急流河道倾斜岩层（块石区域）水中承台施工方案

赵志钢 王山坡

摘要：本文以神木至府谷高速公路重点控制性工程之一——神府黄河大桥主桥2#墩承台施工为例，介绍了在急流河道倾斜岩层（存在大量片石及块石）区域的水中承台施工方案，为今后类似工程提供参考。

关键词：急流河道  倾斜岩层  块石区域  水中承台

1 工程概况

神木至府谷高速公路是陕西省规划建设的“三纵四横五辐射”高速公路网中榆林至商州线的重要组成路段，起点接榆林至神木高速公路，终点跨黄河与山西省忻州至保德高速公路衔接。

神府黄河大桥全长817.11m，共12孔，跨越黄河主河道。第二联采用多跨预应力混凝土变截面连续刚构梁，左右幅分离，灌注桩基础，矩形承台，空心薄壁高墩，最大墩身高度80m。

1.1 设计形式 2#墩为第二联主墩之一，空心薄壁结构，高78m，双幅分离式承台，单幅6×φ2.2m钻孔灌注桩基础。单个承台顺桥向长12.4m，宽9.9m，高4m，两幅间净距6.1m。承台底标高于地面以下9m。

1.2 水文情况 2#墩位于黄河主河槽西部，常年水深8m左右，相邻主河槽最大水深12m。墩位处水流湍急，常年平均流速3m/s左右，本承台施工期为黄河丰水季节，桥址区域最大瞬时流量900m3/s，对应流速5m/s。

1.3 地质资料 该区域筑岛面+0m至地下-2m为人工回填卵石，粒径2-10cm;地下-2m至-7m为块石、片石，为常年山体落石及筑岛平台填筑所用材料，石块平均直径80cm;地下-7m至-12m为大型块石及斜岩层，块石直径达到2m左右，倾斜岩石成片状整体性分布，且岩层在远离河道侧深入承台范围内。

■

2 施工方案

2.1 修筑平台，桩基施工 利用相邻路标开挖弃方，在沿河岸陡坡上修筑了一条倾斜便道，连通2#墩。在2#墩墩位处回填片石及块石，形成了40×25m的筑岛作业平台，利用该平台进行桩基施工。桩基施工采用适合山区岩石地质作业的重型冲击钻成孔，水下灌注法施工。

针对水位较深，水流过快，土方填筑的平台容易形成水毁问题，筑岛时采用较大块石及片石进行水面以下填筑，采用土方及砾石进行水面以上填筑，该方案加快了平台填筑效率，节约了平台填筑时间，为桩基施工的快速完成提供作业环境。

2.2 插打钢管桩围堰 桩基施工完毕后，将基坑开挖范围内的场地进行平整，清理围堰范围内的块石、混凝土块及其他杂物。使用全站仪测放出围堰内轮廓线及高程控制点，使用白灰、木桩等进行标识。

钢管桩插打采用50T履带吊机，DZ90振动打桩机及液压夹持器配合进行，插打顺序：上游侧→东、西两侧→下游侧。

安装插打导向：围堰插打导向以壁厚δ=12mm，直径φ2.2m，长3m的钢护筒作为支撑。在围堰内轮廓线内采用压重下沉的方式埋设钢护筒。在护筒上用2[20焊接临时横撑，用以安放导向圈梁。导向内外圈梁直接利用内支撑圈梁材料，与临时横撑焊接。

钢管桩插打前应对板桩质量进行检查，钢管桩插打之前在内导向架上画分桩位，以便在插打钢管桩过程中逐块核对尺寸。在插桩过程中，应做到“插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合拢”的要点。

由于2#墩紧靠陡峭的岩壁，经过多年冲刷，许多大块岩石坠落到河中后沉积下来，同时在填筑施工平台时，填筑了大量块石，使得钢管桩插打十分困难。这在施工中得到证实：筑岛底部块石的密集度及体积较大，大量钢管桩平均进尺约6m，与设计深度11m相差甚远，无法满足施工需要。

