陳昌武，劉朝芝，羅昌宏，代筠杰

（1.襄樊市交通規(guī)劃設(shè)計院，湖北襄樊441000；2.滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部，湖北恩施445000；3.華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北武漢430074）

1 概述

1.1 全橋概況

丹江口二橋是湖北省丹鄖公路上的重要橋梁，也是連接丹江口市江南和江北的重要樞紐。位于丹江口水庫大壩上游7.3 km處，水庫常年水深40～50 m，橋位處上下游約長3.5 km區(qū)段為肖河谷地段，距丹江口市城區(qū)約6 km。全橋采用88 m+150 m+150 m+88 m單箱單室三向預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁跨越水庫，全橋下部結(jié)構(gòu)為0#、4#肋板臺和1#、2#、3#高樁承臺,雙柱薄壁橋墩。橋型如圖1。

1.2 2#主墩基礎(chǔ)工程概況

2#主墩所在位置處于河床的谷底，覆蓋層由淤泥、細(xì)砂、卵石層構(gòu)成。其中淤泥為新近淤泥，厚度為2.5～2.8 m；細(xì)砂為松散狀，厚度為3.5～3.8m；卵石層為稍密和中密狀態(tài)，厚度為3.5～3.9m，粒徑大部分在30～70 mm，最大的大于200 mm。橋墩高27.446 m，樁底標(biāo)高76 m，承臺底標(biāo)高為140.0 m，由9根φ2.0 m鉆孔灌注樁和厚度為3m的承臺組成，樁長64.0 m，嵌巖深度11.0 m，下伏持力層基巖呈東南～西北方向傾斜，主要為微風(fēng)化硅質(zhì)細(xì)晶灰?guī)r。巖石密度2.62～2.84 g/cm3，飽和極限抗壓強(qiáng)度 21.69～117.5 MPa。橋墩庫底標(biāo)高95.18 m，預(yù)定最高通航水位168.23 m，常年10月高蓄水位155.23 m，冬春低蓄水位137.23 m。

2 施工工藝

2#墩施工平臺方案采用鋼護(hù)筒受力的方案，力求在保證平臺安全穩(wěn)定的情況下減少投資，降低施工難度。鉆孔平臺采用浮式龍門搭設(shè)，9根鋼護(hù)筒直徑2.3 m、壁厚12 mm，鋼護(hù)筒下口穿透覆蓋層處的鋼板厚度14 mm，長11 m。鋼護(hù)筒采用90 kW沉拔錘打入覆蓋層，底部支撐于基巖表面。

采取先鉆中間孔，后鉆四邊孔，最后鉆四角孔的施工順序?qū)ΨQ平衡施工，確保鉆孔平臺的穩(wěn)定與安全。

平臺采用φ400 mm鋼管作為橫向聯(lián)系，橫向聯(lián)系施工三層，第一層頂面標(biāo)高137 m，第二層頂面標(biāo)高138.2 m，第三層底面標(biāo)高143.8 m。為防止鋼護(hù)筒不均勻沉降引起平臺結(jié)構(gòu)上變化，在鉆中心孔（5#樁）處，二、三層平聯(lián)之間增加φ400 mm鋼管做為斜向支撐，以加強(qiáng)鋼護(hù)筒整體剛度，同時鉆孔平臺頂面采用貝雷作為分配梁將鉆機(jī)的集中荷載分配到多個鋼護(hù)筒；鉆中心孔的同時進(jìn)行其余各護(hù)筒內(nèi)的清孔，澆注適當(dāng)?shù)目變?nèi)混凝土，作為鉆孔時的找平混凝土，同時防止鋼護(hù)筒下口位移；在完成5#樁混凝土澆注，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，澆注一層鋼筋混凝土（50 cm厚）作為封底，用以增強(qiáng)鉆孔平臺的整體性。圖2為平臺示意圖。

