御臨河大橋水中主墩基礎施工技術

朱 奎

1 工程概況

1.1 設計概況

渝利鐵路御臨河雙線特大橋中心里程為DK 28+836,橋梁全長 1684.73m,孔跨布置為:2-24m+2-32m簡支梁 +(44+2×80+44)m連續梁 +40-32 m簡支梁。其中 5號,6號,7號為水中主墩,為 16根 φ2.0m樁基礎,樁長 11m～14m;承臺長 16.1m,寬19.4m。

1.2 水文、地質

御臨河為江北區與渝北區的分界,常年流水,枯水季節水深1.5m～2.5m,河面沿線路方向寬 120m,6號墩位于御臨河河道正中間,墩中心距兩岸均為 60m。地層巖性:上覆第四系沖洪積層,下伏泥巖夾砂巖、砂巖,河床裸露,無泥沙覆蓋層。施工期間水面平均標高 164.3,河床底標高 162.5。每年 9月至次年 4月份蓄水期間水深 11m～14m,6月～8月份受夏季雨水影響,水位變化也有 2m～4m(164～168)。

2 施工方案的確定

2.1 圍堰的選擇

鋼板樁圍堰:河底為泥巖夾砂巖,質地較硬,且巖層裸露無泥沙覆蓋層,鋼板樁不能打入巖層中,所以不能選擇鋼板樁圍堰。

水中鋼圍堰:由于鋼圍堰的設計加工需要2個月,鋼圍堰拼裝的施工時間在5月底,這時御臨河水面平均標高164.3,水深1m～2m,不能滿足大型船只通行和浮吊的施工作業要求,鋼圍堰的運輸必須考慮棧橋至墩位處;由于設計承臺低于河床巖面以下,鋼圍堰定位、勘巖須筑島;為保證鋼圍堰刃腳不被破壞,承臺開挖必須進行淺孔小臺階控制爆破;鋼圍堰的接高必定給出碴帶來難度,降低工效。進入9月份后還需考慮大型水中作業設備,施工準備工作多,成本巨大。

鋼筋混凝土圍堰:除接高采用模筑混凝土外,與鋼圍堰類似也需要鋪設棧橋、筑島、淺孔爆破、鋪設作業平臺等工序,工序較多、施工準備時間長、施工成本高,所以也不合理。

編織袋土圍堰:施工時在圍堰的內外側堆碼沙袋,內填粘土。減少施工工序,有效利用枯水期進行承臺開挖和樁基礎施工,滿足安全和速度要求的同時也滿足環保的要求,降低施工成本。

2.2 樁基成孔選擇

鉆孔:從工期角度:假如配備 4臺鉆機,鉆孔5d,清孔以及澆筑混凝土1d,移鉆機并作準備工作1d,即 7d一個循環,共4個循環28d;從場地角度:4臺鉆機最少需要蓄漿池2個,沉淀池1個,場地布置困難,泥漿處理需要成本大。

挖孔:從工期角度:16個孔全部同時開挖,24h循環作業,成孔80cm/d,11m樁長共需14d,能有效縮短樁基施工時間。

通過以上比較我們認為可以采用人工筑島、承臺整體爆破、樁基人工開挖方案,搶在6月份暴雨前完成了承臺混凝土澆筑。

3 6號墩基礎施工工期倒排

在選定了基礎施工方案后,對御臨河大橋6號墩基礎施工所需完成工程量進行計算,并按工程量進行了工期倒排。

準備階段從 2009年 3月10日開始,至5月31日前完成承臺混凝土澆筑,工程進度推進時間表見表1。

表1 工程進度推進時間表

4 6號墩基礎施工

4.1 棧橋設計及施工

考慮到河床寬度,筑島后過水斷面及土圍堰堰體穩定,棧橋設計鋼管樁基礎,5跨共57m長、寬 4m,標高取 166.8(施工期間水面平均標高164.3),高出水面2.5m。為方便現場施工墩位處搭設鋼管腳手架簡易施工平臺,鋼管樁基礎采用 6根 φ20鋼管,20工字鋼做墊梁,3根40工字鋼做縱梁,汽車吊、裝載機配合,2009年 3月 12日開始施工,3月 31日完成棧橋拼裝(見圖1)。

4.2 編織袋土圍堰施工

共6.3萬個編織袋,裝載機運輸,本環節以草袋堆碼為主控因素(見圖2),合理的人員配備及安排成為圍堰施工的主控點,既要滿足施工的要求,也要防止人員堆積造成浪費。圍堰施工于4月 1日開始施工,4月20日完成圍堰施工。

