朱 奎
1 工程概况
1.1 设计概况
渝利铁路御临河双线特大桥中心里程为DK 28+836,桥梁全长 1684.73m,孔跨布置为:2-24m+2-32m简支梁 +(44+2×80+44)m连续梁 +40-32 m简支梁。其中 5号,6号,7号为水中主墩,为 16根 φ2.0m桩基础,桩长 11m～14m;承台长 16.1m,宽19.4m。
1.2 水文、地质
御临河为江北区与渝北区的分界,常年流水,枯水季节水深1.5m～2.5m,河面沿线路方向宽 120m,6号墩位于御临河河道正中间,墩中心距两岸均为 60m。地层岩性:上覆第四系冲洪积层,下伏泥岩夹砂岩、砂岩,河床裸露,无泥沙覆盖层。施工期间水面平均标高 164.3,河床底标高 162.5。每年 9月至次年 4月份蓄水期间水深 11m～14m,6月～8月份受夏季雨水影响,水位变化也有 2m～4m(164～168)。
2 施工方案的确定
2.1 围堰的选择
钢板桩围堰:河底为泥岩夹砂岩,质地较硬,且岩层裸露无泥沙覆盖层,钢板桩不能打入岩层中,所以不能选择钢板桩围堰。
水中钢围堰:由于钢围堰的设计加工需要2个月,钢围堰拼装的施工时间在5月底,这时御临河水面平均标高164.3,水深1m～2m,不能满足大型船只通行和浮吊的施工作业要求,钢围堰的运输必须考虑栈桥至墩位处;由于设计承台低于河床岩面以下,钢围堰定位、勘岩须筑岛;为保证钢围堰刃脚不被破坏,承台开挖必须进行浅孔小台阶控制爆破;钢围堰的接高必定给出碴带来难度,降低工效。进入9月份后还需考虑大型水中作业设备,施工准备工作多,成本巨大。
钢筋混凝土围堰:除接高采用模筑混凝土外,与钢围堰类似也需要铺设栈桥、筑岛、浅孔爆破、铺设作业平台等工序,工序较多、施工准备时间长、施工成本高,所以也不合理。
编织袋土围堰:施工时在围堰的内外侧堆码沙袋,内填粘土。减少施工工序,有效利用枯水期进行承台开挖和桩基础施工,满足安全和速度要求的同时也满足环保的要求,降低施工成本。
2.2 桩基成孔选择
钻孔:从工期角度:假如配备 4台钻机,钻孔5d,清孔以及浇筑混凝土1d,移钻机并作准备工作1d,即 7d一个循环,共4个循环28d;从场地角度:4台钻机最少需要蓄浆池2个,沉淀池1个,场地布置困难,泥浆处理需要成本大。
挖孔:从工期角度:16个孔全部同时开挖,24h循环作业,成孔80cm/d,11m桩长共需14d,能有效缩短桩基施工时间。
通过以上比较我们认为可以采用人工筑岛、承台整体爆破、桩基人工开挖方案,抢在6月份暴雨前完成了承台混凝土浇筑。
3 6号墩基础施工工期倒排
在选定了基础施工方案后,对御临河大桥6号墩基础施工所需完成工程量进行计算,并按工程量进行了工期倒排。
准备阶段从 2009年 3月10日开始,至5月31日前完成承台混凝土浇筑,工程进度推进时间表见表1。
表1 工程进度推进时间表
4 6号墩基础施工
4.1 栈桥设计及施工
考虑到河床宽度,筑岛后过水断面及土围堰堰体稳定,栈桥设计钢管桩基础,5跨共57m长、宽 4m,标高取 166.8(施工期间水面平均标高164.3),高出水面2.5m。为方便现场施工墩位处搭设钢管脚手架简易施工平台,钢管桩基础采用 6根 φ20钢管,20工字钢做垫梁,3根40工字钢做纵梁,汽车吊、装载机配合,2009年 3月 12日开始施工,3月 31日完成栈桥拼装(见图1)。
4.2 编织袋土围堰施工
共6.3万个编织袋,装载机运输,本环节以草袋堆码为主控因素(见图2),合理的人员配备及安排成为围堰施工的主控点,既要满足施工的要求,也要防止人员堆积造成浪费。围堰施工于4月 1日开始施工,4月20日完成围堰施工。
