特殊地形下橋梁基礎施工方案的比選和優化

蒙明俊

(安順市交通建設工程質量監督站)

1 工程背景

巖頭河大橋全長281 m，橋型為53 m+128 m+92 m 三跨不對稱預應力混凝土連續剛構。其中2#墩位于鳳崗岸河床上，設計基礎為φ2.0 m 的挖孔灌注樁，共計9 根，樁長分別27 ×3 m、24 ×3 m、21 ×3 m;承臺為13.3 m ×12.3 m ×4.5 m=736 m3的大體積混凝土;墩身由3 個節段組成，第一節段高20 m，為矩形空心構造，第二節段高34 m，為實心雙矩形構造，第三節段高32.5 m，為空心雙矩形構造，整個墩高86.5 m;2#墩“T”型上構箱梁0#塊高9.5 m，全橋2/3 的工程量集中在2#墩及其“T”型構造上。

該橋所處地質情況為中低山河谷侵蝕地貌，地形切割強烈，相對高差約200 m。由于河水及攜帶的碎屑物對河床底部產生強烈的下切作用形成V 型峽谷。橋軸線處兩岸地形對稱，思南岸地形陡峭，順橋向坡度約70°，基巖裸露，在K0+091.00 以前順橋向地形較緩，坡度約30°;鳳岡岸地形坡度較為均勻，順橋向坡度在45°左右。

2 施工方案的比選和優化

2.1 拌和站的選定

該橋地形屬V 形地勢，地形坡度較為均勻，順橋向坡度在45°左右，無一平坦場地，鳳岡岸引道工程屬于新建路段，除新修引道外，機械設備、施工材料沒有任何便道可到達橋梁施工現場。根據現場條件，確定在3#橋臺尾已開挖成型的路基上建設攪拌站。

2.2 混凝土運輸方案

選定的攪拌站與2#墩樁基頂面垂直高差為105 m，斜距離148 m，坡面斜率為1∶1。由于攪拌站與施工現場的高差較大，坡度較陡，混凝土運送極其困難，根據現場情況，在確保安全、質量，盡量減少投資的條件下，初步擬定四種混凝土運送方案。

方案一:采用料斗將混凝土運送到索吊天車起吊處，再由索吊將混凝土吊運至2#墩，但索吊施工周期較長，不能滿足工期的要求，故該方案不可行。

方案二:在攪拌站與2#墩之間的坡面上安裝軌道和卷揚機，采用軌道運輸。將混凝土裝入1 m3的料斗，用卷揚機牽引，通過軌道運送到2#墩處。經過測量和計算，坡長148 m，卷揚機牽引料斗的速度為25 m/min，料斗進料和卸料所需時間為2 min，若鋪設2 根軌道，混凝土料斗往返一次所需時間為14 min。若鋪設4 根軌道，采用兩個料斗，正常情況下混凝土料斗運送一次所需時間為7 min，最快每小時只能澆筑8 m3混凝土，運送速度太慢，混凝土澆筑時間過長，不能保證樁基混凝土連續澆筑，且雨天不安全，安全風險大。如鋪設4 根軌道，混凝土澆筑速度可以滿足要求，但需要軌道592 m，30 488 kg，投入15.244 萬元，投入成本偏高。

方案三:在攪拌站位置安裝一臺混凝土輸送泵，泵管接到2#墩，但由于高差較大，坡度較長，輸送泵不能發揮很好的效力，一旦混凝土在下坡段發生離析，輸送泵管很容易發生堵塞，不能保證混凝土澆筑質量，且增加一臺輸送泵及泵管，需要投資約40 萬元，故該方案不可行。

方案四:在坡面上安裝內徑30 cm、壁厚6 mm 的鋼管作為混凝土運輸管道，鋼管每節6 m 長，管節之間用法蘭盤連接。混凝土通過管道將混凝土輸送到2#墩。

根據斜面加速度公式:a=g×sin45°－u×g ×cos45°，計算得出斜面加速度為同時根據公式S=V0t +1/2at2，計算得出混凝土下滑時間約為8.4 s。

經過測量和計算得出，混凝土由拌和機到2#墩處的輸送時間為8.4 s，可以滿足連續澆筑的要求，且混凝土在管道中的流動速度較快，不會發生堵塞。

該方案預算需要管道132 m、法蘭盤25 套，共投入約3 萬元，費用較為經濟。

通過對以上四種施工方案的比較，方案四施工方便、時間快捷、經濟便宜、安全可靠、質量可控，故該橋2#墩基礎混凝土運輸最終選用方案四。

3 管道輸送混凝土施工質量控制

(1)為控制混凝土的流速，防止混凝土離析，在輸送管道的進出口安裝集料斗，并在集料斗上安裝控制開關，集料斗的面板采用1.5 mm 厚的鋼板，采用5 cm×5 cm 的角鋼鑲邊。

(2)混凝土嚴格按照施工配合比進行施工，攪拌應均勻，坍落度控制在14～16 cm 之間，同時應根據實際情況適當調整，確保混凝土順利通過輸送管道。

4 結 論

在該橋2#墩采用管道輸送混凝土的方案后，施工時間大為縮短，施工成本大為降低，混凝土質量得到有效保障，安全生產風險大大減低，取得了良好的經濟、社會效益。

［1］何小飛.淺談路橋工程施工技術方案的重要性［J］.科技風，2012.

［2］周水興.路橋施工計算手冊［M］.2001.