3 保證平臺穩(wěn)定的措施

2#墩樁孔平臺頂面標(biāo)高定為黃海高程145.3 m。為了保證鉆孔平臺的穩(wěn)定，采取以下措施：

（1）鉆、沖孔順序的安排：為了保證平臺的穩(wěn)定性，采用中心鉆孔的方案，首先利用鉆機(jī)鉆中心孔，利用普通四周的鋼護(hù)筒與鋼管樁作為鉆孔時抗傾覆和抗扭轉(zhuǎn)的護(hù)樁，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算，鉆孔平臺滿足要求。施工過程中應(yīng)保證貝雷平臺、軌道有效傳遞鉆機(jī)扭矩，對軌道、貝雷平臺進(jìn)行限位，并觀察其變形。

（2）利用振動錘將鋼護(hù)筒打至巖石頂面，確保5#樁穩(wěn)定后，利用鉆孔機(jī)將其余8根護(hù)筒內(nèi)部的覆蓋層清除。在清除完覆蓋層后，澆注封底混凝土，封底混凝土厚度高出護(hù)筒底口1.5 m。

（3）鉆孔平臺設(shè)置三層橫向聯(lián)系，下層橫向聯(lián)系標(biāo)高定為頂面標(biāo)高137 m，中層橫向聯(lián)系設(shè)在138.5 m，上層橫向聯(lián)系頂面標(biāo)高設(shè)在143.8 m，將來水位上升后接長鋼護(hù)筒，并利用貝雷片架高鉆孔平臺標(biāo)高至148.5 m。上、下層橫向聯(lián)系均采用φ40 cm以上鋼管，斜撐設(shè)置在中、上層橫聯(lián)之間。

（4）采取檢測監(jiān)控措施：該橋的施工關(guān)鍵在于2#墩中心樁基礎(chǔ)能否安全順利施工，為了保證鉆孔平臺的安全，應(yīng)采取有效的監(jiān)測監(jiān)控措施，對平臺的變形進(jìn)行控制。平臺的控制點應(yīng)設(shè)在四個角點鋼管樁上，根據(jù)通視情況在現(xiàn)場選定。測量初始值（水平位置、標(biāo)高），同時在鉆機(jī)上設(shè)定標(biāo)高控制點。測量控制的頻率按照以下情況來具體考慮，對于關(guān)鍵工序（如：鉆機(jī)開鉆、鉆入巖面、鉆孔遇到傾斜面、破碎帶等）應(yīng)加強(qiáng)觀測，觀測頻率為8 h一次。若測量結(jié)果正常，可適當(dāng)降低測量的頻率至24 h一次。

（5）鉆孔過程中應(yīng)該注意鉆機(jī)開孔時采用小驅(qū)動，測量人員對鉆機(jī)的晃動，平臺的變形進(jìn)行測量，確定平臺的穩(wěn)定狀態(tài)。鉆孔還應(yīng)注意采用大配重、小進(jìn)尺的方法，確保鉆桿順直，減壓鉆進(jìn)。

（6）鉆孔平臺上應(yīng)設(shè)置明顯的標(biāo)志標(biāo)牌，晚上應(yīng)有反光標(biāo)志或照明標(biāo)志，確保過往船舶不會碰撞平臺。對于拋錨風(fēng)繩，應(yīng)在水面以下3 m以外的區(qū)域設(shè)置明顯的通航標(biāo)記，并通過港監(jiān)和水上派出所共同發(fā)布通告，要求過往船只在通過2#墩鉆孔平臺時減速行駛，減低波浪的影響。

（7）鉆孔平臺頂部順橋向各設(shè)置2道纜風(fēng)繩，同時浮式龍門船體通過導(dǎo)鏈葫蘆與其聯(lián)系，確保鉆孔過程中鉆孔平臺頂面的穩(wěn)定。

整個平臺在每一施工過程中的受力狀況均由施工單位（湖北省路橋公司）和監(jiān)控單位（華中科技大學(xué)）用不同的軟件進(jìn)行了仿真計算[4]，其模型見圖3。

