浅谈特殊桥梁基础施工技术

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1水中基础总体施工方案

钻孔平台施工采用“在桥墩位设置浮式平台和水上浮式龙门吊机作临时施工平台；固脚钢围堰在陆上分块加工、水上原位组拼、利用浮龙门整体下放、封底混凝土分区灌注；钢护筒陆上分节加工、现场采用浮龙门逐根下放，50t浮吊配合人工安装贝雷梁和型钢作平台上部结构”的总体施工方案。施工时利用已搭好的浮式平台进行精确的水下地形测量，采用水下地形测量数据指导加工固脚钢围堰，浮龙门整体下放固脚钢围堰，以浮式平台为依托设置钢护筒的定位和导向架，用浮吊配合浮龙门下钢护筒，接着分区浇筑水下混凝土进行封底固住钢护筒下口，再利用浮吊在固定好的钢护筒上搭设钻孔桩平台，冲击钻机钻孔成桩，桩基完成后拆除钻机平台即可施工承台。

2主要施工方法

2.1水下地形测量

根据现场水中起吊设备及施工条件，确定用钢管测钎法对水下地形进行精确测量。为保证固脚钢围堰下放后能够与河床面最大限度的吻合，对7#墩承台范围内的河床面地形做测量，测量范围为25m×32m，以设计承台中心为准进行平面定位，按50cm间距一个测点成网格形式进行水下地形测量。水下地形测量主要方法为：焊接一根长50m的直径φ150mm的钢管，利用标准舟节浮箱拼接而成作为水中测量操作和定位平台，准确放出钢围堰四周边线，50t浮吊吊起钢管按照所放边线50cm间距依次从一侧向另一侧进行吊装下放。及时测量水面标高，根据水面标高和钢管埋入水面以下深度计算出河床面标高，整理出成套的测量数据，根据测量数据绘制出水下地形断面。

2.2固脚钢围堰设计

由于7#墩位河床水下地质为强风化凝灰岩，且地势倾斜度较大，钢护筒平均长度为45m，钢护筒在河床无法固定，采用沿承台范围先下放单壁钢围堰，在钢护筒安放到设计位置并在浮式平台上固定好后，向钢围堰内浇筑水下混凝土将护筒下口封住，待混凝土达到强度后，钢护筒就被稳稳地固定在河床面。根据水下地形测量测得的数据将钢围堰脚加工成与地形吻合形状，设置隔板将处于地形高差较小的相邻钢护筒分成一个区域，加工成高低刃脚形式，使钢围堰下到河床后围堰顶在这个区域是大致水平的，保证高一阶区域浇筑水下混凝土时不向低处溢出。钢围堰设计为矩形，外形尺寸为32.3m×21m，四面由分块壁板拼装成型，围堰内横桥方向设计三道1m宽的的主桁架。纵向布置33道1.5～2m高，宽4.5m次桁架。根据水下地形测量成果，在围堰内设置5道隔舱板将围堰划分为3个区域。根据围堰总重和考虑安全系数，起吊系统共分五个部分：为安装在钢围堰上的吊梁，吊梁共设置6组，每边设置三组，吊梁结构由2I45a工字钢组成。为起重扁担梁，设置在浮式龙门下挂上，主要结构为2I45a工字钢组成，共设置两组，与每边的吊梁位置相对应。为临时锚固分配梁，临时锚固分配梁设置在横梁上的轨道上，主要结构为2I45a工字钢组成，每组横梁设置3组临时锚固分配梁，与下方的吊梁及扁担梁相对应。分为下放钢绞线，每组吊梁设置4根钢绞线，下部采用工作锚和工作夹片锚固在吊梁上，每组吊梁设置4根钢绞线，下部采用工作锚和工作夹片锚固在吊梁上，钢绞线上方通过工具锚和工具夹片锚固在扁担梁上；横梁上的分配梁作为钢绞线的临时锚固措施，锚固形式也采用工具锚和工具夹片。分为浮式龙门起重系统。

