涂緒茂（北京建工土木工程有限公司，北京朝陽區(qū)100000）

深水、大流速、裸巖等復雜地質(zhì)條件下水中基礎施工技術研究

涂緒茂（北京建工土木工程有限公司，北京朝陽區(qū)100000）

本文結(jié)合馬王黔江特大橋施工方案，對深水、大流速、裸巖等復雜地質(zhì)條件下水中基礎施工技術進行了詳細研究，研究重點包括雙壁鋼圍堰施工技術和鉆孔樁施工技術，望對相關人員提供些許參考價值。

復雜地質(zhì)；水中基礎；施工技術

1 前言

柳州至武宣公路工程№5合同段馬王黔江特大橋起于K85+711.4止于K87+121.8，橋梁全長1410.4m，該區(qū)域地處兩江匯合（紅水河和柳江于象州石龍三江口匯合），降雨對水位影響較大，一般約1m左右，再加上地質(zhì)勘探資料顯示水中墩水位變化較大，水流急，床面無覆蓋層，鋼護筒、鋼管樁插打困難。因此，深水、大流速、裸巖等復雜地質(zhì)條件下的水中基礎施工技術是本工程的重難點。

2 馬王黔江特大橋總體施工方案概述

23#～25#墩為馬王黔江特大橋主墩，23#墩位于黔江河灘上，非水中基礎。24#、25#墩基礎位于黔江航道深水中，為水下施工。施工平面布置圖如圖1。

圖1

總體施工方案概述：施工前利用船舶進行精確的水下地形測量，采用水下地形測量數(shù)據(jù)指導加工鋼圍堰；施工時首先在23#墩左側(cè)平整場地作為圍堰加工場地，線路左側(cè)紅線外引一便道至水深2m處 （水中采用沙袋及片石鉛絲籠防護），26#墩設置QTZ6015塔吊，以方便將材料裝運至船舶；在下河通道附近拼裝浮式平臺，平臺拼裝完成后由300馬力拖船拖運并定位于橋址處，定位錨固；利用50t浮吊和運輸船在浮式平臺上拼裝第一節(jié)鋼圍堰，拼裝完成后，用錨固于河床的提升架起吊下沉，第二～四節(jié)利用已拼裝的雙壁鋼圍堰作為施工平臺，分節(jié)分塊拼裝，灌注壁倉混凝土下沉（注意安裝內(nèi)支撐及在第二道內(nèi)支撐上設置鋼護筒定位裝置）；鋼圍堰拼裝下放到位后，利用50t浮吊分節(jié)（6m/節(jié)）下放樁基鋼護筒，并澆筑封底混凝土；封底完成后，利用雙壁鋼圍堰和部分鋼護筒搭設鉆機施工平臺，沖擊鉆施工樁基，待樁基達到強度要求后抽干圍堰內(nèi)河水，割除承臺底以上鋼護筒，施工承臺（承臺施工完成后，拆除第二道內(nèi)支撐）、墩身，在墩身施工出水面1m以上后拆除圍堰。

施工工藝流程：施工準備→鋼圍堰設計與加工→浮式拼裝平臺定位樁 （下河通道、26#墩塔吊）施工→浮式棧橋施工→提升架立柱施工→第一節(jié)鋼圍堰箱拼裝與下沉→第二節(jié)鋼圍堰拼裝下沉→第三節(jié)鋼圍堰拼裝下沉→第四節(jié)鋼圍堰拼裝下沉 （拼裝前安裝第二道內(nèi)支撐，下沉后安裝第一道內(nèi)支撐）→鋼護筒加工與安裝→吸泥、清基→灌注水下封底混凝土→鉆機平臺施工 （拆除浮式平臺）→鉆孔樁施工→承臺施工→墩身施工出水面→鋼圍堰拆除。

3 馬王黔江特大橋水中基礎施工準備工作

3.1 塔吊安裝

在26#墩上游安裝一臺QTZ6015塔吊，塔吊吊鉤高于橋面7m，用于水位標高在36.0～46.0m時材料的轉(zhuǎn)運。此塔吊將岸上的設備材料轉(zhuǎn)運到水中的運輸船舶。水位標高在46.0m以上時，停止施工。

3.2 下河通道

設置在23#墩下游約100m處，寬度為6m（端面加寬為12m×12m），采用便道填筑方式，兩側(cè)采用片石鉛絲籠及沙袋防護，引入施工期間水深2m處，以方便施工船舶靠近、裝卸物資。此下河通道用于水位標高在36.0m以下時材料的轉(zhuǎn)運。