2.3 插打钢管桩与内外开挖结合进行 平台内部的大块碎石，是导致钢管桩进尺困难的根本原因。按照既定方案，在已插打的钢管桩形成整体稳定性后，采用围堰内外开挖与管桩插打“交替进行”、管桩“反复插打”的方式，以减小桩尖、桩身阻力，保证管桩最终达到有效深度。另外将双围堰施工方案调整为单个大型围堰，以达到减少钢管桩插打数量的目的。

通过挖掘机、凿石机等重型机械开挖，采用“反复插打”、“插打与开挖结合”的方式，完成了临河侧78根钢管桩施工，但是插打深度普遍在9m左右，仍不能完全满足围堰的使用要求。在辅助开挖过程中，发现块石直径达到8-10m之巨，且围堰的西侧出现山体整岩。根据本阶段施工情况，我部决定将施工方案调整为“1/2围堰+1/2基坑护坡”方案，即：围堰临河侧通过已成型的钢管桩围墙进行防水，围堰西侧通过开挖，最终以山体面作为防水阻体。

2.4 长臂挖机水下开挖 通过长臂挖机对围堰范围内土体、石体进行开挖，采用大功率潜水泵辅助（强排水法）降低围堰内水位标高，扩大长臂挖机作业区域及减小作业难度，在钢管桩附近尽量将片石、块石清理完毕，直至承台设计底标高以下2m;在山体侧将片石、块石基本清理完毕，露出山体整岩面为止。在此过程中，继续插打钢管桩，使部分管桩插打深度达到了设计深度11m，确保了临河侧筑岛土体的稳定性。

2.5 围堰内水下封底 为了提供无水作业面，首先采用水下封底方案进行围堰内封底，通过汽车泵浇筑水下混凝土，采用吊机布设下料点，封底厚度1m;其次对围堰外侧土体进行换填，将原土石换填为粘性红土，达到封堵漏洞的目的。采购红土运至施工现场，通过人工袋装方式，换填至平台内部。

由于黄河水位高、压力大，块石依然存在于筑岛底部，围堰壁的变形缝没有消除，因此围堰内外的过水通道较多。采用压降法堵漏方案在围堰处使用地质钻机进行钻孔压浆。在出现管涌严重的部位加密钻孔，进行二次压浆。压浆完毕3天后抽水，基坑内仅出现小股明水。该施工方案取得了明显止水效果，为承台施工的开展打下了基础。

2.6 围堰内抽水、斜岩凿除、桩检、承台施工 现场采用大功率潜水泵进行强排水，完成围堰内抽水。之后，对山体整岩进行机械破除及开挖，修整倾斜岩层符合承台底设计标高;对围堰封底砼表面进行测量，将其标高超过承台底设计标高的位置全部凿除，达不到标高位置的回填碎石或水泥砂浆抹平至承台底标高。桩基检测合格后，将桩超高部分砼凿除（预留15cm深入承台部分），将桩顶砼面凿毛，清理干净。在垫层面弹出钢筋位置墨线，之后进行了承台钢筋绑扎、模板安装及砼浇筑施工。

3 结语

本工程实施方案有效解决了三大施工难题：利用分层筑岛法（下层块石、上层砾石）解决了水流湍急条件下桥梁基础施工难题;利用开挖与插打“交替进行”、“反复插打”的方式，解决了管桩进尺缓慢的问题;利用“1/2围堰+1/2基坑护坡”方案，解决了钢管桩在倾斜岩层及块石区域的插打难题;利用围堰外压浆方法，解决了块石区域水中围堰严重漏水问题。

总之通过艰苦努力、科学组织，完成了2#墩承台施工任务，摆脱了急流河道倾斜岩层（块石区域）水中承台工施工的困扰，桥梁现场进入快速施工阶段。

参考文献：

[1]谢国金.大体积混凝土承台温控措施[J].中国水运（下半月刊），2011（01）.

[2]孙东.某桥墩台的加固设计[J].公路与汽运，2003（04）.

[3]程军明.神府高速公路施工难度最大的桥墩承台顺利灌注[J].建筑，2010（19）.