淺談鐵路橋墩深水基礎施工

滬寧城際鐵路股份有限公司 210042

摘要：近年來，隨著我國鐵路建設的迅速發(fā)展，橋梁建設也取得了巨大成就。深水基礎是大跨度橋梁施工的關鍵，施工技術復雜，投入的設備多，對整個橋梁造價影響甚大。本文以滬通鐵路站前工程太安特大橋102#墩橋梁工程鋼圍堰加鉆孔灌注樁基礎為例，深入分析了鐵路橋梁深水基礎的施工，供今后類似工程借鑒。

關鍵詞：鐵路橋梁；深水基礎；鉆孔灌注樁；鋼圍堰

1 引言

鐵路橋梁技術發(fā)展相對較早，橋梁深水基礎技術從 20 世紀 50 年代開始發(fā)展至今，已進入國際先進水平。從己建成工程的基礎形式看，可以粗略地將其劃分為三個發(fā)展階段：一是管樁及混凝土樁基礎，二是沉井和鉆孔樁基礎，三是復合基礎。拉森鋼板樁作為一種新型建材，在建橋圍堰、大型管道鋪設、臨時溝渠開挖時作擋土、擋水、擋沙墻；在碼頭、卸貨場作護墻、擋土墻、堤防護岸等，工程上發(fā)揮重要作用。拉森鋼板樁做圍堰不僅綠色、環(huán)保而且施工速度快、施工費用低，具有很好的防水功能。所以它在我國鐵路橋梁深水基礎中應用最為普遍。

2工程概況

2.1工程總體概況

滬通鐵路站前工程太安特大橋102#墩、103#墩橋梁工程，工程地點位于上海市嘉定區(qū)婁塘鎮(zhèn)，跨越新瀏河。瀏河為V級航道，最高通航水位1.85m，要求通航凈寬50m、凈高5m，與鐵路交角45°，交叉水域河面寬123m、河底標高-3.63m。

2.2設計概況

設計采用60m+100m+60m連續(xù)梁跨越瀏河，其102#、103#主墩位于瀏河航道內，設計為水中墩。102#墩設計為群樁基礎，樁基直徑1.5m，樁長95m，樁頂高程-11.479m；承臺設計為兩級承臺，一級承臺尺寸為14.3m×14.3m×4m，頂面高程-7.379m；二級承臺尺寸為8.3m×8.3m×2m，頂面高程-5.479m；墩柱設計為直徑5.5m圓形墩柱，墩高13.35m；墩位處實測河床高程-4.13m。

3 施工工藝

3.1 棧橋架設

涉水橋梁基礎施工前需做好人員通行、材料運輸及作業(yè)機械運轉通道的建設，通常采取水上運輸船只或搭建臨時棧橋的方式來實現(xiàn)。與船只運輸相比，臨時棧橋不受風浪、水位漲落的影響，因此應用較為廣泛。同時，棧橋還可兼做水上施工平臺，為以后的鋼圍堰及鉆孔灌注樁施工奠定技術保證和安全保證。棧橋的上部結構形式，理論上可以采用任何結構形式，但出于施工快捷及拆除方便的需要，一般采用便于拼裝的結構形式，如桁架梁、鋼箱梁等；棧橋下部結構普遍采用施工與拆除較為方便的鋼管樁基礎形式。棧橋施工工序主要由基礎鋼管樁振打、貝雷主桁架設、橋面鋪裝三部分組成。棧橋基礎施工采用履帶吊配合打樁錘振打鋼管樁；主桁采用在后方場地內拼裝分組桁架，運至現(xiàn)場利用吊車組拼成整體；橋面施工采用在后方將橋面分塊加工成標準化模塊，由車輛運輸?shù)轿缓蟮跹b架設。

3.2 鋼圍堰施工

所謂圍堰，就是在修筑地下和水中構筑物時，所做的臨時圍護結構，把水隔開，防止水和土石進入構筑物的修建位置，以便在圍堰內進行基坑開挖和基礎施工。圍堰按材質進行分類，可分為木圍堰、混凝土圍堰和鋼圍堰等，其中鋼圍堰由于材料本身的強度高，能抵抗外側的水土壓力，所以更適合于深水基礎施工，因而近年來廣泛地運用于鐵路跨水橋梁深水基礎施工中。

本工程中的102#墩鋼圍堰設計由拉森（U型）FSP-VL型鋼板樁、工字鋼圍檁及鋼管內支撐組成，F(xiàn)SP-VL型鋼板樁寬度為50cm，厚度為20cm?？紤]到承臺施工的作業(yè)空間，圍堰尺寸每邊比承臺大1.35m，則圍堰平面尺寸為17.0×17.0m。共使用FSP-VL型鋼板樁136根，單根鋼板樁長度24m。鋼板樁圍堰頂高程為3.0m，鋼板樁打入河床底以下16.87m。

鋼板樁圍堰內共有三道內支撐及圍檁，由上至下分別為第一層、第二層、第三層。第三層內支撐下緣距承臺頂面50cm，第三層與第二層內支撐及圍檁間中心間距310cm，第一層與第二層內支撐及圍檁間中心間距390cm。