2.3固脚钢围堰加工、组拼固脚钢围堰分块

在东岸钢结构加工厂加工，根据现场起重能力和道路运输条件综合考虑，分块长度不大于9m，高度不大于5m；总共固脚钢围堰分为66小块，其中外侧壁板分为20块，隔板分为8块，主桁架分为12块，次桁架分为26块。由于钢围堰组拼全部采用螺栓连接，分块加工对钢围堰的加工精度较高，因此，在每块固脚钢围堰加工完成后都必须经过检查合格后方可运至现场。钢围堰组拼在水中浮式平台上进行，为方便固脚钢围堰的下放，钢围堰拼装平台和浮式龙门合为一个操作平台，即浮式龙门安装在拼装平台上；固脚钢围堰在浮式平台上分块拼装完成后，浮式龙门整体起吊钢围堰，拆除拼装平台即可下放。浮龙门平面尺寸为45m×39.2m，采用28节标准舟节作浮体拼组而成，拼组拼装平台时浮体中间加设两条舟体。浮体前、后两端用贝雷梁连结加固，浮体四角各增加一节标准舟节用于安放锚机。浮体拼组完成后，用高墩杆件组立6个支墩，支墩上方布置纵横梁，纵横梁间设置滑移设施，横梁顶部布置轨道安装天车用于钢围堰及钢护筒的下沉，纵横梁均采用加强型贝雷梁组拼。浮式龙门组拼完毕后对其进行试吊，试吊合格后以浮龙门平台作为拼装平台开始拼装固脚钢围堰。拼装前，在平台上放出围堰十字中心线各主要结构位置。保证围堰拼装的精度。为保证围堰着床后的稳定性，在围堰壁板上共设置14个活动支腿，围堰下放高度及平面位置满足设计要求后，潜水员下水将各支腿与河床面顶紧后，锚固支腿。

2.4浮式平台定位

围堰拼装完成90%时，将浮平台用运输船从岸边拖至承台设计位置，进行初定位。测量组根据钢围堰四角坐标计算角度值，用两台全站仪在两岸指挥、监控浮平台移动到指定位置，并锚定。浮平台锚固系统分为水中锚定和岸上锚定。水中锚采用在水中抛重力锚块（砼结构）进行精确定位，东西岸共设置4个。暗锚也采用砼结构，东西岸共设置8个。水中锚和暗锚与浮式平台的水平锚定角均≥30°。由于受下游水口电站影响，库区水位变化高差较大，为保证整个浮式平台不受水位变化引起整个浮式平台偏位，因此在浮平台精确定位后须派专人对水位变化进行观测，根据水位变化及时对浮式平台锚固钢丝绳进行收放。

2.5钢围堰

下放钢围堰拼装完毕，验收合格后开始做试吊前准备。安设监控量测标示，浮龙门起吊设备检查无异常后起吊钢围堰进行试吊，试吊无异常，起吊钢围堰离开拼装平台50cm，锚固上锚固梁上夹片作为保险，开始拆除拼装平台。拼装平台拆除完毕，选择晴朗，无风天气开始下放钢围堰。下放前再次对浮式平台位置进行校核，达到设计要求，开对围堰平面位置进行判定，符合设计要求。同时潜水员下水对围堰底部与河床面间高差情况进行探摸，技术人员将探摸情况汇总，并绘制围堰着床情况分析图。经过仔细核对、讨论确定围堰共有3处壁板基脚需切割，围堰壁板底口大部分与河床面相吻合。水下切割完成后，确定下放高度后继续下放，围堰已有部分基脚与河床面接触，此时潜水员下水下放设置在壁板上的活动之腿，支腿与河床面顶紧后锚固支腿。支垫完成后，再次下放，确定钢围堰平稳着床后，潜水员下水探摸确认，无异常。根据测量数据分析，围堰着床后平面位置较设计位置偏差不大，满足要求。

2.6钢围堰基脚

四周封堵潜水员下水对围堰基脚与河床面接触情况进行探摸，根据探摸情况绘制出围堰基脚与河床面接触情况图，确定抛填片石、沙袋位置及数量。用标准舟节组拼抛填平台，在平台边固定一根抛填用钢管，钢管Φ80cm，底部距围堰底部1.5m左右。抛填前，根据水下围堰位置确定抛填钢管位置，片石、沙袋从钢管内抛填，保证抛填位置的准确性。抛填完毕后，潜水员即下水对沙袋进行堆码，使其紧靠围堰基脚。保证围堰底部封堵的有效性。

