复杂环境下40米简支梁深水基础施工

杜宇

【摘要】40米跨度是水中通航的最小要求，在通航情况下如何能不影响正常水中基础施工是我们简支桥梁水中基础施工的关键。结合工程实际情况，合理进行水中河道改道，及时施作。如道路施工制定导行方案，做好水面警示装置，为水中基础施工提供保障。

工程概况：连江大桥中心里程为DK2062+669，桥长为378.787m，桥型布置为：9×40m简支梁。大桥基础采用钻孔桩基础，2#-6#墩位于深水区，需采用钢套箱、钢吊箱和钢板桩围堰法进行施工，水中墩施工难度较大。最大桩长23m。桥墩采用实体墩，最大墩高30m，桥梁上部采用移动模架原位现浇制梁。线路在桥位处跨越珠江一级支流连江。桥址处覆盖层主要为第四系全新统人工填土、冲击层、冲洪积层及坡残积层、上更新统冲积层；下伏基岩为花岗岩。

【关键词】钢套箱；钢吊箱；护筒；封底混凝土

一、总体方案

连江是珠江支流常年通航，通航等级Ⅱ级，必须保证最少40米河道宽度，结合河道地址特点，3-6#墩桥址位置有均匀覆盖层，经过试打钢管桩可以生根搭设平台，2#墩桥址位置基本没有覆盖层，无法进行平台施工，考虑到2#水深20米，只有采用套箱施工。该处交通不便，大型设备和物质无法进入，套箱加工周期长，自重大，决定在现场进行加工，如何能将其如期下水是了关键环节。经过反复研究决定先进行3-6#墩施工，1-2#墩暂时不施工，利用其位置预留航道通航。5-6#平台之间利用平台基础搭设加工2#墩套箱底接工作的平台。待3-6#墩施工完毕后将其河道改移到3-5#墩之间，再进行1-2#墩的施作。

二、水中桩基施工

该桥址有大量的覆盖粗砂层，下伏基岩是花岗岩，根据地址特点选用冲击钻孔方式。粗砂层地址在冲击过程中易漏浆，只有在护筒插打时适当延长振动时间，或是更换大功率的振动锤，使护筒有足够埋深。冲击钻孔开始时提供足量黏性土，进行造浆，泥浆比重调整为1.25，同时现场备有大量袋装水泥，一旦泄漏泥浆第一时间将水泥抛入护筒内，随漏随加，待护筒内液面静止后停止抛入。待24小时后继续补浆开钻。特别注意的是在桩基施工过程中一定考虑下一步承台的施工，水中桩基检测是一般都采用声测管，通常做法是在桩头破除后，有资质的检测单位安排检测人员通过声测管下声测探头。连江大桥桩基施工过程中在安装钢筋笼时利用吊筋将声测管接长，至护筒顶面，这样桩基检测可以在现有平台上进行。避免将来桩头破除时声测管堵塞，也为将来承台施工节省时间。平台法施工水中桩基时考虑平台标高是都按水域的最高水位设计，因此桩顶距护筒顶面就留有一定长度，连江大桥的虚桩长都有10米，这段长度空间可以利用循环造浆。但在灌注完水下混凝土后及时将空间内未沉淀的泥浆利用泥浆泵清理干净，否则将来承台开挖时沉淀的泥浆很难处理，切割多余护筒无法进行。桩基施工的钻渣和泥浆要准备专门的泥浆船回收，一方面是环保要求，更重要是如果将来采用钢板桩形式围堰，工人不注意把钻孔钻渣排到河床上，造成该处河床表面高低不平，通常状况时借用抓泥船清理，但伸出水面的护筒会妨碍其设备工作，清理起来很困难且不彻底，直接影响围堰水下混凝土的厚度和各护筒与封底混凝土粘结。