3.3 鉆孔灌注樁基礎施工

3.3.1 水上工作平臺

水上施工平臺是為鋼護筒豎立埋設、鉆機鉆孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭設的，分為固定工作平臺和浮動工作平臺兩種。浮動工作平臺即利用浮體（船舶、浮箱）組成工作船，在其上搭設平臺，再于平臺上安裝沉樁設備，水中樁基施工的全部作業(yè)均在此平臺上完成。浮船式平臺自重輕，易拆裝，水陸運輸均很方便，缺點是它在沉樁全部作業(yè)過程中均受水位升降、水流速度的影響而浮動，作業(yè)時需嚴格控制其傾斜度才能保證沉樁的質量，所以，它的使用有較大的局限性；固定工作平臺以鋼管樁受力為主，鋼護筒受力為輔，并依靠鋼管樁間多道縱橫向聯(lián)結來保證其整體穩(wěn)定，平臺平面尺寸根據(jù)主墩承臺的大小及施工作業(yè)需要而定，為鉆孔樁本身施工和承臺套箱圍堰拼裝、下沉提供寬闊的作業(yè)面。水上鉆孔平臺通常采用與棧橋相同的結構，可與棧橋同步搭設。

3.3.2 鋼護筒埋設

施工工序為先在工作平臺安裝鋼護筒導向架，接著用振動錘振沉護筒，當護筒底部落床精確定位后，在水面用角鋼和圍堰壁焊接臨時固定。

護筒全部安放就位后，護筒之間再次用型鋼加固，使全部護筒連成整體。

水上工作平臺架設和鋼護筒埋設對水環(huán)境的影響與棧橋鋼管樁的影響相似，都是水下基礎打入及拔出引起周邊河床泥沙上浮，造成局部水體渾濁。

3.3.3 鉆孔

進行鉆孔作業(yè)前，需先進行泥漿的制備，然后根據(jù)不同情況選擇正循環(huán)鉆進或反循環(huán)鉆進成孔，整個鉆孔過程包括沖擊鉆進，沖抓鉆進，回轉轉進等步驟，均在鋼護筒內進行。泥漿是鉆孔灌注樁施工中的重要施工材料之一，起著平衡井壁壓力、冷卻鉆頭、懸浮鉆渣以及保護孔壁等作用。

在鉆孔鉆進過程中，鉆渣與泥漿混合物從孔內被砂石泵吸出，經(jīng)過過濾砂濾去顆粒較大的鉆渣或中、細砂顆粒后流入排漿槽內，從排漿槽流入沉淀池中，通過沉淀池對泥漿進行自然沉淀后，經(jīng)沉淀池與儲漿池的連接口中流入儲漿池，再從儲漿池利用泥漿泵送入泥漿旋流器中，濾掉特細的粉細砂顆粒，然后返回孔內。

3.3.4 清孔及吊放鋼筋骨架

鉆孔鉆至設計標高后便開始清孔，此時將鉆頭提離孔底 30 cm 左右空轉，然后根據(jù)泥漿比重情況，泵入相對密度和含砂率較小的泥漿或清水，直到孔內的泥漿比重達到 1.05 ～ 1.2，含砂率小于 4%。然后將符合工程質量要求的整體制作或分節(jié)制作的鋼筋骨架，用機械設備吊放進已經(jīng)清孔的鉆孔內。鋼筋籠骨架上端應設置四根吊環(huán)上穿鋼管，定位于鉆機平臺上，以保證有足夠長度的鋼筋嵌入系梁中。

3.3.5 灌注水下混凝土

所謂混凝土灌注即將符合設計配比要求的混凝土拌和物，通過剛性導管進行灌注。灌注過程中，應注意觀察管內混凝土下降和孔口返水情況，及時測量孔內混凝土面高度，正確指揮導管的提升和拆除，保持導管的合理埋深。在水下混凝土灌注過程中，應將孔內溢出的泥漿引流至適當?shù)攸c處理，防止污染水體。

4 結束語

隨著交通建設的不斷發(fā)展，鐵路的需求量不斷的加大，橋梁建設過程中對跨度的要求，大跨度的橋梁建設也是在不斷地創(chuàng)新，由最初的水中沉箱、沉井基礎發(fā)展到了管樁基礎以及各種組合的基礎建設，而且國內在采用的橋梁建設中大部分都采用的是大直徑的鉆孔灌注樁的施工方法，往往也是采用擴孔的方法來進行的，直徑可達到3～4m，這也標志著橋梁基礎工程施工技術得到了很大的發(fā)展。鉆孔灌注樁的施工過程中還應根據(jù)現(xiàn)場的位移以及沉降的觀測來進行施工，保證樁基在規(guī)定的范圍內綜合混凝土施工，提高工程施工質量。

參考文獻：

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[2] 劉自明.橋梁深水基礎[M].北京：人民交通出版社，2003