王 俊（中鐵二局第五工程有限公司，四川 德陽618000）

1 引言

在大跨度橋梁施工過程中，大型深水基礎(chǔ)成為橋梁施工的重點和難點[1]，橋梁深水基礎(chǔ)所處的深水環(huán)境對其設(shè)計和施工方面都有影響，工作平臺設(shè)計時應(yīng)綜合考慮環(huán)境的特性，由于在深水環(huán)境中橋梁深水基礎(chǔ)所受的水平力比陸上和淺水環(huán)境中要大得多，同時，深水基礎(chǔ)屬于水下隱蔽工程，在設(shè)計和施工時，必須綜合考慮水的流速、深度等因素[2,3]。橋梁深水基礎(chǔ)以高樁承臺為主，深水樁基的施工方案需要根據(jù)樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、附近水域情況、墩位離岸距離，墩位處水下地形、覆蓋層厚度和土層性質(zhì)、基巖埋深及表面狀況，水深及水位變幅、水流速度和流態(tài)、施工期通航要求等方面來選擇確定[4,5]。在高樁深水樁基礎(chǔ)施工中，樁址處河床面覆蓋層很薄，甚至巖基層面裸露是常遇到的難題[6]。

2 工程簡介

2.1 工程概況

京福鐵路閔贛Ⅷ標古田溪特大橋位于福建省寧德市古田縣和福州市閩清縣交界處，主要跨越古田溪而設(shè)，中心里程DK744+044 跨越古田溪。橋跨布置為5-32m 簡支箱梁+1-(60+100+100+60)m 連續(xù)梁+2-32m 簡支箱梁+1-24m 簡支箱梁。

其中7#墩為連續(xù)梁主墩，墩高50m，位于古田溪庫區(qū)中央，施工水深最大約43m，基礎(chǔ)設(shè)18 根ф2.8m 的鉆孔樁，成梅花形布置，為50m的等樁長，最小嵌巖深度為7m；承臺頂面高程與設(shè)計最高水位基本一致，承臺水平為八邊形，最大結(jié)構(gòu)尺寸為（20.7×32×6）m。

7#墩大部分沒有覆蓋層，直接進入強風(fēng)化石英砂巖，下伏弱風(fēng)化石英砂巖，僅局部有1.5m左右淤泥覆蓋層，下面也是強風(fēng)化石英砂巖和弱風(fēng)化石英砂巖。其余墩地質(zhì)依次為第四系沖洪積相淤泥，坡殘積層粉質(zhì)黏土，下伏侏羅系上統(tǒng)長林組石英砂巖。

根據(jù)現(xiàn)場實測各墩水下地形數(shù)據(jù)顯示，7#墩位處水下地形極為不平整，縱向地形高差在5m左右，橫向地形高差在6m 左右間。其余墩位于兩岸山坡，東岸較陡峻，西岸較緩。

汛期，保持庫區(qū)水位在61m 左右。非汛期控制庫區(qū)水位不高于65.0m（正常高水位）。施工水位（正常蓄水位）65.0m。河床底標高在21m～28m 之間，極不平整。

2.2 工程重點及難點

1）水文地質(zhì)條件復(fù)雜，庫區(qū)施工水深達43m，水位落差最大可達10.4m，水位變化頻繁且無規(guī)律，水中墩深水基礎(chǔ)施工難度極大。

2）河床面覆蓋層較薄甚至無覆蓋層，鋼護筒、鋼管樁插打困難，水下穩(wěn)定性差，水上鉆孔平臺施工難度大。

3）水深較深，鉆孔樁平臺施工方案的選擇為本工程的重點。

3 施工方案設(shè)計

7 號橋墩鉆孔平臺結(jié)構(gòu)采用“在河床底設(shè)置固腳鋼圍堰并通過封底混凝土對鋼護筒進行定位、由鋼護筒支撐、貝雷梁和型鋼作平臺上部結(jié)構(gòu)”的總體設(shè)計方案；鉆孔平臺施工采用“在橋墩位設(shè)置浮式平臺和水上浮式龍門吊機作臨時施工平臺；固腳鋼圍堰在陸上分部加工、水上原位組拼、利用浮龍門整體下放、封底混凝土分區(qū)灌注；鋼護筒陸上分節(jié)加工、現(xiàn)場采用浮龍門逐根下放，50 噸浮吊配合人工安裝貝雷梁和型鋼作平臺上部結(jié)構(gòu)”的總體施工方案。

