1、浅析水中桥基础结构施工摘要：随着桥梁建设的发展，大型深水基础或有特殊要求的水中基础施工越来越常见，该类施工具有有效工期短，技术难度高，施工工艺复杂的特点。本文某工程为参考，介绍了水中桩基础的部分施工技术，重点分析了桥梁水中桩基础的钢围堰、桩基础、承台的施工要点，希望通过分析该工程的施工技术和措施，为今后同类桥梁的施工积累经验。 关键词：钢围堰、桩基础、承台 Abstract: with the development of bridge construction, large scale deep foundation or underwater foundation construction
2、 and the special requirements of the more common, the construction time is short, high technical difficulty, the characteristics of complex construction technology. In this paper, a project for reference, introduces some construction technology of underwater pile foundation, analyzed the constructio
3、n points of steel cofferdam of bridge pile foundation, pile foundation, pile cap, hope that through the analysis of the construction technique and measures, for the construction of similar bridges in the future the accumulation of experience. Keywords: steel cofferdam, pile foundation, pile cap 中图分类
4、号： TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、工程概况 工程概况：武江大桥起点桩号为 LK14+456.5，终点桩号为LK15+316.5。桥梁全长：868.6m；桥梁设计角度为 90，全桥桩基 114 根，立柱 78 根，盖梁 42 个，预制梁 176 片。该桥跨越武江主航道、S248、及京广铁路。桥位处武江为 VI 级航道。左幅桥桥跨布置为：（330）m+（330）m+（340）m+（530）m+（530）m+（42.5+75+42.5）m+（250）m；右幅桥桥跨布置为：（530）m+（35+240+35）m+（530）m+（530）m+（42.5+75+
5、42.5）m+（250）m。桥全长868.6m。采用预应力混凝土连续钢构，后退方向引桥采用 30m、35m、40m预应力混凝土分体箱梁，前进方向引桥采用 50m 采用预应力混凝土 T 梁。主墩墩身采用单肢等截面圆端形实心薄壁墩。横桥向为减小阻水面积，端部采用半圆形，圆弧直径为 2.0m。墩身横桥向最长处 8.5m，顺桥向壁厚 2.0m。主墩承台厚 3m，基础采用桩径 1.8m 的钻孔灌注桩，基础按梅花型布置，每墩共 5 根桩。过渡墩采用双柱式墩，桩基础，桩径为1.8m，桩径为 2.0m，桩顶设一道系梁。主墩上部构造为（42.5+75+42.5）三跨预应力砼连续钢构，箱梁断面采用单箱单室，根部梁
6、高 4.78m，跨中梁高 2.0m，顶板厚 25cm，底板厚从跨中至根部由30cm 变化为 60cm，腹板厚采用 50cm，箱梁高度和底板厚度按 2 次抛物线变化。箱梁底板横向宽度 12.75m，箱底宽.7.0m，翼板悬臂长 2.875m。箱梁 0 号节段长 14m，每个悬浇“T”纵向对称划分为 8 个节段，梁段数和梁段长从根部至跨中分别为 53.5m，34.0m，节段悬浇总长29.5m。 二、桩基施工要点 从平台上预留一个方口，放线测量后，用振动锤压钢护筒，1.8 的桩用 2.0 的护筒，2.8 的桩用 3.0 护筒。首次护筒打进河床 5.0 以上，后边钻孔边跟进护筒，最深跟进直至穿过砂卵层
