临河陡坡承台基础施工作业平台论述

张传涛

摘 要：興山县峡口香溪河大桥主塔1#墩位于最大坡度60°的临河陡坡上，设计采用D240 cm群桩及配桩基永久钢护筒，以此加强主塔墩岸坡稳定性。主塔基础处场地狭小、迎水坡面陡峭，且承台轮廓线外悬空尺寸大、悬空高度高，承台区域1/2部分位于河岸上，1/2部分悬空于迎水坡面上，基础施工难度大。本项目通过采用扶壁式挡土墙回填法及搭设钢平台来实现临河陡坡主塔桩基及承台施工作业面，确保的工程的顺利施工。

关键词：临河陡坡承台基础施工;钢平台;扶壁式挡土墙

1 工程概述

兴山县峡口香溪河大桥工程项目位于湖北省宜昌市兴山县峡口镇，是为分流峡口镇过境交通及提升港口运输交通而设置的公路桥梁，香溪河大桥工程采用主跨238 m的独臂斜塔单索面钢-砼混合梁斜拉桥，其中主塔1#墩位于河道岸坡上，1#墩主墩承台平面尺寸为17.5 m×26 m，高6 m。承台下设15根直径2.4 m，长52 m/56 m的桩基。主墩处边坡角度60°，承台为半悬空状态，最大悬空高度为9.7 m，最大悬臂长度为10.3 m。

从现场地形条件来看，河道受河流下切作用呈现U型断面，导致1#墩位置施工现场布置局促，原施工方案采用施工第一排，第二排，第三排永久性钢护筒→搭设施工钢平台→施工桩基→拆除桩基钢平台→搭设承台钢平台的方式进行。

1#主墩基础立面布置见图1：

受2020年年初新冠疫情影响，工程复工时间较晚，同时由于香溪河属于三峡库区，每年9月底开始蓄水，河道水位大幅上涨。2020年降雨天气频繁，6月份降雨达21天，如继续按原方案组织施工将导致香溪河大桥关键节点1#墩桩基无法按照既定时间（11月1日水位上涨前）完成。针对这个情况为了确保工程顺利完成，将钢平台搭设范围顺桥向三排桩搭设调整为顺桥向大里程侧两排桩搭设，小里程侧第一排与第二排桩间回填碎石土，第二排桩大里程侧增加扶壁式挡墙。优化之后的方案和之前的方案相比钢平台搭设面积缩减，大大减少了钢结构焊接与搭设时间，钢平台施工预计可缩短工期10天。同时，由于及时搭设钢平台，增加了桩基施工工作面，由原3台钻机增加到4台钻机同时施工，可缩短桩基施工周期20天。本文现就优化后的临河陡坡塔柱基础施工平台问题进行探究。

2 临河陡坡承台施工钢平台结构设计方案对比

原方案为在邻水侧用定位打桩船施打两排18根φ630*8 mm钢管桩，钢管桩下沉就位后，焊接桩间平联、剪刀撑，使之形成整体;然后在桩顶架设承重横梁，横梁上架设型钢纵梁、依次铺设分配梁和面板，加工桥面系施工平台，平台伸出承台外边缘7.1 m，以满足钢箱梁0#块施工。但是由于受新冠疫情影响，工程复工时间较晚，此时无法使用打桩船施打，且施工周期长，此方案无法进行。

经充分掌握桩基周边地质、地形情况，经研究考虑，在第二排桩基靠河侧设置一道扶壁式挡土墙，对第一排，第二排钢护筒间分层回填土碎石土进行处理。第二三排钢护筒之间设置钢平台。

钢平台结构自下而上分别为钢护筒、钢牛腿、贝雷梁、平台板。第一，钢护筒：利用永久性钢护筒作为钢平台持力结构，第二排已施工成桩的5根钢护筒牛腿顶面高度为175.195 m，第三排钢护筒牛腿顶标高为175.195 m。第二，钢牛腿：单个钢牛腿由厚20 mm的5块钢板组焊而成，钢牛腿顶宽86 cm，底宽40 cm，高65 cm，与永久性钢护筒采用单坡口双面电焊连接，焊厚12 mm。第三，贝雷梁：临河陡坡承台施工钢平台主要承重结构采用“321”贝雷梁，平台横桥向按20组贝雷梁布置，每组贝雷梁由6片构成，贝雷梁上下弦杆均增设加强弦杆。第四，平台板。贝雷梁的顶面直接铺设龙骨结构的平台板，上层是顺桥向I16型钢，间距@40 cm，面板厚δ=10 mm钢板;下层为横桥向I40b型钢，间距@200 cm，上层与下层型钢之间采用断续焊连接。

2.1 钢平台受力验算

通过Midas Civil 2019有限元分析软件，对钢平台结构进行建模。各型钢杆件均采用梁单元建模，边界条件均采用弹性连接模似，施工荷载按照单元荷载进行加载。确保结构刚度满足最大综合应力，位移满足安全施工要求。

钢平台结构验算分桩基和承台施工两种情况：

（1）桩基施工阶段：恒载为钢平台自重，活载为施工荷载、风荷载，施工荷载通过上部梁系、牛腿传递至钢护筒上，钢护筒为主要承重结构。

（2）承台施工阶段：恒载为平台自重、承台混凝土荷载，活载为施工荷载、混凝土浇筑振捣荷载及风荷载。施工荷载通过上部梁系、牛腿传递至钢护筒上，桩基与钢护筒共同作为主要承重结构。

