滬寧城際鐵路股份有限公司 210042

摘要：近年來，隨著我國鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，橋梁建設(shè)也取得了巨大成就。深水基礎(chǔ)是大跨度橋梁施工的關(guān)鍵，施工技術(shù)復(fù)雜，投入的設(shè)備多，對整個(gè)橋梁造價(jià)影響甚大。本文以滬通鐵路站前工程太安特大橋102#墩橋梁工程鋼圍堰加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)為例，深入分析了鐵路橋梁深水基礎(chǔ)的施工，供今后類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；深水基礎(chǔ)；鉆孔灌注樁；鋼圍堰

1 引言

鐵路橋梁技術(shù)發(fā)展相對較早，橋梁深水基礎(chǔ)技術(shù)從 20 世紀(jì) 50 年代開始發(fā)展至今，已進(jìn)入國際先進(jìn)水平。從己建成工程的基礎(chǔ)形式看，可以粗略地將其劃分為三個(gè)發(fā)展階段：一是管樁及混凝土樁基礎(chǔ)，二是沉井和鉆孔樁基礎(chǔ)，三是復(fù)合基礎(chǔ)。拉森鋼板樁作為一種新型建材，在建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)、臨時(shí)溝渠開挖時(shí)作擋土、擋水、擋沙墻；在碼頭、卸貨場作護(hù)墻、擋土墻、堤防護(hù)岸等，工程上發(fā)揮重要作用。拉森鋼板樁做圍堰不僅綠色、環(huán)保而且施工速度快、施工費(fèi)用低，具有很好的防水功能。所以它在我國鐵路橋梁深水基礎(chǔ)中應(yīng)用最為普遍。

2工程概況

2.1工程總體概況

滬通鐵路站前工程太安特大橋102#墩、103#墩橋梁工程，工程地點(diǎn)位于上海市嘉定區(qū)婁塘鎮(zhèn)，跨越新瀏河。瀏河為V級航道，最高通航水位1.85m，要求通航凈寬50m、凈高5m，與鐵路交角45°，交叉水域河面寬123m、河底標(biāo)高-3.63m。

2.2設(shè)計(jì)概況

設(shè)計(jì)采用60m+100m+60m連續(xù)梁跨越瀏河，其102#、103#主墩位于瀏河航道內(nèi)，設(shè)計(jì)為水中墩。102#墩設(shè)計(jì)為群樁基礎(chǔ)，樁基直徑1.5m，樁長95m，樁頂高程-11.479m；承臺(tái)設(shè)計(jì)為兩級承臺(tái)，一級承臺(tái)尺寸為14.3m×14.3m×4m，頂面高程-7.379m；二級承臺(tái)尺寸為8.3m×8.3m×2m，頂面高程-5.479m；墩柱設(shè)計(jì)為直徑5.5m圓形墩柱，墩高13.35m；墩位處實(shí)測河床高程-4.13m。

3 施工工藝

3.1 棧橋架設(shè)

涉水橋梁基礎(chǔ)施工前需做好人員通行、材料運(yùn)輸及作業(yè)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)通道的建設(shè)，通常采取水上運(yùn)輸船只或搭建臨時(shí)棧橋的方式來實(shí)現(xiàn)。與船只運(yùn)輸相比，臨時(shí)棧橋不受風(fēng)浪、水位漲落的影響，因此應(yīng)用較為廣泛。同時(shí)，棧橋還可兼做水上施工平臺(tái)，為以后的鋼圍堰及鉆孔灌注樁施工奠定技術(shù)保證和安全保證。棧橋的上部結(jié)構(gòu)形式，理論上可以采用任何結(jié)構(gòu)形式，但出于施工快捷及拆除方便的需要，一般采用便于拼裝的結(jié)構(gòu)形式，如桁架梁、鋼箱梁等；棧橋下部結(jié)構(gòu)普遍采用施工與拆除較為方便的鋼管樁基礎(chǔ)形式。棧橋施工工序主要由基礎(chǔ)鋼管樁振打、貝雷主桁架設(shè)、橋面鋪裝三部分組成。棧橋基礎(chǔ)施工采用履帶吊配合打樁錘振打鋼管樁；主桁采用在后方場地內(nèi)拼裝分組桁架，運(yùn)至現(xiàn)場利用吊車組拼成整體；橋面施工采用在后方將橋面分塊加工成標(biāo)準(zhǔn)化模塊，由車輛運(yùn)輸?shù)轿缓蟮跹b架設(shè)。

