桥梁防撞工程施工分析——基于广深高速公路中堂水道桥、新洲河桥防撞工程

文 / 黄晓明

引言

广深高速公路中堂水道桥和新洲河桥多次受船舶碰撞。经相关单位检测发现，受船舶撞击位置桥梁上部T梁出现砼破损、水平裂缝等病害，已严重影响桥梁正常行车安全。因此，相关方面决定对广深高速公路中堂水道桥和新洲河桥分别在桥梁上下游或单侧修建防撞限高架。本文就该防撞限高架工程展开工程施工分析。

一、工程概况

本工程拟在中堂水道桥（四乡大桥）上下游侧和在新洲河桥下游侧分别修建一座限高架，限高架均由上部主体结构（钢桁架）和钢管桩基础的墩台构成。具体防撞工程结构如下：

（一）限高架主体结构

限高主体结构采用钢桁架结构，单跨结构，中堂水道桥设钢桁架总长33.85m（新洲河桥钢桁架总长35m），桁架高1.6m，宽2.4m。

（二）墩台结构

每座限高架有两个主墩。限高架的墩台由挡墙、上墩台、下墩台和桩基构成，从上到下依次为挡墙、上墩台、下墩台、桩基。下部墩台结构因两座通航桥使用情况的不同，设计结构形式分别如下：

1.中堂水道桥墩台结构

首先是上墩台、挡墙及钢侧挡：两通航孔之间的墩台采用钢结构侧挡型式。钢侧挡所在上墩台尺寸为长6m×宽2.5m×高4.45m（顺水流方向长度×垂直水流方向宽度×铅锤方向高度，下同）。挡墙设于上墩台顶面，墙高2.2m，后墙厚度1.5m，前墙厚度1.2m。非钢侧挡所在上墩台顶部向外右侧（顺水流方向右侧）横向伸出0.5m厚的侧顶板，以增设侧面挡墙。侧顶板尺寸为长6m×宽1m×高0.5m，侧面挡墙高2.2m，厚0.5m。挡墙与钢结构之间填充橡胶缓冲垫块。挡墙和上墩台均采用C40混凝土。

第二是下墩台：采用C40混凝土墩台，尺寸为：长16.6m×宽2.5m×高3m下墩台平面形状为倒角矩形，即前、后端部设置倒角，以安装橡胶护舷。

第三是桩基：采用5根Φ1800mm嵌岩钢管桩，壁厚25mm，单列布置。钢管桩伸入上部混凝土墩台1.0m，以贯入度控制为主，最终10击的平均贯入度不得大于5mm/击。桩端需进入风化泥岩，钢管桩内部及嵌岩段浇筑桩芯C30钢筋混凝土。

2.新洲河桥墩台结构

上墩台为倒“L型，墩台总高3.75m，顶宽3.3m，底宽2.1m，顶板厚度0.5m，腰高3.25m，顺水流方向为5.5m。上墩台顶面设置三面挡墙，墙高2.2m，后挡墙厚度1.2m，前挡墙厚度1.0m，侧面挡墙厚度0.5m。挡墙与钢结构之间填充橡胶缓冲垫块。下墩台为混凝土墩台，尺寸为：长13.2m×宽2.1m×高3.3m。下墩台平面形状同上。挡墙与上、下墩台均采用C40混凝土。桩基：采用4根Φ1800mm嵌岩钢管直桩。

二、桥梁防撞工程施工分析

（一）施工难点分析

1.临建工程

在防撞临建工程方面施工难点主要包括以下几点：

第一，占地协调，解决驻地以及进行施工区域协调部门较多，办理手续繁杂，难度较大。

第二，工期紧，施工组织安排投入较大，临建设施（住宿、栈桥、平台）材料需求较大，导致材料供应制约进度。

第三，水上栈桥及平台搭设受水流湍急等因素影响，加工定位架耗时较久，而直接进行沉放护筒，定位及垂直度等精度控制困难，给施工栈桥及平台搭设带来阻力。尤其是新洲河桥水上栈桥及平台，受上下游通航净空影响，无法采用大型起重设备吊装，为此需针对栈桥及平台上吊装进行专项设计。

第四，水上作业主要依赖于起重浮吊、工作船等交通工具，存在水上安全作业风险。

2.桩基工程施工

防撞桩基工程方面施工难点主要包括，钢管桩基础沉桩控制以及沉桩施工。钢管桩基础沉桩控制方面，为有效达到设计沉桩要求，须进行钢管桩高应变、桩芯钢筋混凝土超声波检测等一系列检测，待满足要求后，方能进行水中下墩台施工。

在沉桩施工方面，桩基采用直径φ1800mm，厚度为25mm，长18m（新洲河桥8m）一次成型钢管制作，由于直径较大，须通过特殊压桩设备（液压震动锤及夹子锤）按照设计收锤标准达到桩基终孔要求，根据现有通航高度，打桩船难以进入，需针对沉桩设备进行优化设计，对起重设备进行合理选择。

