武勝嘉陵江特大橋深水基礎施工技術

黃瓊安

（四川路橋橋梁工程有限責任公司，610000）

武勝嘉陵江特大橋深水基礎施工技術

黃瓊安

（四川路橋橋梁工程有限責任公司，610000）

本文介紹了武勝嘉陵江特大橋水下鉆孔灌注樁、承臺施工的要點關鍵詞：武勝嘉陵江特大橋；鉆孔樁；承臺；鋼吊箱；施工

一、工程概況

武勝嘉陵江大橋，屬省道304線重點控制性工程，主橋設計為雙主跨170m、邊跨90m連續剛構，橋梁總長為743米，總造價約1.6億元，主墩墩身采用雙實心薄壁墩，墩高約30米，大橋的施工難點在于主橋主墩和交界墩的深水基礎的施工。

橋型布置圖

武勝嘉陵江特大橋設3個主墩，2個交界墩，基礎均采用分幅式設計，其中3#交界墩和6號主墩位于靠近南北兩岸的淺水區，4#、5#主墩位于嘉陵江中間深水區。

每主墩左右幅分別布置為3×2φ2.5m群樁，分幅設置承臺，承臺平面尺寸為15m×10m，高為5m，兩分幅承臺間凈距為1.65m，承臺設計為C30砼。

二、主要施工技術

1、施工工藝

武勝嘉陵江特大橋主橋的主墩和一交界墩在深水庫區中, 均為鉆孔灌注樁基礎，樁長約40米；水深最深達14米（勘測水位時）。根據橋址處的水文、地質及周圍環境情況，在主橋的下游側布置浮式棧橋，棧橋上主要安放電纜、混凝土輸送管。在兩岸各設一座靠岸碼頭，通過碼頭將材料、設備等轉至船上，送到水上施工平臺。本橋鉆孔樁施工均采用水上平臺法作業。4#、5#承臺采用內置鋼吊箱的方式施工。

2、主要項目施工

2.1 河床面測量和清理

通過對河床面的測量，更好地掌握河床基面的具體情況，如若實測情況與設計圖有偏差，則需要采取措施進行清理整平，通過放樣確定需平整河床的范圍并在該范圍內測定平均水深，將砂石采掘船的掘料斗底面調整至平均標高上，驅動拖輪，使采掘船在該范圍內來回航行，以達到平整河床基面的目的。

2.2 浮式導向平臺設計及施工

2.2.1 導向船的選用與改造

初步確定導向平臺分配至每艘船上的荷載約為150T，通過對比選擇，選定的四艘船的載重能力均在450噸以上， 選用的各導向船龍骨分配均按照承受均布荷載考慮，而本工程所設計的導向平臺在門式剛架兩立柱區域受力較為集中，因此需對船體龍骨進行加強。

對導向船需將其貨艙頂面局部開洞，對船體底龍骨進行加密，然后在上面重新安裝型鋼組焊的桁架，桁架底面與船體原有橫向龍骨焊接為整體，頂面另行設置橫撐及斜撐。其中新加桁架上下弦桿為I25B工字鋼，立柱為2[20和2[10槽鋼，斜桿為[10，頂面及底面橫向聯接均采用[16B槽鋼，空間斜撐采用[10槽鋼。

2.2.2 導向平臺整體布置

一個主墩導向平臺主要由導向船（兩條）、錨固調節系統、門式剛架（兩座）、天車、操作平臺組成，各組成部分的布置原則如下：

（1）導向船：兩條導向船均順水流方向布置，兩導向船軸線距為24米。

（2）錨碇調節系統：根據導向平臺錨碇的設置，每條導向船上需設置兩套錨碇系統。在上游側（主錨端）、下游側（尾錨端）分別設置一臺5T卷揚機，上游側卷揚機主要負責主錨、上游側邊錨的收放，下游側卷揚機主要負責尾錨、下游側邊錨的收放。