三、钢吊箱施工

水中承台若是高桩承台且水深有10多米有覆盖层优先选用平台法施工桩基，利用桩基护筒下放钢吊箱。事先插打护筒时特别要控制护筒的垂直度，护筒是下放吊箱围堰的导向，也为吊箱提供临时受力点。钢吊箱施工的重点是下水就位，连江大桥3#墩采用单臂钢吊箱分2节组合下水。首先在护筒安装附着牛腿，牛腿上部安装吊箱底板，底板与护筒之间留有空隙不超过3cm，这个尺度一定把握好，如果小了护筒上外侧加筋板有可能会阻挡到下放吊箱，过大的话影响堵漏效果。底板安装完毕后，安装下半截侧板，为了使护筒能够给吊箱提供更好的导向，在吊箱内侧板上安装四个滑动滚轮，直接与最外侧护筒壁密贴，这样吊箱下放时通过滚轮的滚动不至于使吊箱下放跑偏。待上半节接长完毕后，安装起吊装置。利用现有护筒接长，在护筒顶部安装好扁担梁为吊箱提供受力点，计算好行程选择合理的倒链，利用倒链提起吊箱，去除底板下方的牛腿，迅速下放到设计位置，最后将抗拉压桩通过附着在护筒上吊耳焊接在护筒上，完成吊箱下水。單臂吊箱内侧板兼做承台模板，怎样保证围堰内无水环境是决定承台质量的关键，因此封底混凝土的浇筑及其堵漏是保障。在浇筑封底混凝土前，安排潜水人员将事先试拼好的堵漏钢板通过螺栓连接安装在吊箱底板，是用于消除护筒与吊箱底板间缝隙以防漏封底砼。接着安排潜水员将护筒外壁与封底砼接触位置用钢丝刷去除其上的附着物并安装盘条钢筋，来增加护筒与封底砼之间的粘结力。准备工作就位后就是封底混底混凝土的浇筑，浇筑时应利用布料机布料，利用吊箱底板事先分好的隔仓由四角向中部布料浇筑，浇筑过程应连续迅速，同时安排潜水人员水下观察，及时封堵。封底混凝土达到一定强度方可抽水进行承台基础施工，单臂吊箱的侧板兼做承台的模板。由于围堰内抽水后有一定水头差，始终有一些小股毛细水处理不完全。最后采用降水办法处理，具体在围堰封底混泥土上浇筑一层垫层，设置汇水沟，汇水沟最终到承台四角的降水点，利用水泵进行降水。浇筑承台砼之前利用直径110mmpvc管材，长度比承台厚度多30cm，直插入降水点利用水泵抽水，混凝土浇筑过程中有水就通过这些管道进行降水，在浇筑过程始终保证围堰内无水环境，待承台浇筑结束终凝之前将pvc管材清除。待承台砼一定强度后采用高一等级的膨胀砂浆进行管道封堵。

四、钢套箱施工

2#墩桥址河床表面没有覆盖层，多次试打钢管桩不成功，经实地测量该处河床平整适合套箱围堰施工。但套箱加工工期长、工厂化程度高，现场既有的便道无法将其运至现场。利用水域运输不适用旱季下套箱的时机，旱季水位较低，大型浮吊和大型运输船只无进入施工水域作业。经过反复研究利用既有5#-6#墩之间平台钢管桩基础再搭设一个加工圆形钢套箱工作平台，将套箱分两节加工，其底节整体在工作平台上焊接组拼。组拼完毕后，同时在工作平台上焊接530mm螺旋焊管，焊管上布置贝雷梁构成门式支架。在支架上选择10个吊点利用10吨导链将底节套箱整体吊离平台30c，迅速将平台上的钢板和平台下的纵横梁拆除，此时套箱已悬于水面之上。接下来安排工人，每两人一组倒链同步下放底节套箱，待底节完全下放至浮于水面之上完成底节套箱的下水，最后将底节的各个分仓灌

随着我国高速铁路的快速建设，出现许多跨越大江大河的水中特大桥，这类型桥梁一般主跨度大，施工不影响通航，大型水上设备也可以进入，基本上不受外界环境制约，只是方案上的优化。但像这种支流河道，其特点是通航等级高，河道窄，各种大型施工浮吊无法进入，水中桥墩又多，受外界干扰大。这种工况下水中高桩承台宜采用利用高强螺栓装配式单臂钢吊箱施工，连江大桥4-6#墩采用的钢板桩施工，当时效果不好。因为当时施工期间经历一次洪峰，洪水把钢板桩的根基都冲刷完了。当时如果采用装配式吊箱施工可以重复使用外层板，只是多加工一套底板。受洪峰的影响就小，而且封底混凝土效果要好，还能节省封底砼，也可以重复利用外侧模。个人认为预应力技术现在在桥梁应用已经非常成熟了，那么可否将其应用于吊箱围堰上进行工厂化生产，如果那样的钢材应用少了，重量轻了。装配时就如安装模板方便快捷，节省工期。