深水斜截面裸岩条件下桥梁基础平台施工技术

2012-08-06于艳辉曹义昌张洪伟

铁道勘察 2012年2期

于艳辉曹义昌张洪伟

(中铁一局兰渝项目部，四川广安 638003)

1 工程概况

1.1 工程概况

渔家咀渠江特大桥，起止里程为 ID1K846+883.68～ID1K848+392.57，孔跨布置为:[2×24+26×32+(48+4×80+48)］m预应力混凝土刚构—连续梁+(4×32+2×24)m，全长1 508.86 m，包括正桥、北引桥和南引桥，桥高98 m。

全桥共设41个墩台，桥梁下部结构为:圆端形空心或实体桥墩、T形桥台、基础为 φ1.25 m、φ1.5 m、φ2.5 m的钻孔桩(合计360根)和明挖基础。

29号～33号主墩基础位于水中，基础采用16根φ2.5钻孔灌注桩，承台厚度5.0 m，加台厚度2 m，承台平面尺寸26 m×19.6 m。主墩高67～70.5 m。该桥为兰渝铁路重难点控制性工程，该桥水中主墩共5个，分别为29号、30号、31号、32号、33号，布置见图1。

图1 主桥孔跨布置(单位:cm)

1.2 基础构造

29号、30号、31号、32号、33号墩桩基和承台为钢筋混凝土结构，承台为圆端形承台，结构尺寸为26 m×19.6 m，高5 m，承台下设置16根φ2.5 m的钻孔桩，桩间距5.2 m，桩长27.5 m。

吊箱为圆端形单壁结构，尺寸为26 m×19.6 m，高13 m，吊箱侧分成10块进行拼装，总重310 t。

墩桩位布置如图2所示。

图2 墩桩位布置(单位:m)

2 主墩施工方案设计

根据桥址处地质情况，位于水边的29号、30号桥墩基础，采用钢板桩围堰施工;位于河槽中的31号、32号主墩采用钢吊箱，33号主墩采用双壁钢围堰施工，材料及人员运输采用塔吊与船运相结合。

2.1 实际施工制约条件分析

(1)河床地貌地质条件影响

29号墩在北岸边，承台小里程侧地质自上向下分别为:8.5 m的细沙，结构松散;3.35 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土;0.95 m的泥岩为强风化;下部为弱风化泥岩失水易开裂。大里程侧地质自上向下分别为:5.8 m的细沙，结构松散;3.2 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土。0.8 m的泥岩为强风化。下部为弱风化泥岩失水易开裂。

30号墩距北岸边75 m，水深9 m。承台小里程侧地质自上向下分别为:0.9 m的细沙，结构松散;2.4 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土;1.6 m的泥岩为强风化;11.3为弱风化泥岩。大里程侧地质自上向下分别为:0.6 m的细沙，结构松散。2 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土。2.55 m的泥岩为强风化。11.45为弱风化泥岩，失水易开裂。

31号墩距北岸边155 m，水深20.5 m。承台小里程侧地质自上向下分别为:2.7 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土;0.4 m的砂岩为强风化;6.7为弱风化砂岩;向下为弱风化砂岩。大里程侧地质自上向下分别为:2.5 m的卵石土，级配较差，颗粒间充填砂土。0.5 m的砂岩为强风化;7.05为弱风化砂岩。

32号墩距南岸边105 m，水深21.5 m。承台小里程侧地质自上向下分别为:0.9 m的砂岩为强风化;4.2为弱风化砂岩;向下为弱风化砂岩。大里程侧地质自上向下分别为:1.1 m的砂岩为强风化;2.4为弱风化泥岩。向下为弱风化泥岩和砂岩。

33号墩距南岸边25 m，水深11.5 m。承台小里程侧地质自上向下分别为:1.15 m的块石土，岩质坚硬结构松散，无填充物;4.5为弱风化泥岩;向下为弱风化砂岩泥岩。大里程侧地质自上向下分别为:1.35 m的块石土，岩质坚硬结构松散，无填充物;0.9为强风化砂岩;向下为弱风化砂岩泥岩。

(2)水文及水路交通条件影响

渠江属常年流水，洪水期为5～8月，流量随雨洪季节及降雨量而改变。由于下游不远处有罗渡水电站，属于库区，河水位变化不太大。渠江属于嘉陵江的一条支流，离桥位下游16 km处是富流滩水电站，富流滩水电站于2001年11月份建成，电站闸前正常蓄水位为213.80 m，超过213.8 m自动泄洪。枯水期船只上不来，只有在汛期水位上升时船只才能从下游上来，电站闸宽12 m，渠江入嘉陵江的地方有一段人工渠，渠宽7 m，影响嘉陵江船只的进场。