7、，溶洞，进入岩面。泥浆浓度非常大，保证护壁，减少漏浆。部分有斜岩桩基高强片石回填，每次回填注意高于斜岩顶面 1M，反复冲打，逐步成孔。多方斜岩采用护筒外钻孔爆破处理，孔内再反复回填高强片石冲打成孔。大功率空压机清孔，可将砂卵石，碎石块随泥浆都清出孔外，旁边设一处过滤装置，泥浆循环使用，碴块滤除。 三、钢围堰施工技术要点 （一）着床型钢围堰的拼装、就位 钢围堰的拼装方式受到拼装场地、运输条件、起吊能力等诸多因素的影响，施工时可根据具体情况，采用适宜的拼装工艺： （1）若桥位区附近有造船厂、钢结构加工厂等可利用的拼装场地，且有大型起重船配合，则可将钢围堰竖向分节在工厂加工制作，利用驳船将制作完成的
8、节段运至现场后整体吊装、上下对接后焊成整体； （2）若桥位处水流平稳，又有大型驳船可以利用，则可就近在驳船上将钢围堰分节拼装成整体，利用起重船吊装； （3）在没有大型起重船的情况下，则可将钢围堰按构造分片（块）在陆上或驳船上加工，块件的重量可根据现有的起重能力进行划分，如将分块重量控制在 30t-50t 之间以满足小型起重船的吊装能力。 （二）钢围堰的着床、下沉 双壁钢围堰就位后自浮于水中，通常在钢围堰刃脚段浇注一定高度的水下混凝土，以增加刃脚部分的刚度，由于刃脚混凝土客观上增加了钢围堰自重，又可加大钢围堰入土后的下沉速度。 着床型钢围堰受到的水流力在围堰刃脚接近河床顶面时达到最大值，此时应在
9、严格控制钢围堰定位精度的情况下及时着床。钢围堰刃脚着床后，利用深水抓斗或吸泥机辅以高压射水管吸泥取土，同时向钢围堰壁仓内注水，增加围堰的下沉重量。吸泥取土时从围堰中间逐步向刃脚处对称分层进行，以保证钢围堰平稳、竖直下沉。为保证钢围堰顺利下沉，可事先在刃脚内部埋设高压水枪喷嘴，当钢围堰下沉困难时利用高压射水冲击刃脚底部土体，以减少围堰刃脚处的端阻力，同时采取在隔仓壁体内浇注混凝土或灌砂、围堰顶部配重以及空气幕等方法达到助沉目的。钢围堰在下沉过程中可能会出现偏位或倾斜现象，此时可通过及时采取调整偏侧取土量的方法逐步达到纠偏纠斜的目的。 （三）钢管位置及沉桩垂直度控制 (1)压锤前，应检查桩与桩锤的
10、中心线是否一致，如有偏差应改正。 (2)开始沉桩时，桩与桩锤宜保持在同一轴线上。 (3)压锤前及施工过程中，采用 2m 靠尺和 1mm 塞尺随时检测钢管桩的垂直度。 （4）沉桩结束后，应对钢管桩位置偏差进行检测，检测工具为 GPS,垂直度采用 2m 靠尺和 1mm 塞尺检测。如果符合要求则进行下一沉桩施工，不符合要求则视实际情况考虑处理方案。 （注：桩位偏差1500mm，垂直度1/100） （四）围堰防渗措施 首先保证钢板桩垂直度，利用振动打桩机进行钢板桩的插打，插打过程中钢板桩锁口内设置足够的黄油，保证其锁口质量。在抽水过程中发现漏水后及时采用级配粗砂、锯沫粉、水泥调和后在漏水上方钢板桩外侧
11、设置堵漏导管，通过堵漏导管将堵漏调和物下放到需要堵漏上方，将粗砂、锯沫粉、水泥等吸进漏水的钢板桩锁口缝隙中将其填充密实达到止水效果。当钢板桩实在无法打至设计标高，为保证围堰止水效果，可以在该钢板桩底部区域，沿桩墙外侧钻孔并注浆。若出现较大渗水情况，一般堵漏方法不能解决时，在漏水部位外侧进行止水帷幕处理。 封底 （五）钢围堰的清基封底 钢围堰下沉到位后，采用高压射水冲洗围堰内壁和钢护筒外壁，利用空气吸泥机吸除底部浮泥清基，为浇注封底混凝土做准备。若河床覆盖层较浅，可由潜水员用袋装混凝土堆砌封堵刃脚，也可采用水下不离析混凝土封堵刃脚部位孔隙以防堰外泥砂流入。 四、水中墩桩基础施工 施工工艺流程图
