唐祥春

（保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東廣州 510630）

1.工程概況

G59湖南省官莊至新化高速公路是張家界至新化高速公路中的一段。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：公路—Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)速度80km/h和10km/h。平口資水大橋位于安化縣平口鎮(zhèn)移民新村境內(nèi)，跨柘溪水庫，橋長(zhǎng)839m，橋梁分左右線設(shè)置，設(shè)計(jì)橋孔和跨徑（孔×m）為7×30+（56+2×90+56）+11×30m，橋梁上部結(jié)構(gòu)選用連續(xù)鋼構(gòu)+預(yù)應(yīng)力砼T梁。8#、9#、10#三個(gè)主墩位于柘溪水庫中，橋梁樁基為鉆孔灌注樁，樁徑為2m，樁長(zhǎng)為26m～32m不等。承臺(tái)為方形混凝土承臺(tái)，高度3.2m，墩身采用薄壁空心墩。航道等級(jí)為Ⅳ級(jí)航道，單向通航孔8m×45m（凈高×凈寬），本橋采用雙孔單向通航，橋跨處河道寬度約為550m，河道受下游柘溪水電站調(diào)蓄洪水影響，河道水位分為蓄水期和枯水期，水面最大高差達(dá)18m左右，水流較為平緩。蓄水期水位標(biāo)高：+166m，枯水期水位標(biāo)高：+155m，水中墩處水深10m～25m。河床地質(zhì)條件為1m～2m卵石淺覆蓋層，其下為泥灰?guī)r，橋址處巖層堅(jiān)硬，覆蓋層淺，樁基施工困難。橋跨布置如圖1所示。

圖1 平口資水大橋主橋橋型結(jié)構(gòu)圖

2.基礎(chǔ)施工方案選定

平口資水大橋橋址處于龍灣濕地公園環(huán)境保護(hù)區(qū)，且水深較大，水中墩無法進(jìn)行筑島施工。結(jié)合平口資水大橋橋址處地質(zhì)、環(huán)境等因素，主墩水中基礎(chǔ)采用臨時(shí)鋼棧橋（Temporary steel trestle）及鉆孔平臺(tái)施工方案。棧橋橋面設(shè)計(jì)寬度8m，雙車道，基本跨度9m+3m。在承臺(tái)處設(shè)置鉆孔平臺(tái)，每個(gè)承臺(tái)前后兩側(cè)設(shè)置橫向的支棧橋作為存料及施工平臺(tái)。8#與9#墩之間預(yù)留55m通航孔，并設(shè)置防撞設(shè)施及通航標(biāo)識(shí)。棧橋（Temporary steel trestle）設(shè)計(jì)荷載為掛-120和公路I級(jí)車輛荷載，考慮80t履帶吊在墩頂位置起吊作業(yè)，鉆孔平臺(tái)荷載按6臺(tái)沖孔鉆機(jī)（Punch drill）同時(shí)作業(yè)設(shè)計(jì)，2個(gè)循環(huán)完成樁基施工。棧橋及平臺(tái)布置如圖2所示。

圖2 主棧橋立面及平面布置圖

3.棧橋結(jié)構(gòu)形式

3.1 下部構(gòu)造

棧橋樁基礎(chǔ)采用φ820×10mm螺旋鋼管，由于鋼管樁高度達(dá)27m，為保證棧橋穩(wěn)定性，縱向跨徑采用3+9跨徑組合，每排3根，橫橋向間距為3.25m；墩頂承重梁（Bearing beam）采用雙拼I45a型鋼，設(shè)置2層φ529×6mm鋼管橫聯(lián)。

3.2 上部結(jié)構(gòu)

棧橋橋面凈寬為8m，按0.75m人行道+2×3.25m雙向行車道+0.75m人行道設(shè)計(jì)。棧橋主梁采用321型貝雷梁（Bailey beam）組拼，橫橋向布置6片。貝雷梁鋼材為16Mn，貝雷梁（Bailey beam）銷軸（Pin shaft）鋼材為30CrMnSi。支撐架：主梁之間設(shè)置[20槽鋼作為下平聯(lián)支撐架和φ529×8mm橫向支撐架。

橋面板：棧橋采用型鋼橋面板，分配梁采用工25a型鋼，面板為10mm花紋鋼板，長(zhǎng)8.0m，寬1.5m，后場(chǎng)制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝，棧橋兩邊設(shè)置型鋼防護(hù)欄桿。棧橋設(shè)計(jì)高程：+170.0m，設(shè)計(jì)水位：+166.0m，設(shè)計(jì)車速：10km/h。棧橋斷面如圖3所示。

