鐘祥威

1　工程概況

光澤桔子洲大橋是一座80m+60m全省首座不對稱異形獨塔單索面斜拉橋，橋址位于閩江上游支流西溪與北溪交匯處，建成后是光澤縣地標性建筑物。橋址地形屬重丘陵地區(qū)河谷地貌類型，河谷呈寬“U”字型，西溪寬約80m，北溪寬約200m。水位隨季節(jié)性降雨影響較大，降雨時經(jīng)常會有山洪現(xiàn)象，水位暴漲和暴落比較快，枯水期時水深4.0m，流速為1.0m/s，50年一遇降雨時水深達6.3m，河床內(nèi)沒有淤泥層及其它雜土，多為砂卵石，覆蓋層厚度約2.0m，為主要滲漏層，往下是強風化花崗巖，巖面為河床沖刷線。主塔1#墩承臺位于西溪主河槽中，承臺尺寸為15.3m×12m×3.5m，承臺位于河床沖刷線下，嵌入巖層中，施工時需爆破巖層。為與迎賓大道相接同步開通，根據(jù)施工安排，該處橋墩施工必須在汛期時施工，無法回避。圍堰平面位置如圖1，單位尺寸為m。

圖1　圍堰平面位置圖

2　方案比較

方案一：利用鋼棧橋作為施工通道，鋼圍堰或鋼板樁施工承臺。優(yōu)點：市場上鋼圍堰或鋼板樁物資設備多，調(diào)取快。缺點：由于地質(zhì)層為強風化花崗巖，局部還有較大孤石。鋼棧橋、鋼圍堰或鋼板樁等無法有效嵌入河床，且上游漂來的樹枝等雜物容易堵塞在此處，形成巨大水平推力，造成鋼棧橋失穩(wěn)傾覆；在采用鋼圍堰或鋼板樁時，同樣鋼圍堰或鋼板樁無法有效嵌入高底不平的巖層，會造成鋼圍堰或鋼板樁密封度不夠，滲水大，穩(wěn)定性差。同時投入的鋼材量大，需使用的設備多，風險高，成本大。

方案二：填土筑島圍堰。優(yōu)點：由于水流速度平緩，水不深，附近又有合適的土源，筑島容易。還可通過清理對岸河道，改移流水方向，增大流水截面。施工期間可通過加強與地方氣象、水利部門溝通，掌握汛情趨勢及間隙，合理安排組織施工。缺點：遇河水暴漲時容易被沖刷，危及人身及設備安全，但必要時可撤離作業(yè)人員及設備啟動應急預案。最后經(jīng)過論證及方案專家評審后認為筑島圍堰為最佳施工方案。

3　筑島圍堰技術(shù)

3.1　施工工藝流程

施工準備→施工放樣→筑島圍堰→樁基施工→基坑開挖→承臺及墩柱施工→挖除圍堰。

3.2　筑島圍堰技術(shù)要求

由于1#墩位于西溪河槽中間，筑島時應考慮圍堰后河道被壓縮，水流速度增大從而加大了對圍堰沖刷的防護。還需滿足承臺基坑開挖放坡要求，滿足承臺基礎施工平面尺寸需要，圍堰要求防水嚴密，滲漏小，同時需要滿足基坑開挖后堰體強度和穩(wěn)定性的要求。本次筑島圍堰頂平面尺寸37m×34m，平均填土厚度7.5m，土石方基坑開挖總深度11.1m。

3.3　具體施工技術(shù)

（1）筑島圍堰前，采用型號PC200-8長臂挖掘機（大小臂總長15.4m）在岸邊將筑島邊坡位置范圍內(nèi)夠得到的河床底砂卵石層清除到筑島范圍外堆好，直至挖到強風化巖層。土石方填筑采用推填的形式，運土車把土倒在岸邊，用裝載機向水中推進，推進范圍為長臂挖掘機清除過河底砂卵石位置。再用長臂挖掘機將筑島邊坡范圍內(nèi)夠得到的河床底砂卵石清除至筑島外，然后再填土，以此循環(huán)，直至筑島圍堰形成。

（2）經(jīng)實地勘察填料選擇運距約2.0km山體開挖出的黃粘性土。經(jīng)現(xiàn)場篩分水面以下采用純粘土，其礫石含量不得超過10%，水面以上礫石含量不超過40%，填料的滲透系數(shù)不得大于1×10-5cm/s。填筑出水面后開始用20T壓路機分層碾壓，壓實系數(shù)不得低于0.9，堰體頂面鋪設50cm厚的碎石土并碾壓平整，其頂面高出常水位1.5m，并設2%人字排水坡。

