淺談廬銅鐵路郭公河特大橋水中基礎

崔偉賓

摘 要：本文結(jié)合廬銅鐵路郭公河特大橋施工實踐，就鐵路單線特大橋水中基礎施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)控制要點進行了簡要闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路特大橋；水中基礎；關(guān)鍵工序；技術(shù)控制

中鐵十九局集團六公司施工的廬銅鐵路郭公河特大橋為單線特大橋，起迄里程DK46+007.01～DK53+207.79，全橋長7200.78m，共222孔。本橋兩側(cè)橋臺均采用矩形橋臺，橋墩采用圓端形實體墩。全橋均采用鉆孔樁基礎，根據(jù)跨度及地質(zhì)條件不同，樁徑分別為 Ф1.0m、Ф1.25m 、Ф1.5m 。根據(jù)鹽類環(huán)境及化學環(huán)境的不同，樁基礎及承臺分別采用C30、C35、C40混凝土，墩臺身分別采用C35、C40混凝土，梁部結(jié)構(gòu)采用C50混凝土?，F(xiàn)就水中基礎施工進行詳細介紹。

郭公河特大橋中部分橋梁基礎位于淺水區(qū)。其中32、32號墩位于鶴毛河，112、113、114號墩位于楊塘河，202、203號墩位于郭公河。根據(jù)設計要求采用修筑施工棧橋設路，砌筑圍堰和鋼板樁圍堰兩種方法施工。

1 自然特征

1.1 地形地貌

本橋位于安徽省無為縣，橋址所在位置為丘陵、三級階地（崗地）和長江沖積平原交集帶，河網(wǎng)水系發(fā)育，多為蟹塘和水田。本橋跨越的主要河流為郭公河、鶴毛河及楊塘河等。

1.2 水文特征

橋址區(qū)地表水為郭公河、溝渠及密集的養(yǎng)殖塘水體，主要受大氣降水補給，并以蒸發(fā)、人工灌溉匯往長江的方式排泄。

區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系孔隙水，賦存于第四系底層中，其中可以分為上部黏性土、粉砂中的潛水和中部-下部粉細砂、圓礫土中的微承壓-承壓水。其中、圓礫土層為主要含水層，具有埋深大、透水性強、水量豐富的特征，受大氣降水及地表水補給，以蒸發(fā)或垂直滲入基巖裂隙中形式進行排泄。實測水位埋深0.2～8.98m。據(jù)氯離子含量判定，環(huán)境水無氯鹽侵蝕性。

1.3 不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)

橋址區(qū)地層不均勻現(xiàn)象嚴重，強風化層、弱風化層中含有較多不均勻風化巖塊，且弱風化界面起伏較大。

橋址區(qū)內(nèi)特殊巖土主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，深灰色，流塑，夾薄層粉土、粉細砂。該層于橋址區(qū)廣泛分布，層面埋深0～9.4m，層厚0.9～28.3m，平均厚近12.1m。該層具有高壓縮性、高靈敏度及低強度等特性，工程性質(zhì)差。

2 施工棧橋

棧橋分別由兩岸引出，按要求留出航道。棧橋承載力應滿足履帶吊在橋面行走及起重和10m3混凝土罐車錯車要求。棧橋?qū)挾葹?米，在樁基施工部位預留平臺，平臺位置滿足鉆孔樁施工及承臺施工。具體內(nèi)容見棧橋施工專項方案。

施工時，在棧橋前端安裝導向架，起吊鋼管樁，順導向架插入河中，在樁頂安裝振動打樁機，錘打下沉鋼管樁，直到入土深度和貫入度達到設計要求。安裝樁間聯(lián)結(jié)系和樁頂桿件，懸拼棧橋主梁。棧橋用萬能桿件拼成，每樁位處有單排間距2米三根直徑φ63厘米，δ=10毫米的鋼管樁，上設分配梁，橫向設聯(lián)結(jié)系聯(lián)結(jié)，棧橋頂面設運輸通道，棧橋從兩端向中間施工。

3 鉆孔平臺

鉆孔平臺結(jié)構(gòu)見下圖。

鉆孔平臺主要由支撐鋼管樁、鋼管平聯(lián)、斜撐、上下分配梁、次梁、木跳板組成，鉆孔平臺由Φ800mm、10mm厚支撐鋼管樁支撐，采用Φ600mm、8mm厚鋼管作平聯(lián)，以提高平臺整體穩(wěn)定，增加鋼護筒下沉時導向長度；鉆孔平臺采用主、次梁結(jié)構(gòu)，從下至上依次為下層分配梁I56a、上層分配梁I32a、I12.6次梁。在次梁上鋪設木跳板。為確保施工人員安全，在平臺四周設置安全防護欄桿，欄桿高1.2m，采用Φ48mm鋼管焊接而成。平臺上布置鉆機、泥漿泵、配電柜及小型材料、設備堆放處等。

