汪 濤， 李 云 川， 陳 楊

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

云龍灣大橋位于成都市天府新區(qū)，為南北走向，基本與錦江正交，該橋全長1 119 m，一跨跨越錦江江面，主跨跨度為205 m，為成都市第一大跨度自錨式懸索橋。主橋上部結(jié)構(gòu)采用先梁后纜的施工工藝，主梁施工需要在河道內(nèi)施工臨時(shí)樁基和臨時(shí)鋼支架。錦江寬160 m，水深1～2 m。

原施工方案為圍堰填筑形成基坑，再對(duì)基坑抽水、清淤和修筑道路，在河底進(jìn)行樁基和鋼支架的施工。為確保施工進(jìn)度，最終將施工方案優(yōu)化為筑島圍堰，在陸地條件下進(jìn)行樁基和鋼支架的施工。

樁基和鋼支架施工需要大型機(jī)械設(shè)備，筑島圍堰施工方案能提供很好的拼裝和吊裝平臺(tái)，解決現(xiàn)場拼裝場地問題。筑島圍堰施工簡單靈活，能廣泛地運(yùn)用在淺水寬闊的河道中施工。

2 筑島圍堰方案的確定

典型圍堰河底施工具有的優(yōu)點(diǎn)：圍堰土石方填筑量相對(duì)較少。缺點(diǎn):①河床面以下淤泥層較厚，且河床面很不規(guī)整，河床地質(zhì)情況復(fù)雜，臨時(shí)樁分散且多，清淤、修筑大型機(jī)械專用道路和抽水需要花費(fèi)較多工期和資金。②圍堰填筑需要外購大量的防滲材料。③施工工序較多、工期長。④河道臨時(shí)漲水翻堰后，基坑內(nèi)施工區(qū)域的處理繁瑣，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間較長。⑤河床上施工存在施工設(shè)備和人員被水淹的風(fēng)險(xiǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

筑島圍堰陸地施工具有的優(yōu)點(diǎn)：①筑島陸地施工不需要考慮河床地質(zhì)情況，不用清淤、修筑專用施工道路和抽水，可以節(jié)約工期和資金。②筑島可以節(jié)約防滲材料。③工序簡單，操作性強(qiáng)，工期短。④河道漲水翻堰后，只需進(jìn)行簡單處理，短時(shí)間便可投入生產(chǎn)。⑤現(xiàn)場開挖的土石方可以全部用于筑島，可以及時(shí)解決外運(yùn)問題。⑥筑島在陸地條件下施工，施工設(shè)備和人員安全風(fēng)險(xiǎn)較低。⑦在筑島圍堰上樁基和鋼支架的施工很便捷。缺點(diǎn):筑島填筑土石方量較大。

經(jīng)對(duì)上述兩方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)錦江河道河床情況、工期、可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行比選后認(rèn)為：筑島圍堰更適合該工程施工。

3 筑島圍堰的施工和運(yùn)用

3.1 筑島圍堰的設(shè)計(jì)與施工

3.1.1 筑島圍堰的布置

筑島分兩期進(jìn)行，河道北岸段為一期筑島，河道南岸段為二期筑島。一期筑島圍堰侵占河道寬度為120 m，過流寬度為40 m。一期筑島上部的樁基和鋼支架施工完成后，將一期筑島拆除過流，拆除后的土石方用于二期筑島圍堰。

3.1.2 筑島圍堰高程的確定

結(jié)合該工程規(guī)模及工期，筑島設(shè)計(jì)選擇的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為枯水期5 a一遇。根據(jù)水力學(xué)原理，分期導(dǎo)流圍堰的水流狀態(tài)隨縱向筑島圍堰的長度l和上游水深D而不同，可分別按照寬頂堰流和明渠流處理。其流態(tài)界限劃分按以下原則進(jìn)行：

(1)當(dāng)l/D>10時(shí)，按照明渠流處理；

(2)當(dāng)l/D=2.5～10時(shí)，按照寬頂堰流處理。

經(jīng)對(duì)上游水位進(jìn)行估算，枯水期上游水位高度在2 m以內(nèi)，流態(tài)劃分暫按D=2 m考慮，分期導(dǎo)流計(jì)算方式界定如下：

分期導(dǎo)流：l/D=50/2=25>10，按明渠流計(jì)算。

(3)明渠流的計(jì)算。

不過水圍堰堰頂高程H為分期設(shè)計(jì)洪水的靜水位與波浪爬高、堰頂安全加高值及水位壅高值之和。即：

H=h+d+δ+Z

式中H為不過水圍堰堰頂高程(m)；h為設(shè)計(jì)洪水靜水位(m)。束窄河道洪水位根據(jù)下列明渠流公式近似計(jì)算：

A=(2b+m1h+m2h)h/2

式中Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；A為過水?dāng)嗝婷娣e，m2；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑，m；X為濕周，m；i為水面比降，根據(jù)設(shè)計(jì)資料取0.000 8；n為糙率，根據(jù)河床特性取0.025；b為河道底寬，m；m1、m2為邊坡系數(shù)；d為波浪爬高，波浪爬高與風(fēng)速、水深、吹程等要素有關(guān)，該工程所在地枯水期風(fēng)速較小，水深較淺，河道寬度不大，可不考慮波浪爬高；δ為安全超高。根據(jù)規(guī)范要求，5級(jí)不過水土石圍堰堰頂安全加高下限值為0.5 m，心墻式防滲體應(yīng)為0.3～0.6 m，取δ=0.6 m；Z為束窄河床水位壅高(m)。束窄河床上游水位壅高Z可按照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

