朱明權(quán) （中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430050）

1 工程概況

某航道橋擬采用主跨為500m+1620m+500m=2620m雙塔三跨連續(xù)鋼箱梁懸索橋。索塔為混凝土塔，高266m，設(shè)3道橫梁；加勁梁采用鋼箱梁，主纜邊中跨比為0.42，矢跨比為1/9.5，兩主纜間距42.5m；錨碇采用重力式地錨結(jié)構(gòu)。

2 錨碇區(qū)水文地質(zhì)

橋位海面寬約22km，錨碇區(qū)域河床高程一般-1.7m～-6.9m，大部分區(qū)域水深約3m～5m，設(shè)計(jì)流速近1.5m/s。

錨碇位置覆蓋層上部主要由海積的淤泥質(zhì)土夾砂土，下部為沖積的砂土、局部圓礫土，基巖為燕山期花崗閃長(zhǎng)巖及花崗巖。錨碇地質(zhì)鉆孔資料見表1。

錨碇地質(zhì)鉆孔資料 表1

3 工程特點(diǎn)

①水中錨碇國(guó)內(nèi)還沒有工程實(shí)踐，無(wú)可供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

②錨碇位置處覆蓋層主要為淤泥質(zhì)土和粉細(xì)砂層，承載力低，下覆基巖為強(qiáng)度高的花崗巖。

③橋位處離珠江口中華白海豚保護(hù)區(qū)較近，對(duì)環(huán)保要求高。

④工程規(guī)模大，主跨達(dá)1620m，主纜拉力大。

4 復(fù)合錨碇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.1 錨碇基礎(chǔ)形式的確定

國(guó)內(nèi)已建成的千米級(jí)懸索橋有陽(yáng)邏大橋、潤(rùn)揚(yáng)大橋、西堠門大橋、南京長(zhǎng)江四橋等錨碇基礎(chǔ)，均為陸地上的沉井或地連墻基礎(chǔ)，無(wú)水中錨碇施工經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外除了美國(guó)的文森特大橋、新卡圭尼茲大橋，以及日本明石海峽大橋、丹麥的大貝爾橋有水中錨碇工程實(shí)踐外，其它地區(qū)和國(guó)家還未有工程應(yīng)用。

加利福尼亞新卡圭尼茲大橋采用打入管樁錨碇基礎(chǔ)，丹麥大貝爾特大橋采用沉井基礎(chǔ)，日本明石海峽大橋水中錨碇基礎(chǔ)采用筑島地連墻基礎(chǔ)。本橋位距中華白海豚保護(hù)區(qū)較近，對(duì)環(huán)保要求高，不易采用筑島地連墻方案；錨碇承受巨大水平力，單一樁基礎(chǔ)無(wú)法滿足受力；沉井基礎(chǔ)工藝成熟，應(yīng)用較廣，但主要適用于覆蓋層施工，水中嵌巖施工難度大。

結(jié)合本橋地質(zhì)條件，充分發(fā)揮沉井方案和樁基礎(chǔ)方案的優(yōu)點(diǎn)，研究一種新型的沉井鉆孔嵌巖樁復(fù)合錨碇基礎(chǔ)。錨碇方案布置見圖1。

沉井總高度為35m，外形輪廓尺寸為83.1×72.6m。沉箱內(nèi)分為56個(gè)小隔艙，單個(gè)隔艙的大小為10×10m。沉井外壁厚2.0m，各艙壁厚1.2m，沉箱側(cè)壁和隔艙壁采用鋼殼混凝土,在沉井隔墻處預(yù)留直徑4.5m孔，待沉井下沉到位后施工鉆孔樁嵌入基巖，大直徑樁基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng)，適合各種土層。目前國(guó)內(nèi)已具備特大直徑樁基施工能力，樁基直徑可達(dá)5m，承受水平力和豎向力的能力強(qiáng)。沉井作為傳力結(jié)構(gòu)，傳遞錨體反力至樁基結(jié)構(gòu)，減小樁基礎(chǔ)的自由長(zhǎng)度。同時(shí)沉井基礎(chǔ)空腔內(nèi)通過(guò)配重，降低樁基礎(chǔ)所承受的彎矩，使樁基主要承受水平力和豎向力。

