蔡紅珍

(中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司，河南鄭州 450053)

1 工程概況

重慶至貴陽鐵路擴(kuò)能改造工程新白沙沱長(zhǎng)江特大橋，位于重慶市大渡口區(qū)跳磴鎮(zhèn)與江津區(qū)珞璜鎮(zhèn)接壤地帶，上距已建川黔鐵路白沙沱鐵路橋130 m，距地維水泥廠專用公路橋約2.3 km。橋位下游1.3 km為規(guī)劃的小南海水利樞紐壩址。擬建小南海水電站位于長(zhǎng)江宜賓至重慶河段重慶境內(nèi)，壩址位于珞璜鎮(zhèn)既有渝黔鐵路白沙沱長(zhǎng)江大橋下游約1.35 km處。大橋位于“長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)”的緩沖區(qū)，同時(shí)位于保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)交界處上游約1.3 km處。

新白沙沱長(zhǎng)江特大橋是一座六線特大橋，分為渝黔客運(yùn)線、渝黔貨運(yùn)線和渝湘預(yù)留通道三部分。該橋主橋結(jié)構(gòu)為(81+162+432+162+81)m六線連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，全長(zhǎng)920.4 m，主梁采用雙主桁、平弦等高度連續(xù)鋼桁梁，上層為四線客運(yùn)線，下層為兩線貨運(yùn)線。主橋布置見圖1。

圖1 新白沙沱長(zhǎng)江特大橋主橋布置示意(單位:cm)

因主橋主墩基礎(chǔ)施工期間經(jīng)歷多個(gè)洪水和枯水期，水位變化大，主墩基礎(chǔ)施工是本橋施工重難點(diǎn)。主橋3#墩共36根樁基，橫橋向布置9排(間距7.2 m)，縱橋向布置4排(間距8.5 m)，最大樁長(zhǎng)79.0 m，承臺(tái)高6.0 m，外形尺寸為67.4 m×31.3 m。本文主要對(duì)主橋水中3#主墩基礎(chǔ)施工方案進(jìn)行比選。

1.1 3#墩地質(zhì)情況

3#墩距岸邊約200 m，枯水期水深約10 m，如圖2所示。承臺(tái)范圍內(nèi)主要分布有〈2-9〉卵石土(Qal+pl4)、〈9-11〉砂巖(J2xs)、〈9-12〉泥巖夾砂巖(J2xs)?？菟诳煽吹絻傻廊綦[若現(xiàn)的石梁從岸邊伸向江中。根據(jù)地質(zhì)鉆孔及水深測(cè)量資料可知，整個(gè)承臺(tái)有1/3位于江中突出的巖石島礁上，爆破后承臺(tái)的上下游和江中一側(cè)都是較陡的傾斜巖面，承臺(tái)底距巖面最深處為12 m，上為覆蓋層，突起處均侵入承臺(tái)內(nèi)部，基礎(chǔ)施工前需先行對(duì)墩位處河床進(jìn)行爆破整平清理，預(yù)先留夠圍堰的封底厚度。

圖2 新白沙沱長(zhǎng)江特大橋主橋3#墩

1.2 施工水位

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，新白沙沱特大橋2#，3#主墩基礎(chǔ)施工水位按照20年一遇的水位確定，為194.60 m;5年枯水期最高水位為178.00 m;5年洪水期最高水位為190.64 m。3#主墩處20年一遇平均流速為3.20 m/s。

1.3 交通運(yùn)輸狀況

沿線與成渝高速公路、多條國(guó)道及市政主干道相接，既有鐵路川黔線通過珞璜站，施工運(yùn)輸較方便。

2 基礎(chǔ)施工方案

深水基礎(chǔ)施工是大跨度橋梁施工的關(guān)鍵，施工技術(shù)復(fù)雜，投入的施工機(jī)具及設(shè)備多，對(duì)橋梁工程造價(jià)影響巨大。根據(jù)多年長(zhǎng)江深水基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，一般可采用先圍堰后平臺(tái)的雙壁鋼圍堰整體浮運(yùn)方案，也可采用先平臺(tái)后圍堰的方案，圍堰施工可安排在枯水期，拼裝與鉆孔施工同時(shí)進(jìn)行。這兩種方案各有利弊，也都可以實(shí)現(xiàn)。因此下面重點(diǎn)對(duì)先圍堰后平臺(tái)和先平臺(tái)后圍堰兩種方案從技術(shù)、安全性、工期和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比選，在確保安全、工期的情況下選擇成本最優(yōu)的方案。

2.1 先圍堰后平臺(tái)雙壁鋼套箱圍堰方案

先圍堰后平臺(tái)方案，圍堰與平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)，雙壁鋼套箱圍堰作為主墩基礎(chǔ)施工的擋水結(jié)構(gòu)，兼作施工平臺(tái)的承重結(jié)構(gòu)。圍堰平面尺寸為75.2 m×38.3 m，高36 m，如圖3。圍堰頂面標(biāo)高+195.172 m，底面標(biāo)高+159.172 m。套箱外壁板和底隔倉板采用雙壁結(jié)構(gòu)，底層內(nèi)支架兼起鋼護(hù)筒導(dǎo)向架和鉆孔平臺(tái)的作用。底板及底節(jié)圍堰在工廠加工好后，安裝好底層內(nèi)支撐，整體浮運(yùn)至墩位，安裝平臺(tái)，精確定位后插打定位鋼護(hù)筒。圍堰中節(jié)、頂節(jié)及頂層內(nèi)支架可根據(jù)承臺(tái)施工期間的水位情況，選擇性地在工廠加工好后，運(yùn)至墩位，現(xiàn)場(chǎng)大塊接高。

