桥梁深水基础施工技术浅述

摘 要：深水基础的施工一直是深水桥梁施工中的重点和难点,是深水桥梁施工中制约工期的主要因素.随着经济的发展,大型深水桥梁建设逐渐增多,深水基础的施工技术水平亦有了突飞猛进的发展.

关 键 词：桥梁；深水基础；施工技术

前言：随着跨越大江大河工程不断增多,大型深水桥梁建设逐渐增多,桥梁深水基础施工的主要特点：水深流急、高差大、桩基嵌岩、深河床冲刷大、水文条件复杂、技术含量要求高等,给桥梁深水基础施工带来非常大的难度.本文就湖北宜巴高速第18合同段香溪河特大桥深水基础施工中所积累的经验,对桥梁深水基础施工的技术进行总结,与同仁参考和探讨.

1.香溪河特大桥基本情况

香溪河特大桥跨越长江的主支干流香溪河,水深平均40m,最大水深45m,桥面与水面高90m.桥梁桩基66m,其中嵌岩12m,主墩4个承台,每个承台9棵桩.香溪河特大桥为T型钢构3跨,主跨170m,边跨90m.该桥的施工重点和难点是深水基础施工.

2.施工准备工作

⑴施工前,应准备必要的工程资料包括：水位地质资料；施工机械的技术性能资料；桩基钢筋砼所用建材的质检报告.

⑵桩位测量放样.根据设计图和有关测量成果资料进行桩位测量放样,并将开工报告和测量结果报监理工程师.

⑶施工场地准备.场地为深水,但水流平稳,水位升降缓慢,钻机拟设在组合船舶或浮箱上,然后锚固稳定,避免造成偏位、斜孔或其他事故.

⑷制定质量保证措施.在桩基施工前,应制定可行的质量保证措施,至少包括：1）编制相应的工艺措施,制定紧急情况下钻孔或浇筑混凝土等关键工序被迫中断时的应急措施.2）确保钻孔工序连续、快速作业,尽量缩短成孔与灌孔时间间隔.3）认真核对地下腐蚀环境情况,对有腐蚀环境影响的地段,必须按设计要求或制定桩基混凝土防腐性能的保证措施.

⑸制定环保、文明措施.对钻孔泥浆的排放和运输,以及钻孔对地下水和当地河流的影响,要制定预防措施.施工现场应悬挂工程标志牌,安全生产宣传牌等.

⑹安全措施.制定严密的安全措施,编制专项安全方案并报批、评审通过后实施.配备专职安全员对施工全过程进行施工安全巡查,确保施工、用电安全.

3.桥梁深水基础施工技术

3.1桥梁工程深水基础的钢围堰施工技术

在桥梁工程中运用钢围堰施工技术对深水基础进行建造,应先熟知该项技术的实际施工工序和具体工艺流程,并且要能够运用自如,以确保施工质量符合有关规定的要求.

⑴制作与运输钢围堰.在制作钢围堰过程中,应充分考虑到内外之间存在的水位差异,必须保证制作的钢围堰强度与刚度满足以下几点要求：①可以负荷沉陷时内外所产生的水位差异；②实施吸泥作业时内外形成的压力差异；③采取钻孔桩施工作业时其平台与钻机之间发生的荷载等.针对以上几点要求,通常会将钢围堰设计成双壁钢围堰,以便在施工过程中阻挡水源靠近,并且还可以当成是承台混凝土的主要外膜结构.

⑵接高钢围堰,做好定位着床工作.钢围堰的制成品运送到实际施工场地时,应先展开首节拼装活动,接着利用浮吊将拼装好的钢围堰吊人深水中进行综合定位,随后利用潜水泵把适量水注人到钢围堰的舱内,使其能够安全稳定的向下沉降,待钢围堰沉降至相应高度时,可采取节间焊接措施,顺利完成接高工作.钢围堰完成接高工作后,可实施定位着床工作,首先将导向船装置在其两侧,再利用导向船原有的拉揽对钢围堰的具体平面位置进行适当调整,通过预偏着床形式进行定位着床,避免产生冲淤变化,若施工环境不可能产生冲淤变化,可通过精确着床形式进行定位着床.