（3）門式剛架：每個導向平臺上設置兩座門式剛架，門式剛架沿橋縱向（垂直于船體）設置，兩門式剛架橫向間距為24米。

（4）龍門吊：每個導向平臺上安裝一龍門吊，用三角架做主梁，主梁跨徑為24米。

（5）操作平臺：為進行護筒導向及便于施工操作，在兩門式剛架中間設置操作平臺，平臺直接放置在從導向船底立起的桁架上，在所有樁位鋼護筒范圍內滿布。

2.2.3 錨碇系統

（1）主錨布置：兩主墩均在上游布置12個15T鋼筋混凝土錨碇作為主錨，主錨拋放距離取120米，主錨繩采用6×37-φ28鋼繩。

（2）尾錨布置：兩主墩尾錨均采用4個15T鋼筋混凝土錨碇，錨繩與主錨同，尾錨拋放距離確定為120米。

（3）主墩邊錨：邊錨錨碇與主錨碇同，每導向平臺設8個，每條導向船上設兩個，錨繩在船底交叉布置，拋錨距離為100米，錨繩和主錨相同。

2.2.4 門式剛架

門式剛架是水上門吊的傳載結構，同時兼作兩導向船連接梁，沿橋縱向布置兩座，每座門式剛架由主縱梁、弱側立柱、懸臂側立柱組成。

門式剛架主縱梁為2m×2m截面的組合桁架梁，由萬能桿件拼裝成形，主墩主縱梁受導向船中心距的影響，設計為38米。主縱梁上下弦桿均為2N1（對角布置），水平橫桿及豎腹板均為2N4，豎向斜桿設計為2N3，水平斜桿設計為2N5，空間斜桿設計為N5。

門式剛架兩立柱均為2m×2m截面的組合桁架柱，由萬能桿件拼裝成形，柱高均為16米高。柱底部采用N21支承靴，支承在船上墊梁頂部，支承靴、墊梁、船體之間均需焊接牢固。

2.2.5 水上龍門吊

（1）門式剛架調平后，在主縱梁各節點位置安反6號及軌道。

（2）軌道與門式剛架間采用U形環進行連接，并設置限位板，防止龍門吊行走時軌道移位。

（3）龍門吊橫梁分片拼裝后采用25T吊車吊裝，每片吊裝到位后即采用U型環對其進行鎖定，并設置臨時支撐確保其橫向穩定，待四片主梁均吊裝到位后，進行位置調整并鎖定U型環。

（4）在已安裝到位的龍門吊主橫梁上依次安裝行走軌道、天車及電動葫蘆，從而完成整個龍門吊的安裝工作。

（5）龍門吊安裝完成后，在跨中段進行行走及試吊。

2.2.6 操作平臺

因門式剛架及龍門吊均高出水面較多，鋼護筒下放時施工人員無法直接進行安裝，故設置操作平臺，其設計及施工要點如下：

（1）操作平臺主梁沿縱向布置，設計為單層單片三角架，其橫向單距依序為475cm、575cm、575cm、475cm，縱向跨徑與門式剛架跨徑同，操作平臺主梁下弦標高按低于護筒頂面適當高度設計。

（2）操作平臺主梁通過船頂墊梁、操作平臺托梁支承于導向船上，其兩端支承線與導向船中心線重合，船頂墊梁焊接于船頂面，操作平臺托梁與墊梁間采用螺栓連接，操作平臺托梁與主梁三角架之間采用U形環鎖扣。

