水库桥梁基础施工方案——以国道G236线龙川县某桥梁新建工程为例

张卫明

中交铁道(武汉)建设科技有限公司，湖北 武汉 430056

1 工程概况

国道G236线龙川县某桥梁新建工程位于河源市龙川县，路线起于河源龙川岩镇梅南村，起点位于G236的K1052+782.000（原省道S227线K44+850）处，顺接既有国道G236线，路线大致呈南北走向，在既有彭坑大桥右侧跨越枫树坝水库后，终点位于河源市龙川赤光南龙村，终点桩号为G236的K1054+050.000（原省道S227线K46+118）处，路线全长1.269km。

该桥梁中心桩号为K1053+542，桥跨组合为（62+113+62）m连续刚构+3×30m预应力混凝土（后张）简支小箱梁，桥梁长344.7m。该桥平面位于直线、缓合曲线及圆曲线上，纵断面位于R=6800m的竖曲线上。上部结构采用（62+113+62）m连续刚构+3×30m预应力混凝土（后张）简支小箱梁，主桥下部结构采用双肢矩形薄壁实心墩，引桥为双柱式桥墩，桥台为柱式台配钻孔灌注桩基础。

2 桥梁基础施工方案

该桥梁1#～4#墩位于水库中，水库蓄水位高程为126.574～166.304m，常水位标高149.7m，承台顶标高149.2m，承台高4m，河床面标高133.176～146.764m。0#台在标高124.93m处出现强风化岩层，1#墩在标高164.62m处出现强风化岩层，0#台至1#墩位置（距离62m）岩石出现斜岩石，水库岸边坡岩石裸露多属顺倾角38～65°不等或近似顺层岩质边坡，水库河床处为斜岩。该桥梁与既有彭坑大桥大小里程走向中心基本平行，相邻在4.5～6.45m，既有彭坑大桥桥墩采用扩大围堰基础施工，扩大围堰基础施工范围直接影响新建桥梁桥墩施工。既有彭坑大桥在2013—2017年进行了多次检测，其下部结构是三类桥，上部结构是四类桥，整体评分为四类危桥。

该桥梁施工期间要确保水库具有一定的通航能力。水库两岸交通运输受既有彭坑大桥限高、限载的影响，水位变化大，两岸岩石陡壁落差大于20m且新老桥相邻空间小，不利于钢栈桥搭建、汽车行走和吊车在钢栈桥上吊装作业。0#台～1#墩、4#墩～6#台现状库岸边坡岩石裸露且岩面陡峭，钢栈桥搭建稳定性差。基于以上因素，桥梁基础施工方案选用船舶和浮吊设备，搭设人行浮桥，主要材料采用水上运输方式。

3 墩下部结构和连续刚构上部结构的主要材料运输方案

（1）混凝土拌和运输。将混凝土拌和原材料砂、石、水泥运送至临时码头，通过汽车吊吊装水上移动式搅拌船和货船运输，水上移动式搅拌船和货船同时移动到墩位附近。水上移动式搅拌船具备混凝土搅拌、原材料吊装和混凝土运输功能。拌好混凝土后，通过地泵满足1#～4#墩下部结构和（62+113+62）m连续刚构上部结构混凝土浇筑的需求。

（2）钢筋、钢绞线等材料运输。将1#～4#墩下部结构和（62+113+62）m连续刚构上部结构所需的钢筋、钢绞线等材料运送至临时码头，通过汽车吊吊装至另一艘货船，货船移动到墩位附近，通过水上浮吊吊入施工部位，满足施工要求。钻孔平台和水上移动式搅拌船现场施工照片如图1、图2所示。

图1 钻孔平台

图2 水上移动式搅拌船

4 钢管桩施工方案

该桥梁水中桩基钻孔施工平台采用钢管桩+贝雷架。若钢管桩桩端不能振入强风化岩层中，被裸石或漂石阻碍，达不到施工要求的强风化岩层深度，则钢管桩采用浮式平台栽桩搭建固定式钻孔平台，在固定式工作平台上进行冲孔和护筒跟进方法施工，利用工作平台来完成钢护筒沉放（门式滑轮组起重吊放），应用冲孔成桩等工艺进行施工。

该桥梁1#、4#墩附近岩石裸露，陡坡倾角较大且河床覆盖层较小，河床面存在碎石和漂石，其中1#墩卵石漂石厚度超过3m，桩基钻孔施工平台钢管桩振打时会受阻，桩端不进尺或卷裂。为了确保钢管桩桩端进入强风化岩层，首先采用冲击锤冲击将强风化岩层上面障碍物、碎石和漂石处理掉。1#、4#墩附近河床上覆盖水流冲积的粉砂层和液化砂土层，强度低、抗冲刷能力差，若采用常规钢管桩振打方法搭设桩基钻孔工作平台，施工困难。因此，钢管桩采用栽桩施工方法，且需清理掉覆盖层的砂土。钢管桩栽桩具体施工步骤如下。