3.上、下墩台施工

下墩台施工受水位的涨落潮因素较大，水深达10m，有底套箱施工受封底施工占用工期较久。因潮汐影响，每月有8-10天水位较高，无法进行下墩台施工作业；且一天可施工时间不超过6个小时，施工工效极低。

（二）施工难点解决措施

1.临建工程

此项难点的解决措施有以下几项：

第一，积极主动与相关方沟通协调，加大人、机、料投入，以分公司为中心，调动一切可利用的资源，支援及配合本项目实施。

第二，钢护筒定位采用先进测量仪器，选择在平潮期，加大设备及人员投入，赶在潮水变化前，完成对钢护筒精确定位控制，加快了施工栈桥及平台搭设。

第三，施工涉及占用通航航道，在施工过程中，安全警示灯带、安全标示标语及相关安全措施均保证做到位，杜绝一切可能引发安全事故的源头。

2.桩基工程施工

针对此项难点，本文以为应当合理编排施工组织，钢管桩的加工及运输顺序，按照现场搭设施工平台以及栈桥的施工组织顺序合理安排。在此过程中，还要利用施工平台搭设桩基导向定位架，而且在定位架搭设时，同时保障引导钢管桩的精确就位，以及钢管桩捶打的安全、准确作业。

在沉桩施工中，待钢管桩捶打满足设计要求后，进行桩内填芯施工，须充分考虑地质情况，针对填芯施工，作专项研究，按照常规钻孔灌注桩编制一套成熟工艺，同时考虑如何加快施工工期因素，制定多种清孔措施及备选方案，譬如利用桩底高压空气吹砂原理进行清孔等方式。在桩基填芯钻进施工过程中，遇到地质砂层厚度大，造浆循环困难。现场泥浆釆用水化快、制浆能力强、粘度大的高塑性粘土制备。在储浆池里注入清水，投放粘土块，用泥浆泵搅拌成泥浆，并输送到桩孔内进行循环排渣。桩孔内沉渣在排放至临近钢管桩途中，进行捞渣过滤，将沉淀砂等进行清除，泥浆通过连通管输送到泥浆池继续循环使用。

3.上下墩台施工

为了解决此施工难点，应提前调查河水涨落潮时间，为确定下底板安装时间作充分准备。要充分考虑现场上下游同步施工顺序，提前做好模板准备工作，同时，还要注意优化下墩台反吊承重系统，选择在低水位情况下直接利用施工平台反吊下墩台底板，通过分阶段浇筑下墩台混凝土。在下墩台施工过程中，要利用早晚两次退潮时间，争分夺秒，24小时轮班不间断施工。

（三）施工技术分析

1.桩基施工技术

在此项施工技术应用中，面对钢管桩桩长较短、壁厚大、重量重以及海水腐蚀等因素，钢管桩的起吊、定位、垂直度、振打以及防腐涂层都面临巨大考验。首先，钢管桩沉桩选在平潮时下沉，沉桩施工采用GPS全球卫星定位技术进行测量控制，同时通过在施工平台上安装定位架和调平导向架，确保钢管桩精确就位及控制垂直度。其次，桩基钢管桩施打采用不低于设计最低要求参数同等效果YC-30液压冲击锤。由于地质情况不同（有软基层），施工前须进行试打，先用D120双夹震动锤，进行临时固定，穿过软基层后再采用YD30液压震动锤锤击；达到设计锤击要求后，再进行钢管桩内进行钻孔施工（桩基终孔需要达到入中风化2D），填芯钢筋混凝土施工。钢管桩沉桩需在平潮期进行，施工时段受限；采用冲击钻进行钻孔施工，钻孔过程中垂直度要求较高，施工难度较大。同时，为确保桩基钢管桩顺利施打，特配套150t浮吊进行钢管桩的起吊以及冲击锤的吊打施工。最后，钢管桩桩顶以下10m范围须进行防腐涂装，沿钢管桩基材分三层涂装。

2.墩台施工技术

在此项技术中，根据墩台底标高与水位标高关系对比，通过水深调查，本次下墩台施工采用底板+侧模组拼套箱施工。该套箱由底板横向承重梁、纵向分布梁、墩台底模面板、吊杆、反吊承重梁、侧模及内撑构成。墩台侧模为法兰连接模板，模板外围横向加劲梁重新布置以满足受力要求。在场地试拼模板，侧模安装时法兰之间垫5mm厚橡胶垫防止漏水。同时由于下墩台底板位置在涨潮过程中处在水下，进行下墩台施工须根据河水潮汐时间差进行施工，进行墩台封底施工；再进行墩台实体施工。

三、结论

综上所述，增强防撞工程施工效果，能够遏制裂缝、破损等病害的形成。在桥梁工程中，借助科学的防撞工程施工方案，可以减少施工难点为防撞工程建设效果带来的影响，使各项防撞工程施工操作合理化，最终提高桥梁工程的建设水平。