圖3 3#墩先圍堰后平臺(tái)雙壁鋼套箱圍堰方案(單位:mm)

封底混凝土由隔倉分成9塊，隔倉高6 m，壁厚3.0 m，封底混凝土厚度6 m，采用C25混凝土。

圍堰采用氣囊托移法下河。圍堰底節(jié)在岸上拼裝完畢后，通過專用下滑通道，氣囊充氣后抬起圍堰下河。圍堰下河完成后采用2艘6000HP拖輪將圍堰托運(yùn)到位，之后采用重型錨碇加前后定位船的定位方案，如圖4。通過前后定位船來固定和調(diào)節(jié)圍堰橫橋向位置，通過圍堰北側(cè)(主河槽)拋錨和圍堰南側(cè)設(shè)計(jì)地錨來固定和調(diào)節(jié)圍堰順橋向位置。

圖4 3#墩圍堰定位方案(單位:m)

2.2 先平臺(tái)后圍堰方案

3#墩采用先平臺(tái)后圍堰的施工方法，由于部分河床侵入承臺(tái)及封底混凝土范圍內(nèi)，因此基礎(chǔ)施工前需對(duì)河床進(jìn)行水下爆破及整平。在水下爆破的同時(shí)進(jìn)行鉆孔平臺(tái)制造，待爆破完成以后將鉆孔平臺(tái)整體浮運(yùn)至墩位處定位，利用浮式平臺(tái)進(jìn)行8根渡洪樁施工，然圍堰頂標(biāo)高+182.572 m。圍堰封底混凝土厚4 m，承臺(tái)分兩次澆注，每次澆注3.0 m，承臺(tái)施工最高水位不高于 +178.000 m。承臺(tái)混凝土施工時(shí)分別在+172.172 m，+176.172 m高程處設(shè)置內(nèi)支撐，內(nèi)支撐可重復(fù)使用施工平臺(tái)桁架。塔座混凝土施工時(shí)，在后利用渡洪樁整體提升平臺(tái)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，插打剩余鋼護(hù)筒進(jìn)行鉆孔樁施工，樁基施工完成以后進(jìn)行圍堰拼裝及下放，澆筑封底混凝土，抽水，進(jìn)行承臺(tái)施工。鉆孔平臺(tái)安全性是關(guān)鍵，平臺(tái)與棧橋面平，考慮抗洪風(fēng)險(xiǎn)，鉆孔平臺(tái)要盡早與正式鉆孔樁護(hù)筒連接為整體。3#墩平臺(tái)結(jié)構(gòu)見圖5、圖6。

先平臺(tái)后圍堰方案，由于工期可安排在水位較低期間，根據(jù)施工進(jìn)展與水文情況，可選擇采用雙壁套箱圍堰或靜壓植樁工法的鋼板樁圍堰，因平臺(tái)較高，可在施工鉆孔樁的同時(shí)施工圍堰。圍堰長(zhǎng)72 m，寬36 m。+180.172 m處設(shè)置1道臨時(shí)支撐。

圖5 3#墩平臺(tái)結(jié)構(gòu)立面(單位:mm)

圖6 3#墩平臺(tái)結(jié)構(gòu)平面(單位:mm)

3 施工方案比選

基于新白沙沱長(zhǎng)江特大橋的具體工程特點(diǎn)，對(duì)主橋3#墩的兩種施工方案進(jìn)行比較，見表1。

表1 3#墩基礎(chǔ)施工方案比較

綜上所述，先平臺(tái)后圍堰方案較優(yōu)，該方案適合橋位地質(zhì)情況，占用臨時(shí)場(chǎng)地較少，符合長(zhǎng)江上游重慶地區(qū)沒有大噸位起重設(shè)備和大型拖輪的實(shí)際情況。先平臺(tái)后圍堰方案在工期和經(jīng)濟(jì)性上也具有一定優(yōu)勢(shì)，但因洪枯水位高差變化大，存在暴漲暴落情況，需盡快形成穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)，作好抗洪風(fēng)險(xiǎn)防范。

4 結(jié)語

采用先平臺(tái)后圍堰方案從平臺(tái)、圍堰設(shè)計(jì)到施工都要充分考慮抗洪風(fēng)險(xiǎn)，保證施工渡洪條件下的工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)非常重要，對(duì)施工生產(chǎn)組織要求較高，主要有辦理手續(xù)、爆破整平河床、平臺(tái)形成與護(hù)筒插打、起吊及鉆孔設(shè)備組織與施工、圍堰施作等。承臺(tái)施工要控制在2014年5月洪水來臨之前完成。

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