（3）為了更好的保證圍堰的穩(wěn)定性，減輕河水對堰體的壓力，圍堰的外坡面筑成向外拱的弧形。為減小河水的對坡面的沖刷，還可通過開挖對岸河道，改變流水方向，增大流水截面。同時針對本地盛產(chǎn)毛竹這一特點，迎水面邊坡使用竹片檔板全覆蓋，竹片檔板之間用鐵絲綁牢，并用U型φ12鋼筋固釘在坡面。最后用裝載機把堰內(nèi)挖除的直徑大于10cm以上的砂卵石均勻的覆蓋在邊坡上，其厚度不小于0.5m。

（4）筑島完成后立即合理安排樁機設備，以最短的時間內(nèi)完成樁基施工。同時在堰體四周3m范圍內(nèi)設兩排噴漿孔，兩排孔間距為70cm，每排孔間距為120cm，呈梅花型布置，深入至強風化巖層面，利用水泥漿封堵主要滲水層。同時利用高壓注漿形成的連續(xù)防滲墻止水，使堰體更加穩(wěn)定，水泥漿液比為：1：1（水：水泥），提管速度控制在8cm/min內(nèi)，噴漿壓為28～32MPa，自下而上開始噴射、旋轉(zhuǎn)、提升。當提升至地面以下1.0m時停止噴漿。

4　基坑開挖

樁基施工完成后，根據(jù)氣象部門提供的天氣預報，選擇有利天氣組織開挖。開挖前用坐標在堰體上測出開挖邊線平面尺寸。開挖時注意“分層開挖，嚴禁超挖”及“大基坑，小開挖”的原則。土方邊坡控制為1：0.8，石方邊坡為1：0.3，土石交界面設30cm寬平臺，平臺上堆碼50cm高沙袋。開挖過程中測量人員隨時架設儀器控制開挖高度和寬度，指導施工隊及時進行修坡?，F(xiàn)場配備兩臺挖掘機聯(lián)合作業(yè)，主要以長臂挖掘機開挖為主，另一臺挖掘機輔助，用以翻土上車，把基坑土方運到堰體外。

當開挖至巖體面層需爆破作業(yè)時，用鑿巖機鉆爆破孔。為確保圍堰堰體穩(wěn)定，按照小間距、小藥量控制的原則，采用淺孔松動爆破技術(shù)，分兩層爆破施工，每層深度1.8m，炮孔直徑為40mm，間距1.0m呈梅花形布置，每次爆破20孔。超爆器材采用國產(chǎn)ms系列非電導爆管雷管，并采用簇聯(lián)接方式捆孔，專用起爆器起爆。爆破完成后，用挖掘機清理石渣?；有纬珊?，堰體除便道側(cè)外，其余三側(cè)禁止大型機械駛?cè)?，同時基坑內(nèi)邊坡上滿鋪彩條布，防止雨水沖刷坡面，減弱邊坡的穩(wěn)固，污染承臺底面?；娱_挖平面及橫斷面圖如圖2～3，單位尺寸為m。

圖2　圍堰平面圖

圖3　基坑開挖橫斷面圖

5　圍堰穩(wěn)定性計算

筑島圍堰頂標高：228.2m，以水位平齊堰頂計算則水位高差為7.5m。

筑島圍堰橫斷面：堰體頂面寬為3m，邊坡為1：1.5和1：0.8。

筑島圍堰穩(wěn)定性驗算：筑島圍堰受到的水平力為外側(cè)水壓力P水、受到的豎向力為自重G、基底水的滲透壓力U，見圖4。

圖4　堰體受力示意圖

筑島圍堰填土高度H=7.5m，基底到水面高度H水=7.5m，土圍堰的容重取γ素土=19.5kN/m3，水的容重γ水=10kN/m3，土體基底與地基的摩擦系數(shù)取f=0.4。