4.1 移动浮式平台拼装及定位

移动浮式平台由8个5.4m×2.7m×1.5m浮箱、工字钢、锚机拼装而成。4个浮箱为一组，顺长方向连接，中间空档为6.5m（中间空档为桩基冲孔埋设钢管桩使用），由16根双拼Ⅰ36a连接，平面尺寸为12.5m×21.6m。将浮运平台通过动力舟运至墩位处进行布置或将浮箱运到墩位处进行拼装，移动平台先通过全站仪初步定位，由8个锚机初步固定，再进行精准定位和锚固。

定位移动浮式平台之前，在适当位置预先抛设混凝土锚旋。抛锚前，先测出锚位处水面标高和水深，利用抛锚船根据锚位布置图依次抛锚并进行记录，抛设锚锭时注意使锚绳与水平角度之间夹角不大于30°，锚绳利用浮体临时浮挂在水面。

4.2 钢管桩施工

冲击钻机吊入移动浮式平台中并抛锚定位固定，在浮式平台上冲击钻机定位和开孔。冲孔冲入河床2～3m时，安放钢护筒到底。钢护筒直径为1.4m，锤头直径为1.3～1.35m，钢护筒跟进至入岩50cm以上。冲孔达到入强风化岩2m深度，累计从河床以下至风化岩合计4m时，吊放直径为630mm的钢管桩入护筒内至孔底。

用冲击钻机冲击岩面且不断修整河床岩面，形成直径约2m的坑槽。冲击钻机冲孔达到深度后，用大功率空压机气举法连接导管将孔内钻渣清理干净后，将钢管桩底面加焊型钢导向固定在中间，再将灌注导管顺着孔口周边进行水下封固。封底采用C30混凝土分两次进行，第一次封底位于直径为1.4m的钢护筒与直径为2m的坑槽间，采用直径为250mm的钢导管浇筑混凝土；第二次封底位于直径为630mm的钢管桩与直径为1.4m的钢护筒间，采用直径为250mm的钢导管浇筑混凝土。封底混凝土应高出河床1m以上，封底完成后切割钢护筒。

钢管桩嵌入碎石及岩层合计4m，钢管桩单桩承载力较高，岩层侧摩阻力较大，钢管桩稳定性较好。

4.3 承台施工方案

该桥梁1#、2#桥墩位于水库中，承台设计为高桩承台，承台尺寸为8.7m×8.4m×4m。承台施工采用单壁有底钢套箱围堰，利用浮吊将桩基钻孔平台上冲击钻吊离开，拆除承台内钻孔平台物件，搭设钢吊箱作业平台。平台高度根据施工水位情况决定，钢套箱在现场分块制作，在平台上面拼装成整体，安装吊杆、内支撑。在固定平台上安装4台10t专用卷扬机和滑轮组，配直径为22mm的进口钢丝绳，起重能力为60t/台。通过卷扬机将钢套箱下放至承台底封底位置，钢套箱就位后安放钢导管，灌注封底混凝土。封底混凝土达到设计强度后抽水安装内支撑、凿桩头、清底、绑扎钢筋及浇筑承台混凝土，抽水完后，钢护筒有一部分在套箱内，把封底面以上部分割除掉，对桩头松散混凝土进行凿除和清理。

封底混凝土标号为C30，坍落度为18～22cm，每个主墩承台底封底混凝土总方量约110m3（长8.7m×宽8.4m×高1.5m≈110m3）。用水上移动式搅拌船搅拌、泵输送混凝土。封底混凝土浇筑时间控制在5h以内。浇筑平台利用钻孔平台在护筒顶面铺设型钢主梁；在主梁上设置夹具梁、导管及小料斗。浇筑封底混凝土时，采取由边角到中心的原则，布料时优先保证边角混凝土填充满。待封底混凝土达到设计强度的80%以上，潜水员利用法兰盘封堵连通孔后，用潜水泵进行套箱内抽水，抽水速度控制在60～80cm/h。

承台分二次浇筑，第一层以墩身预埋钢筋高程为准，次日拆除内支撑及围囹腰带，并将插入墩身的钢筋绑扎焊接好，5～7d后再浇面层。采用固定泵，泵管沿浮桥铺设至承台位置进行浇筑。承台验收合格后，用卷扬机、导链配合浮吊，分块拆除侧模，潜水员依次拆除底模，如有必要可采用水洗割枪进行水洗切割，保证拆除完成。拆除钢套箱，清理、整理后转入下一个墩台施工。

5 结束语

目前，国道改造和危桥改造项目日益增多，桥梁穿越山岭水库情况比较普遍，可见桥梁基础施工方案至关重要。通过优化桥梁基础施工方案，可以保证桥梁施工的安全、质量、经济指标达到理想效果。