2.7钢护筒下放及封底砼

浇注7#墩钢护筒共计18根，平均每根长45m，总长810m，总重1687.5t，钢护筒所有顶面标高控制在+65.5m，钢护筒分三个区进行下放，封底砼按照三个区进行灌注。在钢围堰下放完成之后，拆除下放系统，施工钢护筒下放平台，下放平台主要由双层贝雷梁结构组成，根据钢护筒平面位置及浮式平台位置，底层顺桥向布置4组贝蕾梁，每组由三片贝雷梁组成，顶层横桥向布置5组贝蕾梁，每组由两片贝雷梁组成。根据桩位位置安放护筒下放导向架，导向架主要由型钢拼装焊接而成，主要承重梁为两组2I45a工字钢，并在固定导向框架的顶部，框架结构主要为[32a焊接而成，整个导向架高5m，导向框架由上下两层水平正六边形框同竖向桁架连接形成。导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定装置，调节范围±150mm。经测量组测量放线后，精确定位导向架承重梁的位置，并把导向架的承重梁与顶层贝蕾梁利用螺栓连接固定，形成一个固定的导向架系。运输船运输分节钢护筒至墩位处后，安放第一节钢护筒，接长并下放，钢护筒底部接触河床面后，立即对钢护筒上口、下口平面位置进行检查，上口检查方法为通过全站仪测设钢护筒顶口平面位置，下口检查方法可通过钢护筒下口中心点绑扎一根测绳，测绳系上浮球，让浮球漂浮在水面上，通过漂浮在水面上的浮球来测定钢护筒是否垂直。如护筒不垂直，提起重新定位下放。按照此法依次下放其余钢护筒。护筒下放着床后立即将护筒水面以上部位用槽钢焊接形成桁架连接，一区钢护筒下放完毕后，考虑到一区封底砼灌注时砼会流向相应的二区，因此在靠近一区的钢护筒也纳入一区进行下放。钢护筒下放完毕后对已下放钢护筒平面位置进行检测，如有偏位立即进行调整，达到要求即进行封底砼浇注。封底砼设计强度等级为C20，配制强度提高10%。初凝时间要求不少于12h，砼扩展度大于60cm。封底导管采用φ273mm扣接式导管，导管采用固定布置，使用4个2m3料斗和4根50m长的导管进行浇筑，其中2根为备用导管。除每根钢护筒内都应布置导管以外，在一区四角位置各布1根导管，中间按2排（4根）矩形布置。首批灌注每根导管砼不小于10m3，每根导管补料不超过1h，最后逐点补灌找平。为了全面、准确掌握控制水下混凝土高度和流动情况，除了在导管和周边特殊位置布设测量点外，其余范围也须布设测量网格，网格间距不宜大于3m，在接近封底砼顶面时，测点加密至1m，以防欠封对钢围堰封底砼整体受力影响，超灌对封底砼的浪费及污染河道。当个测点数据达到设计要求数据时，终止灌注，潜水员下水检查封底砼灌注情况及围堰周边封堵是否有效。经潜水员探摸发现，Ⅰ区围堰内砼已达到设计标高，砼流动性较好，围堰内砼面基本一致。未发现围堰底部砼跑出现象。封底效果较好。其余钢护筒下放及封底砼浇注均参照一区执行，均达到良好效果。

2.8钻孔平台搭设

封底砼浇筑完毕后，即可拆除浮龙门，用浮吊辅助搭设钻孔桩施工平台。

3结束语

水下地形千变万化，须尽可能清楚地掌握水下河床面情况，为施工方案的确定提供可靠依据，不可盲目施工。施工前需尽可能全面的分析施工中面临的各种问题，并采取有效措施进行预防，并制定处理方案，将水下施工风险减小到最低。

作者：叶德炳 单位：京福闽赣铁路客运专线有限公司