e)ro/(1+e) ②

式中：△——土粒的相对密度；

e——饱和土的孔隙比；

当护筒穿过几种不相同的土质时，护筒外河床土的饱和容重取平均值，即rd =(∑rid Li)/∑Li ③

图5

式中：rd——几种不同土的平均饱和容重，KN/m3；

rid——每种不同土的饱和容重，KN/m3；

Li——每种不同土的层厚，m。

59#墩桩基

① ｈ=2.5m② γ0 =10ｋＮ／ｍ３ ③ Ｈ=4.2m④ γｗ=11ｋＮ／ｍ３

⑤γｄ =［（△+е）／（１＋е）］γ0= [（2.65+0.6）/（1+0.6）]×10 = 20.313ｋＮ／ｍ３

L=[(2.5+4.2)×12－4.2×10]/（20.313－11)=4.12m