施工時利用已搭好的浮式平臺進行精確的水下地形測量，采用水下地形測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)加工固腳鋼圍堰，浮龍門整體下固腳鋼圍堰，以浮式平臺為依托設(shè)置鋼護筒的定位和導(dǎo)向架，用浮吊配合浮龍門下鋼護筒，接著分區(qū)澆筑水下混凝土進行封底固住鋼護筒下口，再利用浮吊在固定好的鋼護筒上搭設(shè)鉆孔樁平臺，沖擊鉆機鉆孔成樁，樁基完成后拆除鉆機平臺即可施工承臺。

鉆井平臺的設(shè)計本著有限面積使用最大化，平臺施工安排合理化，在滿足施工需要的前提下節(jié)約材料以達經(jīng)濟的目的；為便于平臺安裝、拆卸，平臺設(shè)計形成模塊化、標準化；利用各樁位的鋼護筒作為平臺的基礎(chǔ)，鋼護筒頂部采用槽鋼連接，平臺采用花紋鋼板、工字鋼、貝雷梁、牛腿支撐等搭建，平臺頂利用用4 根鋼索錨于岸上，具體如下：

平臺主要設(shè)計參數(shù)如下：

1）固腳鋼圍堰：32m×20.7m×3m；

2）鋼護筒：18 根Φ3100×30mm 鋼管，平均長度=43m；頂部連接采用[20a 槽鋼；

3）封底混凝土：C20

4）鉆機平臺尺寸：35.6m×23.7m

5）鉆機平臺主要采用材料：6mm 花紋鋼板、I28a 工字鋼、貝雷梁、牛腿支撐。

6）鉆井平臺頂利用用4 根鋼索錨在岸上，鋼索拉力為20t。

鉆井平臺設(shè)計圖如圖1 所示。

圖1 鉆井平臺布置圖

4 7 號墩深水基礎(chǔ)施工

1）水下地形測量

為保證固腳鋼圍堰下放后能夠與河床面最大限度的吻合，在固腳鋼圍堰設(shè)計前應(yīng)對7#墩承臺范圍內(nèi)的河床面地形做測量，測量范圍為25m×32m，墩設(shè)計承臺中心為準進行平面定位，按50cm 間距一個測點成網(wǎng)格形式進行水下地形測量。

2）固腳鋼圍堰設(shè)計

圍堰設(shè)計外形尺寸為32.3m×21m，距鋼護筒凈空尺寸不小于574mm。圍堰頂設(shè)計標高根據(jù)地形情況設(shè)置為+29.50m 和+25m，護筒位置處河床底面地形最高處標高為27.232m，距圍堰頂設(shè)計標高為2.268m，考慮封底混凝土表面浮漿層影響，混凝土最小高度按3m 設(shè)計。

圍堰內(nèi)橫橋方向設(shè)計三道1m寬的的主桁架?？v向布置33 道1.5 ～2m 高，寬4.5m 次桁架。

3）固腳鋼圍堰加工及組拼

固腳鋼圍堰分塊在東岸鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工，根據(jù)現(xiàn)場起重能力和道路運輸條件綜合考慮，分塊長度不大于9m，高度不大于5m；鋼圍堰組拼在水中浮式平臺上進行，為方便固腳鋼圍堰的下放， 鋼圍堰拼裝平臺和浮式龍門合為一個操作平臺，即浮式龍門安裝在拼裝平臺上；固腳鋼圍堰在浮式平臺上分塊拼裝完成后，浮式龍門整體起吊鋼圍堰，拆除拼裝平臺即可下放。浮龍門平面尺寸為45m×39.2m，采用28 節(jié)標準舟節(jié)作浮體拼組而成，拼組拼裝平臺時浮體中間加設(shè)兩條條舟體。鋼圍堰組拼前在浮式平臺上放出圍堰四周壁板邊線，主桁架、次桁架、隔艙板、預(yù)放鋼護筒位置，檢查鋼圍堰各構(gòu)件安裝是否與浮體或龍門沖突。為避免過多的水中作業(yè)，減小鋼圍堰拼裝風(fēng)險，以及加快鋼圍堰拼裝進度，鋼圍堰在碼頭附近進行拼裝。