圖3 主棧橋斷面圖

4.水上平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

水上鉆孔平臺(tái)作為樁基施工的承載結(jié)構(gòu)和承臺(tái)圍堰施工的拼裝平臺(tái)，具有設(shè)計(jì)荷載大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求高的特點(diǎn)。主墩平臺(tái)在圍堰兩邊設(shè)置支棧橋作為樁基施工平臺(tái)和材料堆放場(chǎng)地。平臺(tái)基礎(chǔ)采用φ820×8mm鋼管基礎(chǔ)，工45a型鋼分配梁，上面采用貝雷梁主梁結(jié)構(gòu)，面板采用與棧橋相同的花紋鋼+型鋼組合。平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

圖4 主墩鉆孔平臺(tái)布置圖

5.棧橋結(jié)構(gòu)計(jì)算

鋼棧橋主要作為車輛通行，施工物資、機(jī)械運(yùn)輸通道，主要荷載有：風(fēng)荷載、水流荷載、自重、車輛荷載、人行荷載。計(jì)算工況如表1所示。

表1 棧橋計(jì)算工況

采用Midas有限元軟件建立棧橋整體模型并計(jì)算如圖5所示。

圖5 棧橋Midas模型

計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 棧橋計(jì)算結(jié)果

6.棧橋鋼樁施工

橋址處為卵石淺覆蓋層，巖層堅(jiān)硬，常規(guī)鋼樁施工困難，震動(dòng)打樁無法使鋼樁進(jìn)入巖層形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，經(jīng)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，棧橋及平臺(tái)鋼樁施工采用引孔灌砂（Guide hole sand filling）新工藝，較好的解決了樁基穩(wěn)定問題[1]。

6.1 鋼樁錨固原理

采用旋挖鉆（Rotary drill）水中引孔后（φ820mm鋼管樁可引孔φ1000mm的孔），將鋼管樁插入孔內(nèi)然后灌砂，緩慢提高鋼管樁，讓鋼管樁內(nèi)的砂子將引好的孔填充密實(shí)，再利用打樁錘插打鋼管樁至巖層，用水密及振動(dòng)將孔內(nèi)砂和鋼管內(nèi)的砂進(jìn)行密實(shí)，最終可穩(wěn)固鋼管樁。鋼樁錨固示意圖6所示。

圖6 鋼管樁錨固施工步驟圖

6.2 鋼樁施工流程

采用浮箱作為旋挖鉆的水中平臺(tái)，浮箱為自制，箱型尺寸：2m×3m×4m（高×長(zhǎng)×寬）長(zhǎng)箱，運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)后利用吊機(jī)在水中拼裝平臺(tái)，平臺(tái)尺寸：15m×16m，以便于旋挖鉆施工。浮箱固定采用拋錨，水平移動(dòng)可采用卷揚(yáng)機(jī)，水中縱向移動(dòng)采用拖輪。采用280旋挖鉆水中引孔，引孔深度為入巖后4m～5m，孔徑大小為1000mm，出渣可就地放入河底。此施工不會(huì)對(duì)水中造成較大擾動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生水中泥漿。利用“釣魚法”插打鋼管樁至已引孔完成的孔內(nèi)，利用浮吊臨時(shí)固定鋼管樁，用履帶吊將料斗吊起，用挖機(jī)對(duì)料斗內(nèi)灌砂，將料斗調(diào)至鋼管樁頂口，用“拔球法”對(duì)鋼管樁內(nèi)進(jìn)行灌砂，灌砂方量平均約為6m3。打樁錘將鋼管稍微提高3m，砂子將從鋼管樁內(nèi)倒出填滿已引好的孔內(nèi)。注意此處鋼管樁不能提太高或突然起高，防止鋼管吊至孔外。利用振動(dòng)打樁錘重新插打鋼管樁直至鋼管樁的進(jìn)尺小于10mm/min，此時(shí)孔內(nèi)及鋼管樁內(nèi)的砂子通過泡水及振動(dòng)已經(jīng)非常密實(shí)，鋼管樁底口已深入巖層，鋼管樁較為穩(wěn)固，完成鋼樁施工。

7.棧橋及平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)施工

棧橋及平臺(tái)鋼樁施工完成后，采用100t水上浮吊安裝樁頂分配梁及貝雷梁主梁結(jié)構(gòu)，最后安裝鋼橋面板及欄桿結(jié)構(gòu)，完成棧橋及水上平臺(tái)施工。

8.結(jié)語

平口資水大橋基礎(chǔ)施工采用鋼棧橋結(jié)合水上施工平臺(tái)的方案，較好的解決了橋梁深水基礎(chǔ)施工的難點(diǎn)，根據(jù)本橋覆蓋層淺、巖層堅(jiān)硬等特點(diǎn)，采用引孔灌砂新工藝，有效解決了鋼樁穩(wěn)定問題，具備安全牢靠、施工速度快的特點(diǎn)。對(duì)相似環(huán)境條件下工程具有一定的參考性和借鑒價(jià)值。