外側(cè)水壓力：P 水=1/2H 水×2γ 水=3.75×2×10=75kN/m

堰體重量：G=1/2（3+20.5）×7.5×γ 素土=82.25×19.5=1603.9kN/m

滲透壓力：U=1/2×H 水×3×γ 水=3.75×3×10=112.5kN/m

穩(wěn)定系數(shù)：K=f（G-U）/P水=7.9＞1.3滿足要求。

6　施工監(jiān)測

圍堰變形監(jiān)測的基準點采用現(xiàn)有的四等控制網(wǎng)中靠近觀測區(qū)的三個點，采用徠卡TS02全站儀監(jiān)測平面坐標，用NA720自動安平水準儀監(jiān)測標高。水位監(jiān)測遵循“牢固適用，便于觀察”的原則，監(jiān)測點選擇圍堰的西側(cè)（西溪上游）及圍堰北側(cè)（西溪下游）合適位置安裝水標尺的方式。測量人員用水準儀測出實時監(jiān)測點水位標高，再對照刻度安裝水標尺，村尺刻度清晰，并牢固耐用。

變形監(jiān)測采取全站儀和目測監(jiān)測相結(jié)合的方式進行，目測主要檢查圍堰是否有明顯裂痕、塌方、涌沙滲水等情況。監(jiān)測點觀測樁橫向應按斷面布設，每個斷面設4個觀測樁，本次圍堰除便道側(cè)未設觀測樁，其余三側(cè)均設了觀測樁。觀測樁采用1.0m長10cm直徑圓木，圓木頂釘入測量專用釘。埋入土層深度0.9m，面上用30cm長×30cm寬×30cm厚混凝土包裹，混凝土面與土面平齊，觀測樁外露0.1m，并刻上編號（詳見堰體受力示意圖）。

平面位移監(jiān)測采用測邊交會法進行觀測，棱鏡安裝時強制對中，以提高觀測精度。觀測點相對于基準點的點位誤差控制在≤±2.0mm，各觀測點的平面位移量以首次測量的數(shù)據(jù)與累計值差計算并得出，位移量計算至毫米級，并將測量數(shù)據(jù)記錄好。

沉降觀測采用徠卡NA720型自動安平水準儀，觀測點的垂直中誤差控制在≤±0.5mm。確保測量精度，觀測時各觀測水準點組成一個閉合水準路線環(huán)，沉降量以首次測得各觀測樁的高程差與累計高差所得，沉降量計算至毫米級，并將測量數(shù)據(jù)做好記錄。

每天測量各觀測樁的次數(shù)不應少于5次，特別是在基坑形成初期及爆破作業(yè)期間，更要24h監(jiān)測。同時設定監(jiān)測報警值，當平面位移累計量大于40mm，變形速率連續(xù)3d大于4mm/d，填筑面沉降為60mm，變形速率連續(xù)3d大于5mm/d或土體變化較大時，及時上報現(xiàn)場施工主管及項目部并加密觀測次數(shù)，必要時撤離作業(yè)人員及設備啟動應急預案。測量嚴格遵守全過程使用同一臺儀器、同一個測量人員，同一種觀測方法和路線。監(jiān)測結(jié)果要有相對應的數(shù)據(jù)和圖表說明，并標明變化速率和累計變化值，施工監(jiān)測過程應持續(xù)整個基坑內(nèi)施工作業(yè)完成后結(jié)束。

7　承臺施工

樁基檢測合格后，清掃干凈墊層面，放出承臺邊線，在墊層上刻好鋼筋布置間距，安裝鋼筋，用25T吊機安裝定型鋼模并加固。注意控制好墩身鋼筋、塔墩固結(jié)鋼鉸線、綜合接地等預埋件的位置。施工完畢后及時報驗并按大體積混凝土施工要求澆注混凝土，每層澆注厚度控制為50cm，并采用二次搗固方法，即混凝土在即將初凝前再振搗一次，確?；炷恋拿軐嵍龋瑴p少內(nèi)部微裂縫、提高抗裂性。混凝土采用商品混凝土并以汽車泵輸送方式澆注，在澆注過程中注意避免碰撞預埋件及模板，隨時觀測各種預埋件的位置有無變化并及時糾正。澆筑完畢后做好混凝土養(yǎng)護及施工縫的鑿毛處理，待混凝土強度達到50%時即可開始墩身施工。

8　結(jié)束語

對于為跨越河流、山谷而設計的水中墩橋梁工程，由于地形地貌不盡相同，當常用的鋼圍堰、鋼板樁、沉井等方案無可行性時，只能因地制宜相適應的施工方案。如本文介紹的采用筑島圍堰的施工方案，將水中施工轉(zhuǎn)化為陸地施工，不但技術(shù)成熟、施工工藝簡單而且效果顯著。為今后碰到類似水中墩施工時有一定的借鑒作用。

[1]《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ2-2008）.北京：中國建筑工業(yè)出版社.