新南宁邕江四线特大桥深水基础施工技术研究

何江伟

（南昆铁路南百段增建二线工程建设指挥部，工程师，广西 南宁 530001）

随着我国铁路建设的迅猛发展，在大江大河和跨海地区修建的大跨度铁路桥梁也越来越多。如何在各种复杂水域条件下又快又好地修建桥梁深水基础成为困扰广大铁路桥梁建设者的难题之一。在钢围堰下沉着床、围堰封底、大体积水下混凝土施工技术等方面还存在许多尚未解决的问题。为此，如何解决好这些难题将会对整座桥梁的质量和安全起到至关重要的影响。就此，笔者结合参与对新南宁邕江四线特大桥深水基础施工技术研究的实践谈点认识和建议。

1 工程概况

云桂铁路新南宁邕江四线特大桥位于广西壮族自治区南宁市境内，是广西范围内首个独墩四线特大桥，起于西乡塘区，横跨邕江至江南区，桥梁全长1723.68m。该桥为四联连续梁，依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一大道，直跨邕江的连续梁为72m+跨江128mm+128m+72m的四联连续梁。整个桥梁由于跨度大、结构形式复杂、线型控制困难，成为影响云桂铁路南宁铁路枢纽贯通的控制性重、难点工程。而跨越邕江的深水基础施工则是大桥的关键控制性节点工程，标志着大桥进入水下承台施工的新阶段。

该大桥跨越邕江（72+2×128+72）m连续梁20～22#桥墩基础位于邕江水中，均为直径1.5m的钻孔桩基础。邕江为通航河流，正常水位江面宽300m至400m，每年4月开始进入汛期，洪水期最大流速2.1m/s，最大水深23m，且河床覆盖层较厚，30m内地质大致情况是第一层覆盖层粘土厚1.5m，第二层细圆砾土厚10m，第三层泥岩夹泥质粉砂岩夹褐煤20m。21#墩处土层主要是由粘性土，细圆砾石（主要成分是石英岩、硅质岩），软粘土（主要成分为粘粒、粉粒）组成。

2 方案比选

新南宁邕江四线特大桥工期较紧，且21#主墩的施工又是控制工期的关键，若采用钢板桩围堰修建深水基础，因施工时受水位控制，施工周期长，一般均需要经过两个枯水期，至少需要1年半左右时间。且钢板桩围堰能承受的抽水水头差有限，也就是抽水水位不能太高。同时，当钢板桩长度超过30m，吊插都有一定困难。

而双壁钢围堰有强度更高的双壁结构，可承受更大的围堰内外水头差。不受施工水位限制，任何季节都能施工。且双壁钢围堰工序单一，施工简便。围堰内无支撑体系，工作面开阔，吸泥下沉、清基钻孔、灌注水下混凝土均很方便。

经过上述方案的比较，新南宁邕江四线特大桥21号墩采用双壁钢围堰钻孔桩基础。21#墩双壁钢围堰如图1所示。

图1 21#墩双壁钢围堰示意图

3 具体实施方案

3.1 清理河床并施工桩基础对围堰范围内的河床要事先进行清理，使河床面达到围堰脚底设计标高以下1m，并施工桩基础。

3.2 第一节围堰拼装下水先将第一节围堰在拼装平台上组装完成，通过吊装机械使第一节围堰平稳下水。

3.3 围堰定位将第一节围堰准确定位，以钻孔桩钢护筒为导向，通过导向装置，使围堰可以沿导向装置下沉。

3.4 围堰接高在第一节围堰上，对称地依次装第二节、第三节围堰的各分块，通过向围堰舱内注水使围堰适当下沉，调整各舱内水位，使围堰始终保持平衡，防止围堰受力不均倾斜。各分块之间、每节围堰之间通过焊接连接，要求焊接要保证质量，满缝施焊，无伤痕、无漏焊、无砂眼，拼接口表面平整，内外壁板及隔舱板要求水密。

3.5 围堰下沉向围堰舱内对称注水，使围堰下沉。通过导向装置控制钢围堰扭转，确保实现钢围堰精准定位；同时靠围堰自重及均匀灌水，实现围堰刃脚着床。

3.6 围堰封底围堰下沉至设计标高后继续清理围堰内河床，使河床达到设计标高。采用平面网格测量围堰内河床面都在设计标高后，向围堰内灌注水下混凝土封底，封底厚度按计算决定。封底混凝土采用导管灌注，导管间距应保证水下混凝土灌注表面的平整。

3.7 承台施工封底混凝土等强达到强度后开始抽水，当抽水达到第一层钢支撑标高以下0.5m，安装第一层钢管支撑，然后再抽水，依次安装第二、三层钢管支撑。围堰内水抽干后，清干积水进行桩基检测、桩头混凝土凿除及绑扎钢筋。第一层承台混凝土不立模，满仓灌注。混凝土达到强度后，拆除底层钢管支撑。再进行第二层承台绑钢筋和混凝土灌注。第二层承台混凝土立模、浇筑混凝土达到强度后，围堰与承台间空间采用木支撑连接，即可拆除第二、一层钢支撑，进行墩身施工。钢围堰拼装及下沉施工工艺流程如图2所示，

