陳中月 （安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 工程概況

1.1 橋梁概況

巴中至達州高速公路某特大型橋梁的跨徑組合為（8×40m）簡支T梁+（85m+160m+85m）連續(xù)剛構(gòu)+（10×40m）簡支T梁，橋梁全長1070m。主橋9#、10#主墩為空心薄壁墩，墩高約為120m，截面為7.75×10m，壁厚0.8～1m。樁基采用5m厚承臺下設(shè)16根220cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁長32m。

1.2 河流概況

跨越河流為Ⅵ級航道，河寬約250m，跨越河段為水電站庫區(qū)范圍，設(shè)計水位為302m，施工水位為288m，水深17m，橋面至水面高差約為107m。施工期間最大流速按電站放水流速測定為2.0m/s。

2 施工方案概述

根據(jù)墩位處的實際施工水深和地質(zhì)條件以及基礎(chǔ)設(shè)計的具體形式，決定采用鋼圍堰方案進行樁基和承臺施工。在枯水期之前制作好鋼圍堰及鉆孔鋼護筒，在墩位附近做好圍堰就位的一切準(zhǔn)備工作，待枯水期到來時，立即進行導(dǎo)向浮箱平臺的安設(shè)并搭設(shè)施工用門式吊機及鋼圍堰首節(jié)拼裝平臺。首節(jié)鋼圍堰在拼裝平臺上拼裝完成后，用門式吊機吊放入水，然后逐節(jié)接高鋼圍堰并吸泥下沉鋼圍堰至河床巖面，在圍堰內(nèi)上搭設(shè)鉆孔平臺，然后進行圍堰封底，待封底混凝土強度達到要求后，開始進行樁基施工，最后進行承臺施工的方案。

3 具體工藝及流程

3.1 水上導(dǎo)向平臺設(shè)計

導(dǎo)向平臺均采用自制浮箱組拼而成，自制浮箱尺寸為4.0m×3.0m×2.0m，自重4.0t。每墩處設(shè)導(dǎo)向浮箱40個。

3.1.1 受力計算

①鋼圍堰動水壓力R1=KrAV2/2g

K——水流阻力系數(shù)，矩形取K=1

r——水密度，r=10kN/m3

g——重力加速度，g=9.81m/s2

A——鋼圍堰入水部分在垂直水流平面上的投影面積A=22.7×17=386m2

V——計算流速，V=1.1×2×1.1=2.42m/s

R1=1.0×10×386×2.422/(2×9.81)=1153（kN）

②鋼圍堰風(fēng)阻力:R2=K1×KZ×W0×F

K1——風(fēng)載體形系數(shù)，K1=1.0

KZ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，KZ=1.0

W0——基本風(fēng)壓，W0=0.5kN/m2

F——擋風(fēng)面積,在計算水位下鋼圍堰露出水面的高度:1.0m，F(xiàn)=22.7×1=22.7m2

R2=1.0×1.0×0.5×22.7=11.4kN

③導(dǎo)向浮箱水流阻力R3=(fSV2＋ΦA(chǔ)1V2)×10-2×2

f——鐵駁摩阻力系數(shù),f=0.17

S——船舶浸水面積,S=L(2T+0.85B),L 為船舶長度(48.0m)，T 為吃水(1.25m)，B 為船寬(6.0m)，S 為48×(2×1.25＋0.85×6)=355.9m2

Φ——阻力系數(shù)，方頭船Φ=10

A1——船舶垂直水流方向的投影面積,A1=T×B=5.4m2

V——計算流速，取2.42m/s

R3=(0.17×355.9×2.422＋10×6.0×2.422)×10-2×2=13.4kN

④導(dǎo)向浮箱的風(fēng)阻力R4=K1KZ1W0F1×2＋K2KZ2W0F2

K1=1.0 KZ1=1.0

F1——導(dǎo)向船組擋風(fēng)面積F1=4.5m2

K2——導(dǎo)向船上聯(lián)結(jié)梁,龍門架等的風(fēng)載體型系數(shù),綜合取0.5

KZ2——上項設(shè)施的風(fēng)壓高度變化系數(shù),綜合取1.15

F2——上項設(shè)施的擋風(fēng)面積,估算為200m2

W0=0.5 kN/m2

R4=1.0×1.0×0.5×4.5×2＋0.5×0.5×1.15×200=62.0kN

⑤主錨所受的總錨力R總=R1+R2+R3+R4=1240 kN

3.1.2 主錨

根據(jù)經(jīng)驗公式,鋼筋混凝土錨的錨著力可按公式計算:R=W×K

所需主錨總重量:W=R/K=1240/1.3=954kN

采用294kN鋼筋混凝土錨，954/294=3.2

為安全考慮采用4個294kN鋼筋混凝土錨,每個主錨受力:1240/4=310 kN。

3.1.3 尾錨

尾錨的作用是便于和主錨對拉收緊,調(diào)整導(dǎo)向船上下游位置。根據(jù)經(jīng)驗,配2個100kN鋼筋混凝土錨。

3.1.4 鋼絲繩

選擇用2根6×37-36.5鋼絲繩,按下式校核安全系數(shù):K=αFg/R=2×0.82×856/310=4.53

3.1.5 錨錠制作及拋設(shè)