4）浮式龍門及浮式平臺定位

浮龍門及固腳鋼圍堰拼裝平臺組拼完成后，利用300 馬力的機動舟托運浮式平臺及浮式龍門至7#墩，利用全站儀測定浮式平臺位置初定位，然后利用浮式平臺四角的錨機收繩機收放錨繩調(diào)對浮式平臺進行錨固，并精確定位。

5）固腳鋼圍堰下放、基腳支墊及著床

根據(jù)起吊系統(tǒng)配置情況，鋼圍堰不能一次下放到位，根據(jù)浮式龍門的起重條件，鋼圍堰分3次下放到位。固腳圍堰基腳臨近河床面時，潛水員下水對圍堰四周基腳進行探摸和攝影，探摸方向從一個方面向另外一個方向按照鋼圍堰分塊壁板編號依次探摸，記錄好每塊壁板底部與河床面之間的高差，探摸及攝影完成之后，對所有數(shù)據(jù)進行匯總，讓探討圍堰基腳支墊高度及支墊位置。

支墊及封堵材料采用蛇皮袋內(nèi)裝粗砂和水泥，兩者的混合比例按照1:1 混合，每袋混合物重量控制在100kg 以內(nèi)，支墊采用分層堆碼的形式。

6)鋼護筒施工方案

7#墩鋼護筒共計18 根，平均每根長45m，總長810m，總重1253.9t，鋼護筒所有頂面標高控制在+65.5m，鋼護筒分三個區(qū)進行下放，封底混凝土按照三個區(qū)進行灌注。

固腳鋼圍堰下放完成之后先搭設(shè)鋼護筒下放平臺，在下放平臺上安裝導(dǎo)向架，100t 浮吊配合浮式龍門依次下放一區(qū)鋼護筒，然后對一區(qū)進行水下混凝土灌注，待一區(qū)封底混凝土達到一定強度后，下放二區(qū)鋼護筒及封底，待二區(qū)封底混凝土達到一定強度后，下放三區(qū)鋼護筒及封底。

7）鉆孔樁施工

7#墩共有18 根直徑2.8m 的鉆孔灌注樁，樁基嵌入弱風(fēng)化凝灰?guī)r約15m，采用6 臺液壓反循環(huán)沖擊鉆機鉆進，3 個循環(huán)施工完成。為防止后期孔樁開鉆時鉆機震動對先期灌注的樁基混凝土尚未達到強度前的影響，需將先期灌注混凝土的樁基鋼護筒與鉆機平臺暫時斷開，所以鉆機的布置和樁孔的開鉆順序應(yīng)進行科學(xué)周密的規(guī)劃，既不能影響鉆機的正常施工，又能保證鉆機平臺的穩(wěn)定和較小的變形。

5 結(jié)語

采用浮式平臺和浮式龍門吊拼裝和下放固腳鋼圍堰、下放并固定鋼護筒，在固腳鋼圍堰內(nèi)澆筑封底混凝土，形成鋼護筒支撐系統(tǒng)，解決了鋼管在裸巖基礎(chǔ)上無法下沉及定位的問題；鉆井平臺利用鋼護筒作為支撐，利用貝雷梁及縱橫向型鋼鋼等搭設(shè)，鉆井平臺滿足樁基礎(chǔ)鉆孔施工的需要；對鋼護筒支撐體系進行有限元分析，鋼護筒支撐系統(tǒng)滿足施工過程中的強度、剛度及抗傾覆要求；通過準確設(shè)計和施工工藝創(chuàng)新，安全、快速的完成了裸巖深水樁基礎(chǔ)鉆孔平臺的修建，保證了施工過程安全有序地進行；深水中樁基施工方法多樣，經(jīng)常受地形、設(shè)備、工期、資金等諸多因素的影響，施工時應(yīng)根據(jù)具體情況，選擇經(jīng)濟、合理、科學(xué)的施工工藝。

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