4.3 承臺爆破及基坑清理施工

御臨河雙線特大橋 6號墩承臺長 19.4m,寬 16.1m;河底巖層面至承臺基坑底面最深 5.2m,最淺 4.3m,承臺基坑采用潛孔鉆一次整體爆破,內部沿承臺寬度方向按 2m間距共布置 7排炮眼;沿長度方向按 3 m間距布置炮眼,且錯位布置;承臺邊線按1m間距布置;孔徑 110mm,孔深 5.3m～6.5m。在承臺小里程右側布置一個 2m×5m大小集水井,方便承臺及樁基施工時抽水且不干擾基坑內部正常作業。

起爆順序:如圖3所示,爆破分別采用 1段、5段及 9段導爆管分段控制爆破?；硬捎脙膳_ 320挖機清理,其中一臺下至基坑內倒運石方至圍堰邊,另一臺挖機位于圍堰上裝車,采用拉土車運送至棄碴場。本環節于 2009年 4月 23日開始施工,于 2009年5月 5日完成整體爆破,于 2009年 5月 10日完成基坑清理。

4.4 樁基開挖施工

6號墩位于河道內,基礎范圍內巖石裸露,質地堅硬,施工過程中為解決樁基爆破有效進尺的問題,采用淺孔鉆機在各樁中間預先施鉆 φ110mm孔至樁底,其他炮眼圍繞布置。實踐證明此方法極大提高了爆破的有效進尺,原本鉆眼 1.2m,有效進尺僅40cm～50cm提高到 80cm以上,提高了施工效率。

由于 16根樁基同時開挖,樁頂低于圍堰頂 7 m,現場施工中采用 5副簡易扒桿解決開挖石方轉運問題,一臺挖掘機和 25 t吊車解決開挖石方的垂直提升問題。本環節 2009年 5月11日開始挖孔,于 2009年 5月 28日完成所有樁基挖孔作業。

4.5 樁基混凝土灌注

樁基混凝土采用水下灌注,汽車泵泵送入倉。樁基混凝土灌注時根據樁基開挖完畢的先后順序,避開爆破工序,利用出渣時間進行樁基混凝土灌注。這樣在最后樁基開挖完畢時,16根樁基僅 3根未灌注,為基礎早日出水面壓縮了時間。

4.6 承臺鋼筋綁扎、承臺混凝土澆筑

承臺鋼筋由上至下分為四層,底層鋼筋施作完畢后,搭鋼管架至上層鋼筋網位置,調整水平定位鋼管的高度,使頂層鋼筋位置在允許偏差之內,全部鋼筋綁扎完畢后拆除部分鋼管,未拆除部分作為循環水管加以利用?；炷凉嘧⑦^程中對堰體周圍滲水處要不間斷抽水,混凝土緩凝時間在 12h以上,由滲水量較小處向較大處分層澆筑,于 2009年 6月 10日 ～16日完成混凝土澆筑。

5 結語

1)充分掌握河道水文資料,了解當地氣候條件是制定水中墩施工方案的關鍵。渝利鐵路2009年年初上場時御臨河橋位處水深 10m,設計為鋼圍堰基礎施工方案,由于三峽大壩是第一年進行試驗性蓄水,當進入 3月份后,水位就已提前兩個月降至 165左右,我部根據從三峽樞紐建設運行管理局了解到蓄水方案后果斷對原設計方案進行了優化,是本橋施工的關鍵。

2)圍堰內填土施工要連續,受天氣影響停頓后要將端頭受沖刷部分挖除,避免細顆粒沖走后,形成滲漏帶。

3)本橋 6號墩基礎承臺采用潛孔鉆一次爆破開挖,樁基利用潛孔鉆鉆孔后形成的臨空面提高爆破有效進尺,縮短了施工時間,為方案成功實施提供了保證。

4)為保證河道有效過水斷面,鋼棧橋和堰體高度定位在 166.8,進入 6月份降雨后洪水漲幅在 2m～4m,在進行承臺鋼筋綁扎、混凝土澆筑施工時洪水會超過堰體,6號墩承臺施工就是在樁基混凝土澆筑后,避開兩次洪峰后進行的施工。

5)整個 6號墩基礎施工強調工序時間受控,這對項目管理人員現場經驗、施工人員熟練程度有一定要求。

[1] 趙 斌.陡坡裸巖河床水下橋梁基礎施工[J].山西建筑,2009,35(14):314-315.