筑岛平台在桥梁大直径群桩基础施工中的应用

李冰

阜阳市交通运输综合行政执法支队 安徽 阜阳 236000

1 概述

1.1 工程概况

102省道颍河特大桥位于阜阳市颍泉区，桥梁起止点桩号分别为K3+738～K5+570，全长1882m，主桥为100m+165m+100m双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，全长 365m，桥刚构体系，上部结构主梁为单箱三室大悬臂悬浇预应力混凝土连续箱梁，主塔为人字形塔，下部主墩为双肢薄壁墩，钻孔灌注桩基础。其中，26#主墩主墩墩高20.0m，采用双肢薄壁墩结构形式，双肢间距7.0m，单肢宽度14.0m，厚度1.6m墩下为承台接群桩基础，承台采用整体布置方式，整幅桥承台长23.2m，宽18.2m，厚度5.0m，承台下设置20根直径2.0m 钻孔灌注桩基础，设计桩长92m，桩基按摩擦桩设计，施工中考虑桩基桩长较大，根据地质情况使用反循环钻机钻孔，泥浆护壁，导管法灌注水下混凝土。26#主墩桩基平面布置如图1所示。

图1 26#主墩桩基平面布置图

1.2 工程地质及水文条件

颍河特大桥跨越颍河，属于淮河水系，水系较发育，其中26#主墩所在地基地层为第四系全新统冲积层（Q4a1 )、第四系上更新统冲积层（Q3a1)地层，主要包括由黏质粉土和黏土，地下水资源较丰富，埋深一般2.0～4.0m，局部2.0～6.0m，地下水主要为松散岩类孔隙水。大桥涉及颍河航道规划为Ⅲ级，最高通航水位33.62m（20年一遇设计水位），最低通航水位23.65m（95%保证率水位），主要土层的物理力学指标见表1。

表1 主要土层的物理力学指标

2 方案设计与主要施工工序

根据颍河特大桥26#墩桩基工程地质情况及桩基础种类、数量分布情况，GF-350型反循环钻机进行施工，为加快施工进度，满足施工工期要求，布置两台钻机同时作业，为保证先灌注的桩基质量不受临近桩基施工影响，选择跳钻法施工，鉴于主墩位置位于河岸边，且需要布置两台钻机同时作业，为保证桩基施工质量及施工安全，采用筑岛法填筑施工作业平台[1]。

综合考虑颍河航道通航需求、施工机械及现场安全管理等因素，确定筑岛顶部尺寸为33.2m×23.2m，围堰的填筑材料主要为黏质土，用运输车装运倾倒，施工机械及运输车辆由平台配套实施临时施工便道进入施工区域。为避免由于水流对围堰的冲刷作用造成围堰结构尺寸不满足预定要求，从河流上游设计尺寸2m外由上游向下游呈扇形逐层填筑，坡面用彩条布覆盖，迎水侧满铺两层土袋，背水侧坡面铺设一层土袋压实，保证边坡稳定，在施工过程中如发现土袋泄漏或丢失，需及时处理，保证边坡始终处于土袋防护中。围堰顶层50cm用道渣铺设并碾压平整，能满足重载车通行要求，背水侧边坡坡率取1∶0.7，迎水侧边坡坡率取1∶1.2，筑岛填筑顶参照现状河岸高程，高出河岸0.5m，筑岛顶面标高30.5m，主墩筑岛围堰立面图见图2。

图2 柱墩筑岛围堰立面图

2.1 筑岛围堰填土

2.1.1 结合现场地质勘察资料进行现场勘测，实地查看现场水文地质情况，准备好合适的材料。

2.1.2 根据图纸、筑岛围堰设计等进行测量放样，确定出筑岛位置。

2.1.3 由上游向下游呈扇形逐层填筑，首层填筑应比河面至少高出50cm，填筑完成后用压路机压实，压实作业完成后，筑岛外侧用彩条布覆盖，避免土层被河水冲刷流失，再用土袋填筑，此处应注意不能用碎石装填编织袋，避免将彩条布划破，导致围堰渗水。人工沿坡面卸下，压住彩条布下边缘，使其紧贴河床，彩条布上方压在现有筑岛的平面上，此时方可进行二次填筑，每次填筑高度不超过50cm，并分层压实[2]。

2.1.4 在筑岛外侧堆码袋容量1/2的土袋，袋口用麻绳或细铁丝绑扎，并人工平整。堆码时不宜采用抛投，土袋错缝码砌。在水中堆码土袋时，可用带钩子的钢管钩送落位。

2.1.5 在岛顶铺设50cm厚的道渣并碾压平整，保证重载车辆的通行。

2.2 筑岛平台防护栏杆

因筑岛作业平台三边临水，为保证作业平台安全，需在平台临水三边架设防护栏杆，防护栏杆应按下列要求架设：

2.2.1 防护栏杆高度不应低于1.2m，立杆插入地面至少70cm，外露高度不小于1.2m，距平台外沿25cm，间距1.5m布置。

2.2.2 防护栏杆设3道横杆，扫地杆离地高度0.1m，中横杆离地高度0.6m，上横杆离地高度1.2m。

2.2.3 防护栏杆加挂密目安全网和挡脚板，安全网应自上而下封闭设置，挡脚板板宽18cm、厚1.5cm，挡脚板必须与栏杆牢固连接。

2.2.4 防护栏杆应安装牢固、在栏杆上刷涂红白相间的油漆达到醒目效果。

2.3 通航维护措施

筑岛施工及平台使用期间，为保证桥区河段通航安全，根据桥梁施工期间通航安全工作的实际需要，根据《内河助航标志》《内河助航标志及外形尺寸》要求设置安全警示、提示标志，并采取必要管理措施[3]。