3.2 鋼圍堰施工

所謂圍堰，就是在修筑地下和水中構(gòu)筑物時(shí)，所做的臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，把水隔開，防止水和土石進(jìn)入構(gòu)筑物的修建位置，以便在圍堰內(nèi)進(jìn)行基坑開挖和基礎(chǔ)施工。圍堰按材質(zhì)進(jìn)行分類，可分為木圍堰、混凝土圍堰和鋼圍堰等，其中鋼圍堰由于材料本身的強(qiáng)度高，能抵抗外側(cè)的水土壓力，所以更適合于深水基礎(chǔ)施工，因而近年來廣泛地運(yùn)用于鐵路跨水橋梁深水基礎(chǔ)施工中。

本工程中的102#墩鋼圍堰設(shè)計(jì)由拉森（U型）FSP-VL型鋼板樁、工字鋼圍檁及鋼管內(nèi)支撐組成，F(xiàn)SP-VL型鋼板樁寬度為50cm，厚度為20cm?？紤]到承臺(tái)施工的作業(yè)空間，圍堰尺寸每邊比承臺(tái)大1.35m，則圍堰平面尺寸為17.0×17.0m。共使用FSP-VL型鋼板樁136根，單根鋼板樁長度24m。鋼板樁圍堰頂高程為3.0m，鋼板樁打入河床底以下16.87m。

鋼板樁圍堰內(nèi)共有三道內(nèi)支撐及圍檁，由上至下分別為第一層、第二層、第三層。第三層內(nèi)支撐下緣距承臺(tái)頂面50cm，第三層與第二層內(nèi)支撐及圍檁間中心間距310cm，第一層與第二層內(nèi)支撐及圍檁間中心間距390cm。

3.3 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工

3.3.1 水上工作平臺(tái)

水上施工平臺(tái)是為鋼護(hù)筒豎立埋設(shè)、鉆機(jī)鉆孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭設(shè)的，分為固定工作平臺(tái)和浮動(dòng)工作平臺(tái)兩種。浮動(dòng)工作平臺(tái)即利用浮體（船舶、浮箱）組成工作船，在其上搭設(shè)平臺(tái)，再于平臺(tái)上安裝沉樁設(shè)備，水中樁基施工的全部作業(yè)均在此平臺(tái)上完成。浮船式平臺(tái)自重輕，易拆裝，水陸運(yùn)輸均很方便，缺點(diǎn)是它在沉樁全部作業(yè)過程中均受水位升降、水流速度的影響而浮動(dòng)，作業(yè)時(shí)需嚴(yán)格控制其傾斜度才能保證沉樁的質(zhì)量，所以，它的使用有較大的局限性；固定工作平臺(tái)以鋼管樁受力為主，鋼護(hù)筒受力為輔，并依靠鋼管樁間多道縱橫向聯(lián)結(jié)來保證其整體穩(wěn)定，平臺(tái)平面尺寸根據(jù)主墩承臺(tái)的大小及施工作業(yè)需要而定，為鉆孔樁本身施工和承臺(tái)套箱圍堰拼裝、下沉提供寬闊的作業(yè)面。水上鉆孔平臺(tái)通常采用與棧橋相同的結(jié)構(gòu)，可與棧橋同步搭設(shè)。

3.3.2 鋼護(hù)筒埋設(shè)

施工工序?yàn)橄仍诠ぷ髌脚_(tái)安裝鋼護(hù)筒導(dǎo)向架，接著用振動(dòng)錘振沉護(hù)筒，當(dāng)護(hù)筒底部落床精確定位后，在水面用角鋼和圍堰壁焊接臨時(shí)固定。

