劉水康
(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)
所謂深水橋梁,是指在水深大于5 m、河面寬100 m以上的河道或江面施工的大型橋梁。隨著近年來交通建設(shè)的發(fā)展,跨越深水河道的橋梁越來越多,其橋梁深水基礎(chǔ)的施工技術(shù)亦得到了長足的發(fā)展。
成樂高速擴容建設(shè)項目樂山城區(qū)過境復線新建支線段青衣江大橋跨青衣江及河灘而設(shè),青衣江河寬約150 m,路線與河流交角約90°,水流平緩,橋面設(shè)計標高受路線控制,起點岸地形較陡峭,止點岸為河灘地,地形平緩。橋梁全長1 028.5 m,其主橋上部為預應力砼連續(xù)剛構(gòu),下部基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ)接承臺,墩柱采用雙薄壁空心墩。青衣江大橋主橋L3、L4號主墩均位于青衣江河道內(nèi),其中主橋L3主墩處水深大于5 m,屬深水基礎(chǔ)。如何在保證施工安全及質(zhì)量的前提下進行主橋L3號墩深水基礎(chǔ)的施工,成為本次橋梁施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
結(jié)合現(xiàn)場實際情況及設(shè)計方案,擬采用“一橋一平臺L型布置”的方式上跨河道進行主橋L3號深水基礎(chǔ)的施工。先根據(jù)水文資料確定安全的搭設(shè)高度,青衣江大橋所處青衣江常水位標高377 m。根據(jù)調(diào)查,青衣江大橋橋址處50年一遇洪水位為385.76 m,考慮到浪涌高度,決定該橋施工鋼棧橋橋面控制高程為386 m;鋼棧橋設(shè)計橋?qū)? m,橋面車輛最大行駛時速5 km/h,設(shè)計橋面動荷載不大于100 t。
整體采用“一橋一平臺L型布置”方案,具體為:根據(jù)便道路線方案,共布置2段棧橋與1個沖孔平臺。其中:1#鋼棧橋全長48 m,用于連接3#墩及其小樁號側(cè)2#便道,布置在主體橋梁下游;2#鋼棧橋全長48 m,為平臺鋼棧橋,布置在3#墩沖孔鋼平臺小里程側(cè);3#墩處設(shè)置一座鋼平臺作為沖孔平臺,平臺長48 m,寬15 m,與鋼棧橋高程保持一致,整體呈“L”型布置。具體布置如圖1所示。
圖1 青衣江大橋鋼棧橋及沖孔平臺平面布置圖
根據(jù)地勘資料顯示,L3號墩地層分布情況從上到下依次為:黏土層約為2.7 m,強風化粉砂質(zhì)泥巖約為9 m,中風化粉砂巖約38.4 m。使用90型振動錘輔助下沉螺旋焊管樁,且需要對螺旋焊管樁穿管靴,以保證鋼管埋深深度達到設(shè)計深度。
本鋼棧橋單跨跨徑12 m,橋面寬度6 m;鋼棧橋下部結(jié)構(gòu)為螺旋焊管樁樁基墩柱,每排墩按5 m橫距布置2根φ 630 mm×10 mm螺旋焊管樁;螺旋焊管樁間設(shè)[12.6槽鋼作為鋼橫聯(lián)及斜撐,樁頂橫梁為2I36b的工字鋼。上部主縱梁選用普通“321”型貝雷桁架片,采用6片貝雷梁拼裝而成,每2片一組;貝雷梁上部向按0.25 m間距鋪設(shè)I25b分配梁,橋面層鋪設(shè)δ10 mm花紋鋼板,防護欄采用標準的A型防護欄;鋼棧橋設(shè)計動荷載不大于100 t。受力計算時為保證結(jié)構(gòu)安全,上部結(jié)構(gòu)縱向貝雷桁架采用簡支結(jié)構(gòu)計算,動荷載受力計算安全系數(shù)取1.4倍,靜荷載計算安全系數(shù)取1.2倍。
沖孔平臺面寬度15 m,長度及跨徑與棧橋相同;平臺下部基礎(chǔ)采用φ 630 mm×10 mm螺旋焊管樁,布置間距為5.5 m+2 m+5.5 m,單排設(shè)置4根;螺旋焊管樁橫向聯(lián)結(jié)系均采用[20a槽鋼,樁頂橫梁采用2I40a工字鋼。主縱梁仍采用“321”型貝雷桁架梁,上部分配梁采用I36b工字鋼。
平臺上驗算最大荷載根據(jù)50 t汽車吊起吊樁基鋼筋籠時計算,動荷載計算安全系數(shù)取1.4倍,靜荷載計算安全系數(shù)取1.2倍。棧橋與平臺立面布置形式如圖2所示。
圖2 鋼棧橋與鋼平臺立面布置圖