2.3.1 桥址上游400m处、下游200m处各设置鸣笛标1座，船舶通过施工水域时，指示船舶鸣笛。鸣笛标外形尺寸按照《内河助航标志及外形尺寸》执行。筑岛围堰顺水及迎水侧边缘护栏上设置红色警示灯，标示围堰位置，防止船舶夜间误撞围堰。平台周围设置警示灯5盏（顺水边四盏、迎水边1盏）。分别在围堰以外（双向）50m航道两侧设警示标志，警示过往船只“前方施工，减速慢行”醒目标牌，夜间大雾天气布置黄色警示灯，警示灯的开启时间为晚上6点至早晨8点，现场需根据天气状况适当调整灯具的开启时间。

2.3.2 在筑岛围堰的外侧施打直径为20cm的防撞木桩，确保木桩稳定的情况下保持木桩顶部露出水面约1m以上，防护长度要大于围堰上下游范围各30m，木桩间距不大于2m，并延伸到施工区域外至少10m，大致成喇叭形状排列，并在每根防撞木桩的外侧设置防撞橡胶[4]。

2.3.3 在筑岛围堰靠近河道中心一侧位置设置防护栏杆挂置红色的彩虹灯和白色的警示灯，用以提示施工区域的轮廓和最近距离点，以警示通航船舶及时避让。彩虹灯和警示灯的开启时间为晚上6点至早上8点。现场需根据天气状况适当调整灯具的开启时间。

2.4 筑岛围堰挖除

筑岛围堰在主墩0#块施工完成后且钢管桩支护拆除后即可挖除，使用200型挖机配合渣土车，边挖边运土至指定弃土场。较深地段采用24m长臂挖机，确保挖至原河底高程，保证恢复至原河道状况[5]。筑岛围堰挖除步骤如下。

2.4.1 先清除需开挖部分的土袋及彩条布，然后挖除筑岛填土。

2.4.2 挖除整体顺序为由远岸边及近岸边，先挖除背水面填土，再挖除迎水面填土。

2.4.3 最后使用24m长臂挖机清扫河底，清除遗漏的填土及可能泄漏的道渣。

挖除筑岛围堰填土应注意以下事项。

2.4.3.1 挖土过程中尽量少漏土，挖机及渣土车停位合理，禁止离筑岛外边缘过近，保证安全距离1m以上，以防止机械倾覆及落水事故。

2.4.3.2 筑岛平台50cm道渣挖除要重点控制，道渣不能散落入河道内，保证不影响河道通航。

2.4.3.3 机械挖土过程中要避免机械与承台、墩柱发生碰撞，以免发生质量安全事故[6]。

2.5 施工环保、水土保持措施

建立与质量、安全保证体系并行的环保、水土保持体系，成立环境保护领导小组，同当地环保部门和水利部门密切协作，严格执行国家和地方政府的环保政策、法规，加强施工全过程的控制与管理。一是按照“三同时”的要求进行环境保护、水土保持设施各项准备工作，以有利于维护生态环境和减少对周围环境影响为出发点，重点围绕环保设施及其相关工程纳入施工计划情况、资金落实到位情况、施工规范及设计要求明确情况、施工场地的布置情况、施工组织安排、应急处置措施等方面制定详细的环境保护措施，坚决杜绝防止人为破坏和污染环境事件的发生。二是规范编制《环保及水土保持方案》，对污水、固体垃圾的处理、驻地及营区环境保护措施、施工区域环保措施、弃土场环保措施、水土保持措施、环境监测等都作出明确而详细的规定。并具备减少土地占用、植被破坏，防止水土流失以及减少环境污染等技术措施，防治污染设施与主体工程同时施工的计划安排。围堰筑岛施工期间严禁向河道内抛弃淤泥和其他杂物，大桥施工完成后按要求及时清除筑岛和施工便道填方以及施工时遗留在河道中的一切障碍物，恢复河道[7]。

3 结束语

当桥梁部分桥墩位于河床内时，桩基等结构施工需要排除河水带来的影响，采用筑岛平台施工方法，能够在保证施工质量和安全的同时加快施工进度，降低工程成本。文章结合102省道颍泉周棚至李长营段改建工程颍河特大桥26#主墩桩基筑岛平台施工案例，对筑岛施工工序及相关管理措施进行了详细的阐述。实践结果表明，在本工程工况下，采用筑岛平台进行大直径群桩施工，克服了桩基及深基坑施工过程中出现的多类型、大吨位施工机械及运输车辆协同作业的困难，在确保主墩桩基、承台施工质量和安全的前提下，按照既定的工程进度计划，顺利完成了桩基施工及后续的深基坑支护开挖和桥墩承台施工任务，取得了良好的经济效益，增强了技术的实用性，丰富了筑岛施工平台的应用场景，相关设计方案、施工技术以及管理措施可以在同类工程中推广使用。