4 鉆孔平臺的施工順序及鉆孔樁的施工

根據(jù)現(xiàn)場的船舶拋錨情況，在深水中，船的穩(wěn)定性很難達(dá)到鋼護(hù)筒精確定位的要求。因此，鋼管樁和鋼護(hù)筒的施工順序為：先架設(shè)四周定位鋼管樁，利用鋼管樁桁架進(jìn)行橫向聯(lián)系形成鋼管樁定位架，利用鋼管樁定位對船只進(jìn)行精確定位，然后逐排施工鋼護(hù)筒?，F(xiàn)有水位為黃海高程135.7 m，浮式平臺貝雷梁的下部凈空2.9 m，鋼管樁和鋼護(hù)筒之間的第一層水平聯(lián)系頂面標(biāo)高，設(shè)置在黃海高程137 m。

根據(jù)施工方案的優(yōu)化選擇，首先確定鉆中心孔，然后鉆四周孔，四周孔宜采取對稱平衡施工。這樣做的好處是鉆中心孔時鉆孔平臺最穩(wěn)定，有利于保證鉆孔后平臺的安全，灌注完中心樁，樁基混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%后，才能開始施工其他的鉆孔樁，中心樁形成后作為整個施工平臺的錨樁，對平臺的穩(wěn)定起決定作用。鋼護(hù)筒外的四個角柱作為鉆孔平臺的定位樁（起調(diào)整、錨定船體的作用，保證鋼護(hù)筒精確定位），它在鉆四周樁的同時起幫力的作用。

5 鋼管樁與鋼護(hù)筒的穩(wěn)定與定位

鋼管樁施工時，在貝雷平臺上用Ⅰ40a和Ⅰ25a型鋼作為限位，接長鋼管樁后利用振動錘下沉，振動錘的功率為90 kW，振動錘的錘擊終止以每分鐘下沉小于5 cm為控制指標(biāo)。鋼管樁施工完成后，利用φ40 cm鋼管作為橫向聯(lián)系，另一個方向采用纜風(fēng)繩固定在浮式平臺上，纜風(fēng)繩處于松散狀態(tài)起保險作用。在施工過程中嚴(yán)格按照岸上加工的編號施工，并記錄每節(jié)下放長度，鋼管樁沉入到位后，測量人員測出鋼管樁頂面標(biāo)高，根據(jù)標(biāo)高與鋼管樁長度反算入土深度。每一根鋼管樁均需做出相應(yīng)記錄。

鋼護(hù)筒的接長：嚴(yán)格按照設(shè)計的長度和壁厚施工，在底層采用5.4 m壁厚14 mm鋼護(hù)筒，然后接長9節(jié)4.5 m壁厚12 mm鋼護(hù)筒，剩余部分可采用2節(jié)4.5 m壁厚10 mm鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒的接長應(yīng)采用3 m直尺靠直，確保每一節(jié)鋼護(hù)筒焊接順直，中心位準(zhǔn)確。

鋼護(hù)筒的吊裝：鋼護(hù)筒吊裝采用專用吊具。為了保證鋼護(hù)筒的頂口不變形，采用腳手架鋼管做十字撐，十字撐與吊點位置對應(yīng)。在拆除護(hù)筒內(nèi)部十字撐時采用保險繩，防止鐵件掉入護(hù)筒。

鋼護(hù)筒的定位：鋼護(hù)筒采用6 m長導(dǎo)向架定位，導(dǎo)向架之間利用導(dǎo)向輪固定，導(dǎo)向輪應(yīng)采用錘球測定垂直度。等到鋼護(hù)筒下口能夠被土體限位時，測量人員對鋼護(hù)筒的樁位和垂直度進(jìn)行測量，檢驗準(zhǔn)確后，方可采取聯(lián)動下沉方式；否則，應(yīng)重新調(diào)整鋼護(hù)筒位置。鋼護(hù)筒下沉?xí)r，浮式平臺采用水平限位與四個角樁聯(lián)系，防止船體在施工過程中晃動。

6 鉆孔施工注意事項

（1）鉆孔操作人員應(yīng)熟悉2#墩地質(zhì)情況，根據(jù)鉆桿的長度推算鉆頭地面標(biāo)高，提前做好穿透不同地質(zhì)情況的準(zhǔn)備。