⑶采取吸泥处理措施.钢围堰做好覆盖层后,开始逐渐沉降时,必须立即采取吸泥处理措施,有利于减少围堰内实际泥面的高程,同时降低沉降过程中的摩阻力.为了防止出现翻砂情况,沉降过程中的吸泥工作时必须要保持内外之间的水位平衡,尽可能确保刃脚低于附近泥面高程.沉降时实行的吸泥处理措施,因受到摩阻力的影响,所以大大增加了沉降难度,针对该情况应把适量的水下混凝土完全灌人隔舱内,促使钢围堰的沉降系数得到有效提高,或者是将适量水注人隔舱内,以此来提高实际沉降速率.

⑷封底与封堵钢围堰.待钢围堰沉降到规定位置后,可实施封底浇筑工作,首先在其抛填块石与沙袋对刃脚进行有效封堵,除了可以防止深水水流冲蚀封底部位的混凝土外,还可以避免混凝土渗透出围堰.顺利完成封堵后,开始对钢围堰展开封底工作,运用整体浇筑措施进行封底,先浇筑四周,再浇筑中部区域,最后由低至高对钢围堰进行全面封底.

⑸拼接组装钻孔平台,做好灌注桩施工.钢围堰顺利完成封底施工后,开始拼接组装钻孔平台,同时采取钻孔灌注桩施工.待围堰沉降到规定位置后,搭建并设置好钻孔平台,成功钻孔后立即建造封底承台.

3.2桥梁工程深水基础的钢套箱施工技术

⑴拼接组装首节钢套箱,做好定位工作.在海边或是江边的陆地上拼接组装好首节钢套箱,接着对导向船与定位船进行拼接组装,将抛锚钉、导向船和定位船有效连接起来,建立完善的导向船定位体系,然后把首节钢套箱放置到导向船体系内,利用船体、拉揽以及限位护舷将其完全牢牢固定.

⑵接高钢套箱.把适量水灌注到钢套箱对应的隔舱内,使其逐渐向深水处沉降,同时按照实际情况调整好拉揽状态,以便对钢套箱沉降动态进行有效控制,确保其能沉降到规定位置,然后在沉降过程中快速按要求对钢套箱进行接高.

⑶装置箱顶平台,做好钢护筒插打的定位.在箱顶装置平台导向和限位设备,在没有风浪的条件下选取最佳桩位,接着实施下方与插打钢护筒工作,最后将适量水注入钢套箱内,使其在已定位好钢护筒上吊挂.

⑷做好桩基施工与钢套箱封底工作.凭借已定位好的钢护筒对桩基进行定位和施工,待成桩强度符合有关规定的标准后,将悬吊系统装置在封底,然后对封底部分区域进行混凝土浇筑,使其强度达到有关规定的要求,接着插打剩下的钢护筒,最后完成桩基施工以及整个钢套箱的封底.

4.桥梁深水基础施工存在的问题

由于深水桥梁正向大跨度发展,大直径钻孔桩基础已普遍应用.从近几年的大跨度桥梁的设计来看,其桩径一般都在3.0m以上.水上设备缺乏.部分铁路舟桥器材可作为水上施工的设备,但由于舟桥器材自身的局限性,其抵御高流速、大风、大浪以及潮汐的能力都较弱,只适合水较浅的水域,限制了参与深水桥梁建设的机会,没有大型水上设备,成为在投标阶段就难以逾越的一大障碍.水上施工技术工人严重匮乏.从桥梁的施工技术来看,水上施工以及基础施工是技术含量较高的专业,对操作及管理人员也提出了更高的要求.施工设备的配备及管理存在诸多困难.首先,由于水上设备购置费用巨大,单凭某一单位购置是难以实现的；其次,由于水上设备具有维修、使用专业化高的特点,并且需要在通航的水域存放,以舟桥处的现有器材（适应浅水基础施工）为基础,根据深水桥梁建设的长远目标,缺少一些必要的大型水上施工设备,不能形成配套的水上施工设备；最后,缺少舟桥处的水上设备管理经验,不能对设备统一调度.

5.结语

目前对于桥梁深水基础施工技术还是个难题,桥梁深水基坑施工的技术还不成熟.因此在施工中必须对钻孔桩施工进行严格的过程控制,采取切实的管理措施和技术措施对各工序严格控制,以确保优质、高效地完成钻孔灌注桩基础的施工.

[3]王剑亮,赵建刚,桥梁深水基础施工技术研究[J],《价值工程》2012（18）：92-93.