鋼棧橋整體施工工藝流程如下:施工準備—岸邊橋臺施工—測量放樣—插打鋼管—安裝鋼管聯(lián)結(jié)—安裝柱頂橫梁—安裝貝雷主梁—安裝橋面結(jié)構(gòu)。
4.2.1 打樁施工
首先架設(shè)測量儀器將樁位按照設(shè)計要求準確放樣,在鋼棧橋起點位置上將定位樁施設(shè)完成,導向架精確吊裝就位,然后運輸φ 630 mm×10 mm螺旋焊管樁至指定樁位。此時按照測量情況,調(diào)整履帶吊吊點至管樁滿足相應精度要求(樁心誤差在5 cm以內(nèi))位置后,緩慢下放,并使之在自重作用下沉入泥土直至穩(wěn)定。測量螺旋焊管樁垂直度,滿足要求后安裝90型振動錘,開始低檔振動下沉,待螺旋焊管樁入土3~5 m后即可高檔振動下沉,直至第一節(jié)螺旋焊管樁露出地面的長度為2.0 m左右時,停止振動,拆除振動錘。再用履帶吊起第二節(jié)螺旋焊管,與第一節(jié)螺旋焊管對接,焊接焊縫接長螺旋焊管樁。焊接完成后,安裝振動錘繼續(xù)振動,使之下沉至設(shè)計要求的高程。
螺旋焊管樁的焊接接長質(zhì)量是確保管樁施工質(zhì)量的重要工序。應將螺旋焊管對接處接口預作45°倒角的坡口。螺旋焊管樁接長采用熔透焊接等長環(huán)焊縫,焊縫余高不少于2 mm,對接錯邊尺寸不得大于3 mm。對接錯邊大的地方可采用外包加強板、施焊周邊角焊縫進行加強。
停錘控制標準:螺旋焊管樁插打施工如圖3所示,采用貫入度和樁頂標高雙指標控制,具體要求如下。
1)設(shè)計樁底標高為中密以上風化巖土層時,根據(jù)貫入度變化并對照地質(zhì)資料,確認樁底已沉入要求的土層,貫入度達到控制貫入度。
2)當貫入度已達到控制貫入度,而樁底標高未到達設(shè)計標高時,應繼續(xù)錘入0.1 m左右(或錘擊30~60次),如無異常變化即可停錘;若樁底標高高于設(shè)計標高1.5 m以上時,應暫停施工,查明原因。
3)設(shè)計樁底標高處為一般黏土或其他松軟土層時,應以標高控制為主,貫入度控制為輔。當樁底已達設(shè)計標高但貫入度差別仍較大,應繼續(xù)錘擊,使其接近設(shè)計要求的貫入度。
4)在同一組樁基中,各樁的最終貫入度和沉入度不宜相差過大,避免因地質(zhì)不均導致產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象。
圖3 螺旋焊管樁插打?qū)嵕皥D
4.2.2 主桁架拼裝
螺旋焊管樁施工完成后,檢查樁的垂直度、深度與設(shè)計無誤后,將螺旋焊管樁頂使用氣割切割平整,焊接管內(nèi)加鋼板,吊放工字鋼分配梁并與螺旋焊管樁頂封頭板焊接。鋼桁架在后方分組拼裝,汽車運輸至鋪設(shè)位置,吊機起吊安裝成主桁整體,并與分配梁連結(jié)。相鄰兩組貝雷梁之間使用∠75°×8 mm的角鋼,或直接使用“90”花架連接,縱向間距3 m布置。
在已安裝好貝雷縱梁的頂面按照25 cm的間距鋪設(shè)25b工字鋼,工字鋼與貝雷立桿支撐共截面。工字鋼與貝雷梁之間通過貝雷片外側(cè)焊接[12.6槽鋼作水平限位。
4.2.3 鋪設(shè)橋面系
橋面鋼板采用δ10 mm花紋鋼板,花紋鋼板鋪設(shè)時錯縫布設(shè)。相鄰橋面板間設(shè)置1 cm的縫隙,用于防止因鋼板溫度應力得不到釋放而引起的橋面不平整和變形現(xiàn)象。橋面鋼板與分配梁之間通過點焊連接。棧橋欄桿采用標準化設(shè)計的A型防護欄桿如圖4所示,并在棧橋上設(shè)置航道警示燈;需要夜間施工時,須在現(xiàn)場設(shè)置滿足要求的夜間照明設(shè)施。
圖4 貝雷鋼棧橋?qū)嵕皥D
沖孔鋼平臺施工工藝及操作要點與鋼棧橋相同,此處不再重復。
按照以上“一橋一平臺L型布置”的方法和技術(shù)進行青衣江大橋主橋L3號主墩施工,工程施工期間未發(fā)生任何質(zhì)量安全事故,L3號主墩基礎(chǔ)施工質(zhì)量和安全完全滿足設(shè)計和規(guī)范要求,施工安全、質(zhì)量和工期均得到了有效保障,得到了監(jiān)理及業(yè)主的一致好評,其相關(guān)施工經(jīng)驗值得在后期類似工程中進行借鑒和推廣。