（2）做好事故期間的環(huán)保工作，采用排渣船將鉆渣排放到指定地點。

（3）根據(jù)該橋地質(zhì)情況，以5#樁位做為試樁，摸索出適應(yīng)該橋鉆孔施工所需的刀具結(jié)構(gòu)。試樁期間，定期檢測刀具的磨損狀況，根據(jù)反饋信息調(diào)整布刀方向和高度。

（4）5#樁試樁期間應(yīng)加強(qiáng)檢測、監(jiān)控力度，確保平臺的安全穩(wěn)定；鉆機(jī)采用小扭矩、小轉(zhuǎn)速進(jìn)尺，在試鉆期間采用2～3個液壓泵驅(qū)動。

7 樁基的灌注

樁基混凝土采用水下導(dǎo)管灌注的方案施工[5]，注意施工中的控制措施，確保灌孔100%成功。

（1）要對導(dǎo)管進(jìn)行密封試驗，按照導(dǎo)管長度查閱施工規(guī)范，確定導(dǎo)管超壓，按導(dǎo)管超壓力進(jìn)行密封試驗，試驗完成后的導(dǎo)管應(yīng)進(jìn)行編號。

（2）要對現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證施工設(shè)備工作正常。灌注2#墩樁基礎(chǔ)時，布置兩套輸送泵；加強(qiáng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T的聯(lián)系，確保在灌孔工程中不斷電，同時確保發(fā)電機(jī)能夠正常送電。

（3）澆注混凝土過程中，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場控制，對導(dǎo)管拆卸長度做出記錄，并記錄混凝土輸送方量，確保導(dǎo)管的埋深滿足規(guī)范要求，切實防止導(dǎo)管拔出和拔斷引起的斷樁。

（4）攪拌站要嚴(yán)格控制混凝土的塌落度，防止混凝土在輸送過程中發(fā)生離析現(xiàn)象，防止堵管。

（5）為了保證灌孔時鋼筋籠不上浮，鋼筋與鋼護(hù)筒頂口采用限位措施。

（6）確保灌注時第一盤混凝土的方量，應(yīng)保證導(dǎo)管埋深大于1 m。

8 承臺的施工

根據(jù)多年來的水位情況，為了保證封底混凝土的質(zhì)量，采取在低水位時干澆50 cm鋼筋混凝土作為套箱封底以及承臺底模。為了防止施工承臺期間水位上升，承臺施工采用鋼套箱施工。由于2#墩承臺總體積達(dá)到522.72 m3，屬于大體積混凝土的范疇，為了減少承臺施工過程中的水化熱，首先從材料上進(jìn)行控制，采用水化時間長的礦渣水泥。實驗室應(yīng)采用礦渣水泥進(jìn)行承臺混凝土的配比工作，為了保證混凝土內(nèi)的熱量能夠及時散出，采用腳手架鋼管作為通水管，對混凝土內(nèi)部進(jìn)行水冷降溫，同時應(yīng)加強(qiáng)面層混凝土的保溫措施，防止內(nèi)外溫差引起的裂縫。

9 結(jié)論

從該橋的施工過程與鉆孔平臺空間計算來看，該施工方法不但穩(wěn)定、安全，步驟明了，成本節(jié)省，而且結(jié)構(gòu)的傳力途徑清晰,便于計算，風(fēng)險較小。

[1]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG D63－2007,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JTJ 211-87～JTJ218-87,港口工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4]張海龍.橋梁結(jié)構(gòu)分析與程序設(shè)計[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1995.

[5]經(jīng)德良,李文琪，馬青云，等.鄂黃長江公路大橋主5號塔墩基礎(chǔ)施工[A].中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會2000年橋梁學(xué)術(shù)討論會論文集[C].北京:人民交通出版社,2000.334.

[6]中鐵大橋局集團(tuán)有限公司.大跨度橋梁設(shè)計與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2002.