Wc=bc·tcp

式中v0為 行進(jìn)流速，m/s；g為重力加速度，取9.81，m/s2；φ為流速系數(shù)，矩形圍堰取0.8；vc為束窄河床平均流速，m/s；Wc為收縮斷面有效過水?dāng)嗝妫琺2/s；bc為束窄河段過水寬度，m；tcp為河道下游平均水深，m/s。

經(jīng)對(duì)束窄河段及上游水位壅高進(jìn)行計(jì)算，最終對(duì)一期導(dǎo)流與二期導(dǎo)流水位進(jìn)行確定：結(jié)合濱江步道高程，兩期筑島圍堰總體高度取圍堰頂高程458.14 m。

3.1.3 筑島圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

筑島采用岸邊主橋基坑開挖的普通土石填筑，頂部大型設(shè)備出場道路利用30 cm厚砂礫石加強(qiáng)，筑島順?biāo)鱾?cè)面利用開挖出的大塊石方做防沖護(hù)面。

3.1.4 筑島圍堰的穩(wěn)定性驗(yàn)算

采用圓弧法對(duì)筑島圍堰進(jìn)行抗滑移驗(yàn)算。

K=∑(Wicosαitgβi+cli)/∑Wisinαi

Wi=γ×bi×hi

式中Wi為土料自重，kN/m；γ為堰體填土的容重，根據(jù)《簡明施工計(jì)算手冊》取壓緊后的碎石土容重γ=19 kN/m3；bi為土條寬度，取1 m；hi為滑移面各土條高度，m；αi為土條地面中心的法線(過圓心)與圓心的鉛直線間的夾角；βi為土石的內(nèi)摩擦角，礫石土料內(nèi)摩擦角參考含粘土卵石料，取25°；c為土石的粘聚力，礫石土料粘聚力參考含粘土卵石料，取10 kPa；li為土條沿滑動(dòng)弧面的長度，m。

經(jīng)計(jì)算，筑島圍堰抗滑安全系數(shù)K值為4.68。

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，4～5級(jí)土石圍堰K值不小于1.05，故滿足要求。

3.1.5 筑島圍堰的施工

筑島圍堰填料直接利用開挖的土石料，水下部分采用裝載機(jī)配合渣車直接拋填；水上部分首先清除軟弱覆蓋層，然后進(jìn)行填筑施工，采用振動(dòng)碾逐層進(jìn)行碾壓，對(duì)于局部無法碾壓到的部位采用手扶式振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓。

3.1.6 筑島圍堰的拆除

水上筑島圍堰拆除時(shí)，將堰體高程降低至施工時(shí)段水位以上50 cm處，其余部分與水下圍堰一同拆除。水下筑島圍堰拆除時(shí)，首先從堰腳開挖筑島兩側(cè)的土石方，再縱向拆除。北岸筑島圍堰拆除料可作為有用料用于南岸筑島圍堰的填筑。

3.2 灌注樁樁基施工

該工程樁基采用旋挖鉆機(jī)在筑島圍堰上鉆

孔，樁基全部采用水下灌注混凝土施工作業(yè)。河道內(nèi)淤泥較厚且筑島圍堰層無法利用旋挖鉆孔工藝成孔，故最終選擇鋼護(hù)筒護(hù)壁。由于是陸地條件施工，樁基具體施工工藝和質(zhì)量控制與常規(guī)灌注樁施工一致。

3.3 鋼支架的安裝與運(yùn)用

鋼支架比較密集，工程量較大，鑒于其本身施工面較窄，通過筑島形成陸地給支架的拼裝和安裝創(chuàng)造了很好的施工條件。在筑島圍堰上鋼支架的拼裝有很大的操作空間，而且大型吊裝設(shè)備在筑島圍堰上吊裝局限性較小，可以通過減少吊距、選擇較小的吊裝設(shè)備節(jié)約造價(jià)。

4 結(jié) 語

該工程的實(shí)踐證明：筑島圍堰不僅能節(jié)約造價(jià)和工期，而且還具有很好的安全性和操作性。最重要的一點(diǎn)是能將水中施工條件的各種困難轉(zhuǎn)化為常規(guī)及簡單成熟的施工工藝，可為今后類似的淺水寬闊的工程施工提供借鑒。