4.3 承台爆破及基坑清理施工
御临河双线特大桥 6号墩承台长 19.4m,宽 16.1m;河底岩层面至承台基坑底面最深 5.2m,最浅 4.3m,承台基坑采用潜孔钻一次整体爆破,内部沿承台宽度方向按 2m间距共布置 7排炮眼;沿长度方向按 3 m间距布置炮眼,且错位布置;承台边线按1m间距布置;孔径 110mm,孔深 5.3m～6.5m。在承台小里程右侧布置一个 2m×5m大小集水井,方便承台及桩基施工时抽水且不干扰基坑内部正常作业。
起爆顺序:如图3所示,爆破分别采用 1段、5段及 9段导爆管分段控制爆破。基坑采用两台 320挖机清理,其中一台下至基坑内倒运石方至围堰边,另一台挖机位于围堰上装车,采用拉土车运送至弃碴场。本环节于 2009年 4月 23日开始施工,于 2009年5月 5日完成整体爆破,于 2009年 5月 10日完成基坑清理。
4.4 桩基开挖施工
6号墩位于河道内,基础范围内岩石裸露,质地坚硬,施工过程中为解决桩基爆破有效进尺的问题,采用浅孔钻机在各桩中间预先施钻 φ110mm孔至桩底,其他炮眼围绕布置。实践证明此方法极大提高了爆破的有效进尺,原本钻眼 1.2m,有效进尺仅40cm～50cm提高到 80cm以上,提高了施工效率。
由于 16根桩基同时开挖,桩顶低于围堰顶 7 m,现场施工中采用 5副简易扒杆解决开挖石方转运问题,一台挖掘机和 25 t吊车解决开挖石方的垂直提升问题。本环节 2009年 5月11日开始挖孔,于 2009年 5月 28日完成所有桩基挖孔作业。
4.5 桩基混凝土灌注
桩基混凝土采用水下灌注,汽车泵泵送入仓。桩基混凝土灌注时根据桩基开挖完毕的先后顺序,避开爆破工序,利用出渣时间进行桩基混凝土灌注。这样在最后桩基开挖完毕时,16根桩基仅 3根未灌注,为基础早日出水面压缩了时间。
4.6 承台钢筋绑扎、承台混凝土浇筑
承台钢筋由上至下分为四层,底层钢筋施作完毕后,搭钢管架至上层钢筋网位置,调整水平定位钢管的高度,使顶层钢筋位置在允许偏差之内,全部钢筋绑扎完毕后拆除部分钢管,未拆除部分作为循环水管加以利用。混凝土灌注过程中对堰体周围渗水处要不间断抽水,混凝土缓凝时间在 12h以上,由渗水量较小处向较大处分层浇筑,于 2009年 6月 10日 ～16日完成混凝土浇筑。
5 结语
1)充分掌握河道水文资料,了解当地气候条件是制定水中墩施工方案的关键。渝利铁路2009年年初上场时御临河桥位处水深 10m,设计为钢围堰基础施工方案,由于三峡大坝是第一年进行试验性蓄水,当进入 3月份后,水位就已提前两个月降至 165左右,我部根据从三峡枢纽建设运行管理局了解到蓄水方案后果断对原设计方案进行了优化,是本桥施工的关键。
2)围堰内填土施工要连续,受天气影响停顿后要将端头受冲刷部分挖除,避免细颗粒冲走后,形成渗漏带。
3)本桥 6号墩基础承台采用潜孔钻一次爆破开挖,桩基利用潜孔钻钻孔后形成的临空面提高爆破有效进尺,缩短了施工时间,为方案成功实施提供了保证。
4)为保证河道有效过水断面,钢栈桥和堰体高度定位在 166.8,进入 6月份降雨后洪水涨幅在 2m～4m,在进行承台钢筋绑扎、混凝土浇筑施工时洪水会超过堰体,6号墩承台施工就是在桩基混凝土浇筑后,避开两次洪峰后进行的施工。
5)整个 6号墩基础施工强调工序时间受控,这对项目管理人员现场经验、施工人员熟练程度有一定要求。
[1] 赵 斌.陡坡裸岩河床水下桥梁基础施工[J].山西建筑,2009,35(14):314-315.