鋼管樁在鋼結(jié)構(gòu)加工場制作，用汽車運至施工現(xiàn)場。采用WD-50吊機配DZ-90振動錘下沉鋼管樁，用兩臺經(jīng)緯儀前方交會，控制鋼管樁偏位及垂直度，采用一臺精密水準儀控制標高，沉樁以標高控制。鋼管樁下沉到位后，割去樁頭，焊接樁帽，利用WD-50吊機吊安下分配梁、上分配梁、次梁就位、焊接固定，鋪設木跳板形成鉆孔平臺。

4 圍堰砌筑

圍堰截面大小根據(jù)水深、流速等計算后確定，注意坡角與基坑上邊緣距離，根據(jù)河床土質(zhì)及坡度而定，最近不得小于2～3m如環(huán)境許可應盡量遠離基坑。

⑴圍堰砌筑

用亞粘土或粘土裝袋，袋裝土量一般為2/3，袋口用麻線或鐵絲縫合。堆碼在水中的草袋，上下層和內(nèi)外層應互相錯縫，堆碼密實整齊。如在水位低時，則在水上之草袋應碼一層加一薄層土，隨碼隨用腳踏實草袋。

⑵抽水

圍堰堆碼完成后，用抽水機抽干圍堰內(nèi)的水。施工期間圍堰內(nèi)挖積水坑，隨時將水抽干。 為防止發(fā)生管涌或流土現(xiàn)象，在堰外側(cè)坡腳向上加設防水的彩條布或薄膜。

抽水作業(yè)完成后，即可開挖至設計標高，澆注混凝土硬化墊層，鑿樁后進行承臺施工。

5 鋼板樁圍堰

水深在2m～5m的承臺采用鋼板樁圍堰施工，圍堰外形尺寸是根據(jù)承臺的水平幾何尺寸，各邊再加上不小于0.5m的操作寬度，高度依據(jù)水深，并考慮大于0.5m的超高和入土深度不小于0.5m來確定其幾何尺寸。

對鋼板樁圍堰所采用的鋼板樁要根據(jù)地質(zhì)資料情況、水深、流速等受力情況，結(jié)合鋼板樁的特性、以及作業(yè)條件決定選用鋼板樁的類型，通過計算確定其長度。并進行圍堰的加固計算。

5.1 鋼板樁的打入

采用振動打樁機械設備。單樁逐片打入法施打鋼板樁。

①先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線。

②準備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。

③單樁逐片連續(xù)施打：為保證鋼板樁在施工過程中能順利進尺，并增加鋼板樁在使用時防滲性能。在每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸末=5：5：3。打樁時注意樁頂高程不宜相差太大。打樁過程中如遇到大的塊石或其它不明障礙物，導致鋼板樁打入深度不夠，則采用轉(zhuǎn)角 樁或弧形樁繞過障礙物。

5.2 抽水

待鋼板樁施工完畢即可進行抽水，在抽水過程中要及時對圍堰支撐加固，同時對鋼板樁頂?shù)奈灰七M行觀測，發(fā)現(xiàn)樁頂向基坑內(nèi)的偏移量穩(wěn)定在2cm以內(nèi)，說明堰體是穩(wěn)定的。

基坑抽水時，在抽水的同時施行適當?shù)亩侣┐胧?。鋼板樁鎖口出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，可在圍堰外撒大量細煤渣、木屑、谷糠等細物，借漏水的吸力附于鎖口內(nèi)堵水，或者在圍堰內(nèi)用板條、棉絮等楔入鎖口內(nèi)嵌縫進行封堵。

在水抽干后，即可人工挖泥，或采用高壓水槍配合砂石泵吸泥至設計標高，之后回填片石，澆注混凝土硬化基底，鑿樁后進行承臺施工。承臺施工方法參見本章“5.4.1.2.承臺施工”相關(guān)內(nèi)容。

5.3 拔樁

水下基礎施工完成后就可拔樁。先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

5.4 鋼板樁的施工中遇到的問題及處理

由于河床地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決 ：

①鋼板樁擠進過程中受到石塊等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進，如此上下 往復振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

②鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據(jù)據(jù)實際傾斜度進行焊接加工；傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

③在基礎較軟處，有時發(fā)生施工當時將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起，并且在施打當樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑濟減少阻力。

6.結(jié)語

通過對以上關(guān)鍵工序進行嚴格的技術(shù)控制，已經(jīng)完工的廬銅鐵路郭公河特大橋水中基礎施工合格率100%，優(yōu)良率98%，完全滿足設計要求，并為今后累計施工積累了經(jīng)驗。