（3）操作平臺主梁頂面布置[16槽鋼作為操作平臺橫向分配梁，以5cm厚優質木板作為操作平臺面板。

（4）操作平臺移位：考慮鋼護筒的下沉需要振動錘的輔助，而振動錘的尺寸較大，所以操作平臺和導向型鋼要方便移動。

2.3 鋼護筒支承鉆孔平臺的設計及施工

2.3.1 鋼護筒設計

（1）鋼護筒設計所考慮的因素

①樁基直徑為2500mm，護筒直徑應略大于該尺寸（考慮2700mm）；

②因水流流速導致鋼護筒在下放過程中可能有傾斜，但本工程因位于庫區，流速較低，故此值并不會太大，并且此誤差可由現場試驗預偏量確定；

③因采用浮式平臺，操作中平臺可能會出現小量的水平位移，故需適當加大鋼護筒；

④因河床面并不十分平整，鋼護筒長度需能進行調整；

⑤本工程的鋼護筒在樁基施工過程中具有承受護筒頂施工荷載的功能，故其壁厚需作適當加厚（考慮使用20mm的鋼板卷制）；

（2）鋼護筒設計要點：

①鋼護筒分段：將鋼護筒分為頂端段、標準段、刃腳段分別進行加工。。

②鋼護筒聯接設計：鋼護筒間采用焊接，在聯接時首先對環向焊縫進行焊接，然后將外表面打磨平整，貼焊環向板。

③頂端段護筒設計：上兩段筒身采用20mm鋼板卷制成形，在頂端30cm范圍內設置一道頂端加強箍，加強箍采用10mm鋼板卷制成型并與筒身焊接為整體。

④標準段護筒設計：筒身采用20mm鋼板卷制成形，在筒身中段每道環向焊縫處設置一道加強箍，加強箍采用10mm鋼板卷制成型并與筒身焊接為整體。

⑤刃腳段護筒設計：刃腳段護筒長度為樁位處護筒總長度減去頂端段及標準段長度，筒身設計同標準段護筒，在護筒底30cm范圍內設置刃腳加強箍，該加強箍采用10mm鋼板卷制成型并與筒身焊接為整體，其下端采用雙坡口的設計。

2.3.2 鋼護筒安裝

（1）運輸鋼護筒的駁船駛至導向平臺門式剛架懸臂端后，將運輸船與導向平臺間采用尼龍繩進行臨時系結。

（2）將龍門吊行走至懸臂端后，兩吊點進行鋼護筒起吊，起吊時應先將鋼護筒由水平放置提升為豎直放置，然后方能起吊。

（3）每根護筒安裝順序：刃腳段護筒吊運---各標準段護筒吊運及拼裝---頂端端護筒吊運及拼裝---護筒拼裝完成后整體下放---護筒位置調整及鎖定---進入護筒橫撐及牛腿焊接。

（4）護筒的導向架：護筒下放時的導向通過在操作平臺主梁上設置限位橫桿進行確定。限位上橫桿采用I25B工字鋼，設置于操作作平臺主梁頂面；限位下橫桿采用[16B槽鋼，設置于操作平臺主梁下弦桿頂面。

（5）護筒位置調整及豎直度測量：護筒下放時先在設計位置上游約10cm位置下水，著床前對護筒頂端位置進行測量，若存在大于5cm的偏差，則提升出水重新下放。頂面中心位置的測量采用全站儀進行，豎直度的測量采用對護筒頂面進行高程測量推算傾角的方式進行，護筒的豎直度按嚴于規范（5‰）的要求控制，以確保樁基的豎直度。在鋼護筒平面位置及豎直度均滿足規定時，對鋼護筒位置進行鎖定。

（6）鋼護筒在定位完成后需進行振動下沉。在鋼護筒位置確定后，在護筒頂安裝夾具及振動錘，夾緊護筒后，放松吊點開始振動。振動過程中需隨時保持吊點放松，并觀察鋼護筒豎直度、平面位置，一旦護筒發生傾斜、偏轉則立即停止，校正并進行有效導向后方可繼續振入。當鋼護筒連續2min均不再下沉，且振動錘達到最大激振力后，即可終止振動，使用吊點拆除振動錘并對護筒頂進行定位。