12、（一）钻孔要点 开钻后钻孔应连续进行，一般不得中途停钻。钻进过程中应保持钻头中心与护筒中心在一垂线上。开始钻进时，应慢速钻进，以利孔内造浆。造浆必须使用符合要求的粘土。钻进过程中，经常测定泥浆比重，并根据地质情况随时调整。护筒内泥浆顶面高度应始终高出孔外稳定水头至少 1m。 钻孔施工时，泥浆不能随意排放，更不能排入水中。泥浆沉淀后应使用汽车拉到弃渣场，拉运车辆应采取防护措施，泥浆不能抛洒路上污染环境。 钻孔至设计标高后，采用换浆与抽碴筒抽碴相结合的方法清孔。当孔底沉碴厚度在设计要求及规范允许范围之内后，即可下钢筋笼，灌注水下砼。 水中系梁施工 武江 9#墩围堰内破桩头 （二）灌注水下砼 砼在砼
13、拌合场拌合后，运至施工现场，同时应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行二次拌合。砼灌注前，应检查钢筋笼、导管底标高、孔底沉碴厚度和有无坍孔现象。灌注砼时，先向漏斗内洒 1:2的水泥砂浆润湿大漏斗，然后用砼将漏斗装满，使封底砼能确保埋住导管底端不小于 1m。砼灌注连续进行，经常探测孔内砼面标高，及时调整导管埋深。 灌注水下砼应注意下列事项： 灌注水下砼的工作应迅速，防止坍孔和泥浆沉淀过厚； 砼的坍落度以 18-22cm 为宜； 灌注所需砼数量，一般较成孔桩径计算数量大，约为设计桩径体积的 1. 3 倍左右； 为防止钢筋笼被砼顶托上升，在灌注下段砼时应尽量加快速度，当孔内砼面接近钢筋笼底部时
14、，应保持较大的导管埋深，放慢灌注速度，当砼面超过钢筋笼底部 1-2m 后，应减少导管埋入深度，按正常速度灌注；灌注标高应高出桩顶设计标高 0.5-1.0m，以便清除桩头浮浆和消除测量误差。 （三）墩身混凝土裂缝措施 墩身施工属大体积混凝土施工，混凝土施工后易出现裂缝，施工中应做好温控措施。 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生
15、剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的 110 左右，由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外
16、荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。 四、承台施工要点 （一）承台开挖 特大桥水中墩 80墩和 81墩采用钢板桩围堰混凝土封底。根据图纸及现场情况施工水位定为 4.61m，80#墩和 81#墩承台底标高分别为-9.859m，和-9.830m；承台底面处于施工水位以下分别为 14.469m 和14.44m，一层承台尺寸均为 13.1m（长）11.9m（宽）3.0m（厚） ，二层承台尺寸均为 7m11m2m 桩位布置：横向 3.5m，纵向 3.1m。 承台基坑均采用人工配合机械进行开挖，其基坑开挖及排水方法与明挖基础基坑开挖基本相同，承台开挖至设计标高
17、后，在基坑四周设排水沟，在钢板桩四个角设集水沟，用大功率水泵集中进行抽水，然后用混凝土封底进行施工，混凝土强度等级不低于承台垫层标号。基坑开挖时，土石方应随挖随运，坚决杜绝把土石弃置沟内或河中。当用混凝土进行封底强度形成后，及时测量桩顶标高，用空压机凿除桩头至设计标高，并按规定检测桩身完整性和单桩承载力，在确认钻孔桩桩基质量合格后，方可进行承台施工。 （二）承台绑扎钢筋浇筑混凝土 承台钢筋的绑扎、在封底混凝土浇筑完成后进行。混凝土浇筑主要考虑三个方面的影响。 武江 20#墩右幅承台钢筋绑扎 1、大体积混凝土的浇筑水化热的影响，采用掺加粉煤灰以减少砼水化热，在混凝土浇筑完成 1-2 小时初凝后即在围堰内灌水养护。 2、承台顶预埋 2CM 厚钢板。具体的预埋钢板位置根据 0#块施工的钢管支架位置进行预埋。 3、承台的浇筑注意潮汐的变化，选择在低潮位时浇筑。 结束语 1吴展剑.北平泉特大桥水中墩基础钢板桩施工技术J.山西建筑，2007（08）. 2蒋明贵.泸州长江铁路大桥水中主墩施工技术J.重庆大学学报，2008（02）. 3徐光辉,胡明义.公路桥涵设计手册M.北京:人民交通出版社,2011. 4王章忠.沮漳河特大桥 99#水中墩钢板桩围堰施工关键技术J.中外公路,2010（10）. 5余龙.钢板桩围堰施工方法及处理措施J.安徽水利水电职业技术学院学报，2010（10）.