4.2 錨碇基礎(chǔ)受力分析

因樁基礎(chǔ)方案受力較為復(fù)雜，建立了空間模型對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。模型中沉井部分的重量考慮由封底后的沉井自身承受。后續(xù)施工的頂蓋、錨碇及主纜力由樁基礎(chǔ)承受（見圖2）。

從計(jì)算結(jié)果可知，運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下樁基最大應(yīng)力為9.2MPa，常規(guī)水下C30混凝土可滿足強(qiáng)度要求。井壁最大主拉應(yīng)力為1.6MPa，通過(guò)配筋可控制裂縫寬度在限值以內(nèi)（見圖3～圖6）。

圖1 錨碇方案布置圖

圖2 錨碇基礎(chǔ)實(shí)體模型

圖3 運(yùn)營(yíng)階段樁基主拉應(yīng)力值(MPa，正為拉，負(fù)為壓)

圖4 運(yùn)營(yíng)階段樁基主壓應(yīng)力值(MPa，正為拉，負(fù)為壓)

5 錨碇基礎(chǔ)施工

5.1 總體施工方案

航道疏浚及墩位處河床清理，滿足沉井浮運(yùn)吃水約7m要求，同時(shí)鋼沉井整體工廠內(nèi)制造、浮運(yùn)至墩位，利用重力錨定位系統(tǒng)進(jìn)行定位。沉井精確定位后，井壁注水著床并吸泥下沉至設(shè)計(jì)深度，澆筑井壁隔艙混凝土。沉井下沉到位后，清基施工封底混凝土，使沉井形成穩(wěn)定的狀態(tài)。

利用沉井作為鉆孔樁施工平臺(tái)，氣舉反循環(huán)施工沉井隔墻處鉆孔樁。沉井井孔填芯，與樁成為整體。施工沉井頂板，完成錨碇基礎(chǔ)施工。

圖5 運(yùn)營(yíng)階段沉井主拉應(yīng)力值(MPa，正為拉，負(fù)為壓)

5.2 總體施工流程

鋼沉井制作→鋼沉井浮運(yùn)、定位→鋼沉井著床、灌注井壁內(nèi)混凝土→沉井吸泥下沉→沉井清基封底→鉆孔樁施工→沉井井孔填芯→沉井頂板施工。

5.3 主要施工步驟圖（見圖7～圖10）

5.4 投入主要大型機(jī)械設(shè)備

單個(gè)錨碇基礎(chǔ)施工主要大型機(jī)械設(shè)備如表2。

5.5 總工期及節(jié)點(diǎn)工期計(jì)劃（見表3）

圖6 運(yùn)營(yíng)階段沉井主壓應(yīng)力值(MPa，正為拉，負(fù)為壓)

圖7 墩位處河床清理、航道疏浚圖

圖8 鋼沉井定位、吸泥下沉圖

表2

6 結(jié) 語(yǔ)

圖9 沉井封底，施工鉆孔樁

圖10 填芯、施工沉井頂板。

國(guó)內(nèi)沉井和大直徑鉆孔樁在計(jì)算理論和施工方法均有較豐富的經(jīng)驗(yàn)，沉井樁基復(fù)合錨碇充分發(fā)揮沉井方案和樁基礎(chǔ)方案的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)受力明確，施工工藝成熟，解決了淺水區(qū)嵌巖錨碇技術(shù)難題，為類似工程設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可借鑒的研究方向。

表3

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.深圳至中山跨江通道工程可行性研究報(bào)告[R].

[2]張立超，陳崇林.宜萬(wàn)鐵路宜昌長(zhǎng)江大橋主橋承臺(tái)施工圍堰方案[A].第十七屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C].2006.

[3]邱瓊海.銅陵公鐵兩用橋深水特大型沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(4).

[4]王立忠.銅陵長(zhǎng)江大橋3#主墩沉井基礎(chǔ)吸泥下沉施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究,2012(11).

[5]王昕，樊俊麗.紫金大橋3m大直徑嵌巖樁施工[J].北京公路，2005(3).

[6]楊齊海，高興澤.Φ3.8m大直徑鉆孔樁鉆填施工[J].橋梁建設(shè)，2010(3).