2.3.3 鋼護筒頂端聯接設計與施工

（1）鋼護筒頂端聯接

采用鋼護筒上設置鉆孔平臺的方案，頂端連接尤其重要，因此設置了包括縱向牛腿、縱向平聯、縱向斜撐、橫向牛腿、橫向平聯、橫向斜撐六個部分的聯接體系。

（2）鋼護筒縱向牛腿布置

①鋼護筒縱向牛腿焊接在各鋼護筒的橫軸線上，每個鋼護筒上對稱焊接兩組。

②縱向牛腿由兩片12mm厚肋板、兩片16mm厚肋板、一塊16mm厚水平鋼板組成，其作用是支撐縱向主梁，同時作為橫向平聯及橫向斜撐焊接點。

（3）鋼護筒橫向牛腿布置

①鋼護筒橫向牛腿焊接在各鋼護筒的縱軸線上。

②橫向牛腿和縱向牛腿結構相同，其作用是支撐橫向主梁，同時作為縱向平聯及縱向斜撐焊接點。

（4）鋼護筒橫向平聯、橫向斜撐布置

①鋼護筒橫向平聯設計為2[32B槽鋼，兩端均焊接于同一橫軸線上的相鄰縱牛腿中肋板上，兩槽鋼背向設置，以便焊接。

②橫向斜撐設計為[16槽鋼，兩護筒間設置交叉斜撐。其下端與鋼護筒間采用銷接，即在鋼護筒加工時，在預定位置設置聯結板，聯結板上預留銷孔，在鋼護筒安裝時將一根長6米的[16槽鋼端部鏜孔并與聯接板銷接在一起，為方便護筒下放，將[16槽鋼轉為豎直狀態固定于護筒上。待鋼護筒著床后，將[16槽鋼向下轉動，根據與相鄰一組縱向牛腿的交點位置確定所需長度，按需要長度進行切割后，進行焊接，從而完成斜撐安裝。為保證同一聯接位置的兩根斜撐均能安裝到位，[16槽鋼背向設置。

（5）鋼護筒縱向平聯、縱向斜撐布置

鋼護筒縱向平聯與縱向斜撐設計與橫向相仿，于此不再重復。

2.3.4 鉆孔平臺形成

（1）鋼護筒聯接系統施工完畢、鋼沉箱下放后依次進行平臺縱向主梁、橫向主梁、分配梁的安裝，縱、橫向主梁均為2I45B工字鋼，分配梁為I25B工字鋼，均由運輸船運輸到位，使用龍門吊進行安裝。

（2）給橫向主梁安裝到位后，在鋼平臺四角拉設下拉纜，下拉纜的錨碇同導向船錨碇，錨繩同邊錨錨繩。拉纜收錨采用5T手拉葫蘆。

2.4 樁基施工

兩主墩平行施工，每墩位共12根樁基，考慮按梅花布置分兩批次進行施工，考慮橋位下游是武勝城區的取水源，所以特制泥漿循環系統，以確保不影響下游水質，施工過程除鋼筋籠的安裝采用水上龍門吊以外，其余工序和常規的鉆孔灌注樁相同。

2.5 承臺施工

2.5.1 鋼吊箱設計概況

4、5#主墩鋼吊箱支架系統均由2I25型鋼立柱，2I45工字鋼上承重梁，Φ32精軋螺紋鋼吊桿，2I25下承重梁組成。底模采用15cm厚C30鋼筋砼預制板，側模采用墩身大塊鋼模及2[20背枋，模板采用螺栓連接，中間夾膠皮防水處理。側模安裝好后，澆筑100cm厚的C25封底砼。

2.5.2 施工工藝流程

（1）吊箱型鋼立柱預埋

主墩樁基澆筑時，在墩頂預埋I25作為承臺吊箱系統的型鋼立柱，支墩長3m，預埋時埋入樁頂約0.5m。

（2）鉆孔平臺的拆除

當所有樁基都澆筑完成后，將對平臺進行拆除，拆除時注意對型鋼的保護，割除時按承臺吊架系統的拼裝尺寸來考慮，也可以考慮平臺的拆除和吊架的安裝同步進行。

（3）吊掛系統安裝

主墩承臺作業面清理完畢后，首先將2I25下承重梁臨時錨固在鋼護筒上，焊接2cm厚型鋼立柱端承板，并將其頂面調至為統一標高。再利用導向平臺起重系統安裝2I45上承重梁，焊接[16橫向支撐，使之形成框架。承重梁安裝完成后，安裝Φ32精軋螺紋鋼筋吊桿及2I25下承重梁，在下承重梁底面吊桿處焊接一個JM32限位裝置，這樣即方便吊桿安裝及底模高程的調節，也便于預制板的安裝及后期吊箱系統的拆除。