3 临河陡坡承台基础施工作业平台施工工艺

3.1 钢护筒施工

第一排靠岸侧施工区域为碎砾石土，采用振动锤插打永久性钢护筒比较困难，因此选用冲击钻引孔施工永久钢护筒。由于第二、三排桩基位于斜坡上，无法架设冲击钻，采用人工挖孔施工法成孔，再利用吊车分段安装钢护筒而成，再用型钢将各钢护筒纵、横向连成整体。

3.2 第一二排桩基间扶壁式挡土墙施工

在第二排桩基往大桩号侧50 cm处做扶壁式挡土墙，墙长26 m，墙高5.2 m，墙厚50 cm。扶壁式挡墙施工完成后用碎石土进行回填，为第二排桩基的施工提供平台。

扶壁式挡土墙施工流程：现场准备→测量放样→垫层施工→墙身与扶壁钢筋绑扎支模→墙身与扶壁浇筑→养护→回填

第二排钢护筒安装完毕后，利用钢护筒抗剪系梁作为扶壁式挡土墙基础，施工挡土墙身和纵肋。扶壁式挡土墙高度与钢牛腿顶面平齐，墙身和纵肋完成后，砼强度达到75%，采用透水性材料分层回填墙背，使墙背填土与岸基连成一体，形成人工平台。为确保扶壁式挡墙的整体稳定性，在挡墙上设置观测桩，每日使用全站仪对观测桩进行沉降和位移观测。如果发生较大的变形（单日变形量超过3 mm），则暂时停止施工，对挡墙进行全面检查及做加固处理。

3.3 钢平台施工

钢平台主要结构型式：钢管桩+贝雷梁+平台板构成，结构自下而上依次为：

3.3.1 钢护筒

利用永久性钢护筒作为钢平台持力结构，小里程第二排、第三排已施工成桩的5根钢护筒牛腿顶面控制标高：175.195 m，便于贝雷梁直接安放在牛腿顶面。第三排钢护筒牛腿顶标高：175.195 m。

3.3.2 钢牛腿

单个钢牛腿由厚20 mm钢板组焊而成，整体由3块竖板和上下封板各1块。钢牛腿顶宽86 cm，底宽30 cm，高65 cm，与永久性钢护筒采用单坡口双面电焊连接，焊厚12 mm。

3.3.3 贝雷梁

平台主要承重结构采用“321”贝雷梁，平台横桥向按20组贝雷梁布置，每组贝雷梁由6片构成。在履带吊活动区域的两组贝雷梁间加密I40工字钢，共计加密3根。贝雷梁下弦杆与钢牛腿之间用自加工钢板卡子加强，上弦杆与平台龙骨型钢分配梁I40b之间用[16做成门型加固，贝雷梁与型钢交叉点均增设I16型钢立柱加强。在钢护筒上焊挂钩，用直径φ22钢丝绳将贝雷梁与第一排钢护筒连接在一起增强贝雷梁抗倾覆能力。各组贝雷梁间用型钢制作的专用花窗进行横向联结，花窗纵向间距300 cm一道，增强贝雷梁整体刚度。

3.3.4 平台板

贝雷梁的顶面直接铺设平台板，平台板龙骨结构型式：下层为横桥向I40b型钢，间距@200 cm，上层为顺桥向I16型钢，间距@40 cm，面板厚δ=10 mm钢板。上层与下层型钢之间采用断续焊连接，钢面板与上层I16型钢之间采用周边断续焊固定。

4 桩基施工

钢平台搭设完成后即可进行桩基钻孔施工，施工钻机可直接停放在钢平台上，降低了施工难度，通过优化施工顺序，可同时保证4台钻机施工，提高了施工效率。桩基混凝土浇筑完成后，钢护筒与桩基及周围岩层形成整理，在承台施工时与桩基共同作为主要承重结构。

5 承台施工

桩基施工完成后，撤离钻机，拆除桩基施工作业平台，降低平面板标高，重新搭设承台施工作业平台，承台施工采用混凝土泵送浇筑方法，单个承台设计方量为2730㎡，为大体积混凝土。由于混凝土荷载较大且悬空部分全部由钢平台承重，在混凝土浇筑前对钢平台进行全面严格检查，确保钢平台稳定性满足要求后才可浇筑;同时在钢平台上设置位移观测点，混凝土浇筑过程中定时进行位移监测。

施工承台前采用大型机械整平、压实陆地承台区域，整平后的地面标高控制在175.495 m，地基承载力150 kPa，在该区域内浇筑20 cm厚C25钢筋砼垫层作为承台底模，目的是防止陆地与钢平台衔接处产生不均匀沉降。

6 结束语

综上所述，兴山县峡口香溪河大桥工程项目所在地区的地形复杂、场地狭小、山坡陡峭、高度大，河道受河流下切作用呈现U型断面，导致1#墩位置施工现场布置局促，加上受疫情及汛期影响，工程无法按照既定时间完成。针对上述情况，为了确保工程顺利完成，文章将钢平台搭设范围顺桥向三排桩搭设调整为顺桥向大里程侧两排桩搭设，从多个施工细节分析了临河陡坡承台施工钢平台搭设的对策，旨在解决复杂环境中承台施工难题，为今后类似工程施工提供参考经验。

参考文献：

[1]杨国强，刘永福，杜佐龙，等.钢平台及水下承台钢吊箱施工技术[J].建筑施工，2013，35（9）：842-845.

[2]张蓉.陡岩面河床上桥梁高桩承台加固施工成套技术[J].廣州建筑，2018，46（3）：43-47.