在臨時碼頭位置制作好C25混凝土錨錠（30t、敷設(shè)位置見圖1），待錨錠強度達到C25號后即可采用吊車將錨錠吊上由浮箱拼裝的運輸船船頭并拖運至需設(shè)錨錠位置，下沉錨錠至河床，錨繩采用油桶漂浮待用。

圖1 施工總體布置圖

3.2 浮式平臺搭設(shè)及龍門吊安裝就位

浮式平臺采用自制浮箱及M型萬能桿件組拼而成，每個墩處設(shè)4.0m×3.0m×2.0m浮箱40個，待整體平臺拼裝好后，采用預(yù)先已經(jīng)設(shè)置好的錨錠錨繩調(diào)整平臺平面位置，采取全站儀準(zhǔn)確定位浮箱平臺平面位置并收緊拉纜。

龍門吊設(shè)計承載能力為20t，安裝在已成功定位的浮式平臺上。浮式吊機立柱及主梁均采用M型萬能桿件組拼而成。

3.3 圍堰施工

3.3.1 圍堰設(shè)計

施工期間最高設(shè)防水位288m，圍堰頂標(biāo)高為289m，底標(biāo)高為271m，施工時以實際巖面標(biāo)高為準(zhǔn)，圍堰高度18m，分節(jié)高度為5+5+4+4的形式，圍堰壁厚1.5m，圍堰內(nèi)壁尺寸為19.7m×26.0m，四周分別比承臺大1m，以利圍堰下沉和保證承臺尺寸（見圖2）。

3.3.2 圍堰加工

鋼圍堰沿高度方向分成4節(jié)，沿環(huán)向分為立體狀的8塊，則圍堰總共分成了32塊，其最大分塊重量不大于20t。加工制作好的圍堰塊，采用吊車起吊上運輸車運至裝卸碼頭后，裝上由自制浮箱組拼成的運輸船，運至拼裝平臺。

3.3.3 鋼圍堰拼裝及下沉施工

鋼圍堰首節(jié)在首位相連的平駁船上組拼，用導(dǎo)向船上的龍門架吊裝入水，然后分片分節(jié)接高施沉鋼圍堰，著床后用空氣吸泥機吸泥下沉。

3.4 鉆孔平臺搭設(shè)、護筒安裝及鋼圍堰封底

3.4.1 鉆孔平臺搭設(shè)

通過測量及圍堰糾偏等措施將圍堰準(zhǔn)確下沉至設(shè)計標(biāo)高和平面位置，在圍堰頂測量放樣鉆孔平臺及鋼護筒位置，利用龍門吊在圍堰頂安裝型鋼，搭設(shè)好鉆孔平臺，平臺頂布置I25a型鋼及10mm花紋鋼板。

3.4.2 護筒設(shè)計

圖2 鋼圍堰總體設(shè)計圖

鋼護筒采用Q235鋼板，鋼護筒內(nèi)徑為φ240mm，壁厚為16mm。9#、10#墩基礎(chǔ)樁基施工共32根鋼護筒，每根鋼護筒長18m，分兩節(jié)制作。

3.4.3 護筒運輸及安裝

護筒在岸上制作完成，用浮式浮箱船轉(zhuǎn)運至圍堰旁，在鉆孔平臺上完成接長及下放就位。

3.4.4 圍堰封底混凝土澆注施工

單個鋼圍堰封底混凝土為矩形混凝土結(jié)構(gòu)，其尺寸為19.7m×26m，厚度h=9m。封底混凝土設(shè)計為水下C20，封底混凝土頂標(biāo)高澆注至承臺底約30cm時停止?jié)沧ⅲ瓿煞獾谆炷凉嘧?。利用已搭建好的鉆孔施工平臺作為圍堰封底混凝土澆注平臺，在平臺布置兩個集料斗和布置混凝土溜槽。封底水下混凝土澆注采用拔球法澆灌，在單個圍堰范圍內(nèi)均勻布置12根φ299的水下混凝土導(dǎo)管。

3.5 樁基鉆孔成孔成樁施工

9#、10#墩各16根φ2.2m的樁基。樁長均為32m，進入基巖的深度均超過20m。擬選用一個主墩8臺沖擊鉆錯孔布置同時作業(yè)分2批鉆孔實施成孔施工。鉆孔次序的確定：根據(jù)樁基的具體布置方式對所有樁基進行合理的分批分次排序，然后分配到每臺鉆機實施鉆孔。

3.6 承臺施工

待樁基全部完成經(jīng)檢查合格后，即開始將圍堰內(nèi)水抽出，根據(jù)圍堰內(nèi)外水位差，及時進行內(nèi)撐添加，防止圍堰被擠扁，將圍堰內(nèi)水抽盡后，將樁樁基頭超長混凝土破除至設(shè)計樁頂標(biāo)高，然后澆注厚度約30cm的墊層至設(shè)計承臺底標(biāo)高，墊層混凝土強度達到要求后即可在墊層上面放樣施工承臺。

[1]JTG/TF50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2011.

[2]GB50007-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[3]王峰.深水基礎(chǔ)超長鋼板樁圍堰理論研究與應(yīng)用[M].北京:中國鐵道出版社,2012.

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[6]魏安清.嵌巖雙壁鋼圍堰的設(shè)計與施工[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2006(6).