新白沙沱长江特大桥3#主墩基础施工方案比选

蔡红珍

(中铁大桥局集团第一工程有限公司，河南郑州 450053)

1 工程概况

重庆至贵阳铁路扩能改造工程新白沙沱长江特大桥，位于重庆市大渡口区跳磴镇与江津区珞璜镇接壤地带，上距已建川黔铁路白沙沱铁路桥130 m，距地维水泥厂专用公路桥约2.3 km。桥位下游1.3 km为规划的小南海水利枢纽坝址。拟建小南海水电站位于长江宜宾至重庆河段重庆境内，坝址位于珞璜镇既有渝黔铁路白沙沱长江大桥下游约1.35 km处。大桥位于“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”的缓冲区，同时位于保护区缓冲区和实验区交界处上游约1.3 km处。

新白沙沱长江特大桥是一座六线特大桥，分为渝黔客运线、渝黔货运线和渝湘预留通道三部分。该桥主桥结构为(81+162+432+162+81)m六线连续钢桁梁斜拉桥，全长920.4 m，主梁采用双主桁、平弦等高度连续钢桁梁，上层为四线客运线，下层为两线货运线。主桥布置见图1。

图1 新白沙沱长江特大桥主桥布置示意(单位:cm)

因主桥主墩基础施工期间经历多个洪水和枯水期，水位变化大，主墩基础施工是本桥施工重难点。主桥3#墩共36根桩基，横桥向布置9排(间距7.2 m)，纵桥向布置4排(间距8.5 m)，最大桩长79.0 m，承台高6.0 m，外形尺寸为67.4 m×31.3 m。本文主要对主桥水中3#主墩基础施工方案进行比选。

1.1 3#墩地质情况

3#墩距岸边约200 m，枯水期水深约10 m，如图2所示。承台范围内主要分布有〈2-9〉卵石土(Qal+pl4)、〈9-11〉砂岩(J2xs)、〈9-12〉泥岩夹砂岩(J2xs)。枯水期可看到两道若隐若现的石梁从岸边伸向江中。根据地质钻孔及水深测量资料可知，整个承台有1/3位于江中突出的岩石岛礁上，爆破后承台的上下游和江中一侧都是较陡的倾斜岩面，承台底距岩面最深处为12 m，上为覆盖层，突起处均侵入承台内部，基础施工前需先行对墩位处河床进行爆破整平清理，预先留够围堰的封底厚度。

图2 新白沙沱长江特大桥主桥3#墩

1.2 施工水位

根据设计文件要求，新白沙沱特大桥2#，3#主墩基础施工水位按照20年一遇的水位确定，为194.60 m;5年枯水期最高水位为178.00 m;5年洪水期最高水位为190.64 m。3#主墩处20年一遇平均流速为3.20 m/s。

1.3 交通运输状况

沿线与成渝高速公路、多条国道及市政主干道相接，既有铁路川黔线通过珞璜站，施工运输较方便。

2 基础施工方案

深水基础施工是大跨度桥梁施工的关键，施工技术复杂，投入的施工机具及设备多，对桥梁工程造价影响巨大。根据多年长江深水基础施工经验，一般可采用先围堰后平台的双壁钢围堰整体浮运方案，也可采用先平台后围堰的方案，围堰施工可安排在枯水期，拼装与钻孔施工同时进行。这两种方案各有利弊，也都可以实现。因此下面重点对先围堰后平台和先平台后围堰两种方案从技术、安全性、工期和经济性等方面进行比选，在确保安全、工期的情况下选择成本最优的方案。

2.1 先围堰后平台双壁钢套箱围堰方案

先围堰后平台方案，围堰与平台一体化设计，双壁钢套箱围堰作为主墩基础施工的挡水结构，兼作施工平台的承重结构。围堰平面尺寸为75.2 m×38.3 m，高36 m，如图3。围堰顶面标高+195.172 m，底面标高+159.172 m。套箱外壁板和底隔仓板采用双壁结构，底层内支架兼起钢护筒导向架和钻孔平台的作用。底板及底节围堰在工厂加工好后，安装好底层内支撑，整体浮运至墩位，安装平台，精确定位后插打定位钢护筒。围堰中节、顶节及顶层内支架可根据承台施工期间的水位情况，选择性地在工厂加工好后，运至墩位，现场大块接高。

图3 3#墩先围堰后平台双壁钢套箱围堰方案(单位:mm)

封底混凝土由隔仓分成9块，隔仓高6 m，壁厚3.0 m，封底混凝土厚度6 m，采用C25混凝土。

围堰采用气囊托移法下河。围堰底节在岸上拼装完毕后，通过专用下滑通道，气囊充气后抬起围堰下河。围堰下河完成后采用2艘6000HP拖轮将围堰托运到位，之后采用重型锚碇加前后定位船的定位方案，如图4。通过前后定位船来固定和调节围堰横桥向位置，通过围堰北侧(主河槽)抛锚和围堰南侧设计地锚来固定和调节围堰顺桥向位置。

图4 3#墩围堰定位方案(单位:m)

2.2 先平台后围堰方案

3#墩采用先平台后围堰的施工方法，由于部分河床侵入承台及封底混凝土范围内，因此基础施工前需对河床进行水下爆破及整平。在水下爆破的同时进行钻孔平台制造，待爆破完成以后将钻孔平台整体浮运至墩位处定位，利用浮式平台进行8根渡洪桩施工，然围堰顶标高+182.572 m。围堰封底混凝土厚4 m，承台分两次浇注，每次浇注3.0 m，承台施工最高水位不高于 +178.000 m。承台混凝土施工时分别在+172.172 m，+176.172 m高程处设置内支撑，内支撑可重复使用施工平台桁架。塔座混凝土施工时，在后利用渡洪桩整体提升平台至设计标高，插打剩余钢护筒进行钻孔桩施工，桩基施工完成以后进行围堰拼装及下放，浇筑封底混凝土，抽水，进行承台施工。钻孔平台安全性是关键，平台与栈桥面平，考虑抗洪风险，钻孔平台要尽早与正式钻孔桩护筒连接为整体。3#墩平台结构见图5、图6。

先平台后围堰方案，由于工期可安排在水位较低期间，根据施工进展与水文情况，可选择采用双壁套箱围堰或静压植桩工法的钢板桩围堰，因平台较高，可在施工钻孔桩的同时施工围堰。围堰长72 m，宽36 m。+180.172 m处设置1道临时支撑。

图5 3#墩平台结构立面(单位:mm)

图6 3#墩平台结构平面(单位:mm)

3 施工方案比选

基于新白沙沱长江特大桥的具体工程特点，对主桥3#墩的两种施工方案进行比较，见表1。

表1 3#墩基础施工方案比较

综上所述，先平台后围堰方案较优，该方案适合桥位地质情况，占用临时场地较少，符合长江上游重庆地区没有大吨位起重设备和大型拖轮的实际情况。先平台后围堰方案在工期和经济性上也具有一定优势，但因洪枯水位高差变化大，存在暴涨暴落情况，需尽快形成稳定平台结构，作好抗洪风险防范。

4 结语

采用先平台后围堰方案从平台、围堰设计到施工都要充分考虑抗洪风险，保证施工渡洪条件下的工期节点目标非常重要，对施工生产组织要求较高，主要有办理手续、爆破整平河床、平台形成与护筒插打、起吊及钻孔设备组织与施工、围堰施作等。承台施工要控制在2014年5月洪水来临之前完成。

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