（4）底模安裝

主墩承臺底模采用吊掛15cm厚鋼筋混凝土預制板，預制板采用C30混凝土預制。

（5）側模安裝

底模安裝完成后，開始安裝承臺側模板。側模由大塊鋼模板改制組成，模板高6.5m，模板的固定采用拉撐結合的方式來完成，模板拉桿采用Φ20的鋼筋制作，拉桿采用對拉的形式。

模板安裝時要嚴格控制模板線型及豎直度在規范規定范圍內，并保證接縫嚴密不漏漿。模板面板應涂抹脫模劑，脫模劑應按產品說明書使用，涂抹均勻，保證砼外表美觀。模板的安拆采用人工配合導向平臺起重設備完成。

（6）封底混凝土澆筑

封底混凝土灌注是吊箱施工成敗關鍵，針對水位深、灌注面積大等特點，在側模安裝好后，再次檢查承臺的平面結構尺寸及平面坐標位置，全部滿足設計規范要求后，采用泵送混凝土導管多點快速灌注；坍落度控制在18～20cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的流動性和延長混凝土的初凝時間。混凝土封底厚度采用100cm。待強后，對封底砼的標高進行復測，檢查偏差是否在+20mm以內，滿足要求報監理工程師復核無誤后，進行下一步工序的施工。

（7）第一層承臺施工

按常規方式施工第一層承臺。

（8）吊掛系統拆除

第一次承臺混凝土澆筑達到養期后，開始拆除承臺吊箱系統。將下承重梁臨時錨固,先拆除吊桿，然后用卷揚機牽引慢慢將2I25下承重梁拖出，最后利用導向平臺的起重系統將2I45上承重梁拆除。

（9）第二次承臺混凝土澆筑

在吊架系統拆除后，進行施工縫處理，然后再次檢查承臺鋼筋和各種預埋件的預埋，所有準備工作完善后按澆筑第一層混凝土相同的方式澆筑第二層混凝土，澆筑到承臺設計頂標高后對其表面進行磨光處理。

（10）承臺模板拆除及混凝土養護

三、幾點體會

1、武勝嘉陵江特大橋主墩位于嘉陵江流域的武勝段深水庫區，具有水深較深，枯水期水流流速小等特點，針對大橋施工進場時間晚、工期非常緊等情況，結合橋位處河床覆蓋層情況采用了浮式龍門吊配合安裝鋼護筒，鋼護筒獨立支撐鉆孔平臺施工樁基礎、內置鋼吊箱施工水中承臺的施工工藝，通過實施發現該方案比較適合內陸庫區深水基礎的施工。

2、鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的，其施工過程無法觀察，施工中任何一個環節出現問題，都將直接影響到整個工程的質量和進度，甚至給投資者造成巨大的經濟損失和不良的社會影響。因此，要求基礎施工隊伍在施工技術措施上要落實，并加強施工質量管理，密切注意、抓好施工過程中每一個環節的質量，必須將隱患消除在成樁之前。

3、鋼吊箱定位控制要精確，固定要牢固，防止吊箱下沉和滲漏，封底砼施工是鋼吊箱施工的關鍵工序。

[1]中華人民共和國行業標準．公路橋涵施工技術規范；

[2]周永興，何兆益，鄒毅松等編著．路橋施工計算手冊；

[3]公路施工手冊《橋涵》（下）．北京：人民交通出版社；

[4]楊文淵，徐犇編．橋梁施工工程師手冊．北京：人民交通出版社；

[5]桂業昆，邱式中 編．橋梁施工專項技術手冊．北京：人民交通出版社。

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