3.3 鋼圍堰加工場

設置在23#墩下游50m處，面積為75m×50m，與下河通道相接，基礎采用砂土填平，頂面為20cm厚C20混凝土全封閉。

3.4 浮式棧橋

浮式棧橋主要采用將塑料桶作為浮體進行搭設，塑料桶橫橋向擺放，排距2.5m，縱向布置三列，三列緊靠，縱向采用[16a槽鋼連接成整體，上鋪5cm木板，并在兩側(cè)設置扶手欄桿。浮式棧橋長度按最高施工水位時北岸便道尾到24#墩的距離及南岸便道尾到25#墩的距離設置，總長度約260m，寬2.8m，水位下降時通過設置浮橋的臨時調(diào)整節(jié)縮短，滿足人員的通行和混凝土的運輸。

3.5 浮式拼裝平臺

（1）浮式平臺的組裝

浮式平臺采用浮箱（6m×3m×2m）組拼而成，平面尺寸42m（橫向）×36.4m （縱向），浮箱吃水 1m時可提供總浮力為8286t，浮式拼裝平臺及第一節(jié)鋼圍堰自重393.24t。采用46節(jié)標準舟節(jié)作浮體拼組而成，每7節(jié)標準舟節(jié)橫向連接成一排舟體，二排舟體連接成一組，中間設兩排臨時舟體，浮體通過貝雷梁連接成整體。浮體四角用于安放錨機，安放錨機位置個增加一個浮箱。在浮體上密鋪I28a工字鋼形成鋼圍堰拼裝平臺，圍堰短邊安放部位為4I28a，其他各部位I28位于標準舟節(jié)龍骨正上方）中心間距1.2m。浮箱運到現(xiàn)場后，利用下河通道，通過25t汽車吊起吊下放到水面，分段拼裝，單排成組后，在已成組的浮體上用螺栓將浮體連成整體。

（2）浮式平臺的定位

浮式平臺采用水中固定錨進行精確定位。在上游設置5個水下固定錨，下游設置2個；每個水下固定錨由1根φ28mm鋼絲繩錨固于河床，用2t的手動葫蘆將此鋼絲繩連接于浮平臺的貝雷梁上形成，同時在浮式平臺上下游四個角成八字形各拋一5t的船錨；浮式平臺定位時，先用300馬力拖船拖運至墩位位置，將上下游錨繩通過手動葫蘆連接至浮式平臺，初步調(diào)整軸線后，將四角船錨拋于河底，通過八字型船錨和水下固定錨精確調(diào)整浮式平臺位置。

4 復雜地質(zhì)條件下水中基礎施工技術研究

4.1 雙壁鋼圍堰施工技術

（1）試吊方案

執(zhí)行試吊前應對提升架進行檢查，具體檢查內(nèi)容如表1所示，提升架工作時，單個吊桿受力不超過30t；通過提升架向上起吊第一節(jié)圍堰離開平臺5cm，檢查圍堰整體結(jié)構(gòu)及吊裝系統(tǒng)，提升架立柱、吊桿、墊梁、千斤頂及油管有無異常，靜吊30min，確認無異常后繼續(xù)向上提高30cm，靜吊30min無異常，才能作拆除平臺的準備。

表1 馬王黔江特大橋提升架試吊前檢查表

（2）圍堰基腳支墊及著床

雙壁鋼圍堰基腳臨近河床面時，潛水員下水對圍堰四周基腳進行探摸和攝影，探摸方向從一個方面向另外一個方向按照鋼圍堰分塊壁板編號依次探摸，記錄好每塊壁板底部與河床面之間的高差，探摸及攝影完成之后，對所有數(shù)據(jù)進行匯總，計算圍堰基腳支墊高度（河床至壁倉底）及支墊位置。支墊材料采用蛇皮袋內(nèi)裝粗砂和水泥，兩者的混合比例按照1：1混合，每袋混合物重量控制在100kg以內(nèi)，支墊采用分層堆碼的形式。支墊完成之后，繼續(xù)灌注壁倉混凝土，直至鋼圍堰著床。檢查圍堰水平偏位及頂面高程，確認鋼圍堰平穩(wěn)著床后，收緊糾偏系統(tǒng)的鋼絲繩。

（3）圍堰基腳四周封堵

根據(jù)潛水員對圍堰四周進行水下攝影及探摸，確定鋼圍堰四周的堆碼高度及寬度。封堵材料采用蛇皮袋內(nèi)裝粗砂和水泥，兩者的混合比例按照1：1混合，每袋混合物重量控制在100kg以內(nèi)，支墊采用分層堆碼的形式。為保證封堵材料拋入水下后不會發(fā)生大的漂移，在圍堰四周分別掛設一根直徑φ630mm的鋼管，鋼管底距河床面3m左右，方便潛水員每次能夠準確找到封堵材料位置，縮短水下封堵時間。灌注水下混凝土之前，潛水員應再次下水對圍堰四周進行攝影及探摸，確認無空隙之后方可澆筑封底混凝土。