(3)施工难点

渠江年平均水深23 m，主河床底为裸露基岩，没有覆盖层，大直径钻孔桩施工难点主要是:钢护筒插打、定位、固定难度大;钻孔过程易出现漏浆影响成孔进度和质量。

(4)施工方案的比选

施工方案比选如表1所示。

表1 施工方案比选

经过方案比选，结合前期的施工调查资料，最终选择浮式平台施工方案，采用战备小浮箱组拼;29号、30号墩采用插打钢板桩围堰进行承台施工;33号墩采用双壁钢围堰进行基础施工。

2.2 浮式平台设计

(1)浮式平台构造

浮式平台由可拼装浮箱拼装而成，单个平台需要浮箱38个，总共需要浮箱76个。平台纵梁用万能杆件拼装4 m高，在纵梁上布置龙门走道，单个平台上横梁布置6道，作为钻孔施工平台。横梁上铺设型钢及钢板。在铺型钢及钢板时要把钻孔桩位预留出(如图3所示)。

图3 浮式平台布置

(2)设计标准

平台结构尺寸:51.3 m×48 m(长×宽);

钻孔平台范围:28 m×30 m(长×宽);

平台承载能力:1 100 t:(含平台自身重量);

吊重龙门:跨度为32 m;设计吊重40 t。

2.3 龙门设计

钻孔平台龙门结构布置如图4所示，龙门设计吊重40 t。龙门横梁由两排(每排四榀)贝雷梁组成，支腿采用万能杆件拼装而成。龙门总高度23.5 m，总跨度34 m，净高18 m，净跨度30 m。横梁高1.5 m，宽2.5 m。

3 主墩基础施工技术

3.1 筑岛施工

图4 浮式龙门构造示意

渠江主桥29号、30号墩桩基采用筑岛施工，29号、30号墩承台采用插打钢板桩围堰进行施工，33号墩承台采用下沉双壁钢围堰、封底的方式进行施工。

29号、30号墩河床地势平缓，河床岩层为泥岩夹砂岩，水深9 m左右，筑岛尺寸比承台设计大8 m;33号墩河床为倾斜裸岩，岩层为弱风化泥岩夹砂岩，墩位处水11.5 m深，筑岛后采用双壁钢围堰施工承台。根据河床高程及相应的河床地质情况很难下放到位，必须河床高程清理到199.0 m才可以下放，从河床断面图查看，河床裸岩高程最高为205.0 m，因此采用水下爆破6 m后，方可筑岛。

(1)筑岛材料选择

29号、30号墩位于渠江北岸，此位置土源紧缺，因此在当地采购砂夹卵石用船运输到29号、30号墩进行填筑，需要筑岛材料5.7万m3。33号墩位于渠江南岸，此墩位筑岛填筑材料取自附近的一座山。此山需要爆破进行取料，填筑方量为2.5万m3。

(2)筑岛顺序

先从上游位置开始筑岛，用大的块石把需要填筑墩位处的最外围轮廓抛填起来，再用砂夹卵石及黏土或沙土把墩位的中间部分填筑起来。为了防止筑岛迎水面受到水冲刷发生垮塌，在岛的上游和迎水面，抛填2 m宽的铁丝笼片石对岛体进行防护。

(3)筑岛工艺

筑岛施工前，现场技术人员把需要筑岛的墩位位置放样出来，位置确定好后开始进行筑岛。筑岛高程比施工水位高2 m，即216.0 m。墩位处筑岛顶面外围轮廓线比承台尺寸大8 m，筑岛施工便道预留宽度8 m，便于混凝土运输车的通过。

筑岛填筑时，墩位处不要填筑大的块石，避免给桩基施工、围堰下沉、钢板桩插打带来困难，承台外侧5 m范围内用黏土及砂夹石进行填筑。岛的外围范围内用大的块石及砂夹石进行填筑，施工时由迎水面向岸边一次进行填筑。

30号、33号墩位置水深在9～12 m，筑岛坡比为1∶2至1∶1.75;施工期内水流被压缩。为确保岛面的稳定，坡面、坡脚不被水流冲刷，采取抛铅丝笼片石进行防护;为防止井口坍塌，孔口周围要填高夯实，设置2%的排水坡和排水沟，严禁孔口周围有积水。