图2 钢围堰拼装及下沉施工工艺流程图

4 施工中的重难点及解决措施

4.1 围堰下沉阻力过大钢围堰下水是邕江四线桥施工的重点和难点，由于河床底砂砾层常年堆积，比较密实，钢围堰实际进入砂砾层后由于阻力过大，靠自重和加水均无法下沉。

为了解决这个难题，施工单位先采用三艘抓斗船把河床面的砂层与部分粗圆砾土清除，采用分层分块进行开挖，从上游向下游逐块开挖。每天组织技术人员对开挖区域进行测量，直至开挖至粗圆砾土层，该层地质较硬，抓斗船无法进行开挖，则先搭设钢平台进行桩基施工。

在桩基施工的同时采用两台钻头直径为D2.5m冲击钻先把双壁钢围堰下沉范围进行直接冲击，即围堰的四条边进行冲孔，把影响双壁钢围堰下沉的河床范围全部冲击到设计标高，采取重叠的方式进行冲击，冲击完一孔位后前移2m再进行冲击，冲击到位后再往后移动1m进行冲击，以以循环，确保满足双壁钢围堰的下沉范围全部冲击到位。

与此同时在底节尖部灌注0.5m高混凝土，增加尖部刚度，防止尖部破坏。围堰进入河床一定深度后进一步调整围堰平面位置。并随时用GPS监控围堰顶面4个点，发现偏位及时纠正。确认无误后分舱灌注混凝土，并继续下沉围堰至设计标高。

4.2 围堰漏水由于内外水头差的原因，在围堰内抽水时，发现部分焊缝处少量漏水。施工单位迅速在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于漏水处堵水，并在围堰内用板条、棉絮等楔入缝隙，撒煤渣等物堵漏。起到了很好的堵漏效果。

4.3 灌注封底混凝土封底混凝土的作用，一是防水渗漏，二是抵抗水浮力在围堰底部形成的弯曲应力，三是作为承台的底模。因此，封底混凝土是钢围堰施工的胜败关键之一。

21#墩双壁钢围堰水下混凝土封底厚度3.0m，封底混凝土总量为1586.6m3。由于钻孔桩与钢围堰下沉施工时间较长，在钢护筒外壁及钢围堰内壁上会存有其他杂物，为保证混凝土与钢管（围堰内壁）的握裹力，在封底前由潜水员用高压水枪进行清理。由于封底体积较大，施工单位采用两个料斗两根导管进行封底混凝土灌注，封底时从承台四周向中心封底。为提高封底混凝土塌落度及强度级别，塌落度控制在18～20cm，原设计C20混凝土按C 50配制，另掺加粉煤灰和高效减水剂。经过采取以上措施，封底混凝土得以在20小时内顺利完成灌注。

4.4 大体积水下混凝土施工21#主墩一级承台为33.45×18.95×4m，单个承台混凝土方量为2434m3，属大体积混凝土，易出现温度应力裂缝，大体积混凝土之所以会出现温度应力裂缝，是因为混凝土内部温度和混凝土表面温度之差大于25℃。因此，为防止大体积混凝土出现温度应力裂缝，施工单位着重从降低混凝土内部温度和提高混凝土表面温度入手。

①选用低水化热的普通硅酸盐水泥；②在混凝土中掺入高效复合减水剂，改善混凝土和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量，降低水化热的目的；③浇筑混凝土时，采用薄层连续浇筑法，使水化热在浇筑时尽量多散发；④安装循环冷却水管，在距承台底1m、2m、3m的高度处布置三层冷却水管，冷却水管采用有一定强度、导热性能好、耐锈蚀的薄壁电焊铝管制作；⑤加强混凝土温度监控量测，为提供可靠的数据控制混凝土内外温差，在承台上布置温度传感器,用温度测定仪采集数据。定期量测均做好记录；⑥承台混凝土初凝后立即使用保温保湿的无纺土工布覆盖，利用洒水养护，及时洒水，保证混凝土表面潮湿。冷却系统及温度传感器布置如图3所示。

图3 冷却系统及温度传感器布置图

5 结束语

由于在施工前制定了详细的施工方案和有效的施工措施，并严格按照方案和设计要求进行施工，利用双壁钢围堰的防水功能，在深水中顺利的完成了桥梁基础的浇筑，新南宁邕江四线特大桥得以顺利合龙，并为南昆客专南百段的顺利开通创造了有利的条件。通过总结新南宁邕江四线特大桥21#主墩深水基础施工的成功做法，为今后的桥梁施工积累了可以借鉴、可以复制的宝贵经验。