4.2 鉆孔樁施工技術

（1）鉆機的布置和鉆孔施工順序

每個墩共有18根直徑2.2m的鉆孔灌注樁，樁基嵌入中風化白云巖10m以上。施工中采用6臺液壓反循環(huán)沖擊鉆機鉆進，如圖2所示，沖擊鉆機按照三個循環(huán)完成施工。

圖2 反循環(huán)沖擊鉆機循環(huán)示意圖

（2）反循環(huán)鉆進

反循環(huán)鉆進應潛水泵潛入孔內(nèi)泥漿后，且孔壁狀況較為穩(wěn)定后進行。在鉆進過程中，操作者需要根據(jù)進尺速度對主鋼絲繩的放繩速度實時調(diào)整，既要避免放繩速度較慢導致鉆頭落不到孔底出現(xiàn)打空錘現(xiàn)象，還要避免放繩速度過快引起的鉆頭向孔壁傾斜撞擊孔壁造成的擴孔現(xiàn)象。當排碴彎頭下降離孔口1m時，需要對排碴管進行更換，更換完畢后，可將接觸的排碴管下端與原排碴管聯(lián)接。沖擊反循環(huán)鉆進時泥漿比重控制在1.05～1.15之間。

（3）清孔

孔深達到設計深度后，應當開始清孔工作，具體的成孔質(zhì)量標準如表2所示，清孔時，先用較好的泥漿將孔內(nèi)含有碴的泥漿置換出來，然后將鉆頭提離孔底0.6m，使用泥漿泵進行清孔，當孔內(nèi)泥漿比重達到設計要求，且孔底沉碴厚度明顯降低時，可認為清孔工作已完成。

表2 鉆孔樁成孔質(zhì)量標準

（4）灌注孔樁水下混凝土

鋼筋籠下放完畢后，進行二次清孔，在孔內(nèi)泥漿比重達到要求和孔底沉碴厚度小于5cm時，即可進行樁基水下混凝土的灌注。灌注方法采用導管灌注水下混凝土，導管直徑為300mm，壁厚5mm，單節(jié)導管長度分為3m、2m、1m三種規(guī)格，導管采用法蘭連接，中間墊橡皮圈，保證不漏水，并在正式下孔前進行水密性試驗檢查，達到要求后方可下孔。灌注時要有專人負責，技術人員必須在場，灌注混凝土前先檢測孔底泥漿沉淀厚度，如大于5cm時應再次清孔，混凝土拌和物運至灌注地點時，應檢查其和易性和塌落度，符合要求后方可使用?？咨淼酌娼?jīng)監(jiān)理工程師認可和鋼筋骨架安放后，立即砍斷分隔球灌下第一斗混凝土，在砍球的同時將導管提升40cm左右，便于灌注封口混凝土?；炷翍B續(xù)灌注，中途不得停頓，每小時灌注高度應大于8m。第一盤混凝土量應滿足導管埋入混凝土大于1.0m，導管下口底離孔底25～40cm，漏斗口下設一隔水栓，直徑略小于導管內(nèi)徑。隨著混凝土的不斷澆筑，不斷提升導管，始終保持導管在混凝土中的埋置深度為2～6m?；炷凉嘧⒐ぷ鲬B續(xù)進行，澆筑完的樁頂標高應高出設計高0.5m以上，澆筑完畢后緩慢抽出導管。預加高度的鑿除，在施工承臺時進行。

5 結(jié)束語

考慮到深水、大流速、裸巖等復雜地質(zhì)條件下水中基礎施工的復雜性，相關的施工企業(yè)需要借助于有效的事故處理措施和完善的施工工藝，來有效落實水下工程施工的質(zhì)量，使得復雜地質(zhì)條件下的水中基礎施工技術能夠為我國建筑行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展做出更卓越的貢獻。

[1]中鐵二局.馬王黔江特大橋水中基礎專項施工方案[Z].2015，12：18～27.

[2]陳淑卿.水下混凝土鉆孔灌注樁施工技術及難點探討[J].廣東建筑科學文匯，2012，8（11）：122～126.

[3]王松.海上超長超深嵌巖鉆孔灌注樁施工技術[J].建筑與科學，2013，4（20）：190～191.

U445.55

A

2095-2066（2016）05-0196-03

2015-12-28

涂緒茂（1982-），男，工程師，大學本科，主要從事路橋施工工作。