護(hù)筒全部安放就位后，護(hù)筒之間再次用型鋼加固，使全部護(hù)筒連成整體。

水上工作平臺(tái)架設(shè)和鋼護(hù)筒埋設(shè)對水環(huán)境的影響與棧橋鋼管樁的影響相似，都是水下基礎(chǔ)打入及拔出引起周邊河床泥沙上浮，造成局部水體渾濁。

3.3.3 鉆孔

進(jìn)行鉆孔作業(yè)前，需先進(jìn)行泥漿的制備，然后根據(jù)不同情況選擇正循環(huán)鉆進(jìn)或反循環(huán)鉆進(jìn)成孔，整個(gè)鉆孔過程包括沖擊鉆進(jìn)，沖抓鉆進(jìn)，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進(jìn)等步驟，均在鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行。泥漿是鉆孔灌注樁施工中的重要施工材料之一，起著平衡井壁壓力、冷卻鉆頭、懸浮鉆渣以及保護(hù)孔壁等作用。

在鉆孔鉆進(jìn)過程中，鉆渣與泥漿混合物從孔內(nèi)被砂石泵吸出，經(jīng)過過濾砂濾去顆粒較大的鉆渣或中、細(xì)砂顆粒后流入排漿槽內(nèi)，從排漿槽流入沉淀池中，通過沉淀池對泥漿進(jìn)行自然沉淀后，經(jīng)沉淀池與儲(chǔ)漿池的連接口中流入儲(chǔ)漿池，再從儲(chǔ)漿池利用泥漿泵送入泥漿旋流器中，濾掉特細(xì)的粉細(xì)砂顆粒，然后返回孔內(nèi)。

3.3.4 清孔及吊放鋼筋骨架

鉆孔鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后便開始清孔，此時(shí)將鉆頭提離孔底 30 cm 左右空轉(zhuǎn)，然后根據(jù)泥漿比重情況，泵入相對密度和含砂率較小的泥漿或清水，直到孔內(nèi)的泥漿比重達(dá)到 1.05 ～ 1.2，含砂率小于 4%。然后將符合工程質(zhì)量要求的整體制作或分節(jié)制作的鋼筋骨架，用機(jī)械設(shè)備吊放進(jìn)已經(jīng)清孔的鉆孔內(nèi)。鋼筋籠骨架上端應(yīng)設(shè)置四根吊環(huán)上穿鋼管，定位于鉆機(jī)平臺(tái)上，以保證有足夠長度的鋼筋嵌入系梁中。

3.3.5 灌注水下混凝土

所謂混凝土灌注即將符合設(shè)計(jì)配比要求的混凝土拌和物，通過剛性導(dǎo)管進(jìn)行灌注。灌注過程中，應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔口返水情況，及時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除，保持導(dǎo)管的合理埋深。在水下混凝土灌注過程中，應(yīng)將孔內(nèi)溢出的泥漿引流至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)處理，防止污染水體。

4 結(jié)束語

隨著交通建設(shè)的不斷發(fā)展，鐵路的需求量不斷的加大，橋梁建設(shè)過程中對跨度的要求，大跨度的橋梁建設(shè)也是在不斷地創(chuàng)新，由最初的水中沉箱、沉井基礎(chǔ)發(fā)展到了管樁基礎(chǔ)以及各種組合的基礎(chǔ)建設(shè)，而且國內(nèi)在采用的橋梁建設(shè)中大部分都采用的是大直徑的鉆孔灌注樁的施工方法，往往也是采用擴(kuò)孔的方法來進(jìn)行的，直徑可達(dá)到3～4m，這也標(biāo)志著橋梁基礎(chǔ)工程施工技術(shù)得到了很大的發(fā)展。鉆孔灌注樁的施工過程中還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的位移以及沉降的觀測來進(jìn)行施工，保證樁基在規(guī)定的范圍內(nèi)綜合混凝土施工，提高工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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