王永鋒

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

1 工程概況

南龍鐵路閩江特大橋位于福建省南平市境內(nèi)，橋梁跨越峰福鐵路、閩江和市政道路，全橋長(zhǎng)度L=1066.41m，主橋結(jié)構(gòu)為孔跨（118+216+138+83）m 雙線剛構(gòu)連續(xù)梁，主跨216m 為目前鐵路同類型剛構(gòu)連續(xù)梁世界最大跨度。17#、18# 主墩為剛壁墩，墩高64.5m，基礎(chǔ)采用24 根φ2.5m 鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為30.25m×19.75m×5m，混凝土體積2987.2m3。河床為裸巖河床，無(wú)覆蓋層，橋位處平均水深18m，承臺(tái)底位于裸巖河床面以下，采用雙壁鋼圍堰施工。江面寬度420m，設(shè)計(jì)流速為3.92m/s，橋梁區(qū)域?yàn)棰艏?jí)航道，施工水位為62.5m，水中墩基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰嵌入河床地層范圍為強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化黃崗巖。

2 施工方案及關(guān)鍵技術(shù)

深水基礎(chǔ)樁基鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工是重要環(huán)節(jié)，根據(jù)水文、地質(zhì)、通航和深水基礎(chǔ)承臺(tái)尺寸綜合確定鉆孔平臺(tái)方案。因承臺(tái)嵌入巖石河床內(nèi)，雙壁鋼圍堰嵌入河床地層范圍為強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化黃崗巖，無(wú)法正常采用振動(dòng)錘插打鋼管樁，無(wú)法采用常規(guī)吸泥出水工藝下沉雙壁鋼圍堰。經(jīng)過(guò)綜合方案比選，主墩深水基礎(chǔ)采用“先堰后樁”法施工，即先采用浮動(dòng)鉆孔平臺(tái)與和浮動(dòng)清碴平臺(tái)配長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行水下基坑開(kāi)挖，然后水中分節(jié)下沉雙壁鋼圍堰，在鋼圍堰頂搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)安裝鋼護(hù)筒，灌注鋼圍堰水下封底混凝土，最后將簡(jiǎn)易平臺(tái)與鋼護(hù)連接加固形成水中鉆孔平臺(tái)，滿足鉆孔灌注樁和承臺(tái)施工要求。

2.1 雙壁鋼圍堰鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

總體結(jié)構(gòu)：雙壁鋼圍堰一是為深水承臺(tái)施工的擋水結(jié)構(gòu)，二是作為樁基鉆孔平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)，鉆孔平臺(tái)荷載由鋼圍堰雙壁和樁基鋼護(hù)筒組合共同支承。水中墩承臺(tái)尺寸為30.25m×19.75m×5m，承臺(tái)底標(biāo)高位于河床面以下3m 左右，鋼圍堰設(shè)計(jì)考慮通航安全影響，同時(shí)最大限度減少基坑水下爆破方量，滿足樁基鉆孔平臺(tái)搭設(shè)要求，采用矩形雙壁鋼圍堰。鋼圍堰平面尺寸比承臺(tái)每邊大0.25m，內(nèi)壁平面尺寸為30.75m×20.25m，外壁平面尺寸為33.75m×23.25m，壁厚1.5m，基坑底平面尺寸為35.75m×25.25m（比鋼圍堰外壁每邊大1.0m），按照5∶1 進(jìn)行放坡開(kāi)挖，基坑爆破開(kāi)挖厚度5.5m，封底混凝土厚度2.5m，利用鋼圍堰內(nèi)壁為承臺(tái)模板澆筑砼，在鋼圍堰頂安裝雙拼貝雷梁作為鉆孔平臺(tái)縱梁，貝雷梁共7 組，中間3 片/組，兩側(cè)2 片/組，采用90cm 型支架，每組長(zhǎng)度24m。貝雷梁兩端頭支撐在鋼圍堰頂，然后在縱梁上鋪設(shè)I22b 工字鋼分配梁，在工字鋼上鋪設(shè)厚度δ=6mm 鋼板形成鋼護(hù)筒安裝平臺(tái)。鋼護(hù)筒安裝完成后，在鋼護(hù)筒上部（貝雷梁下弦桿底部）位置采用I40b工字鋼焊接連接成整體，貝雷梁中間支點(diǎn)支撐在I40b 工字鋼上，然后進(jìn)行混凝土封底，補(bǔ)鋪空缺處平臺(tái)鋼板，最后形成雙壁鋼圍堰、鋼護(hù)筒、貝雷梁為組合體系結(jié)構(gòu)的鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)四周采用鋼管焊接扶手欄桿，做好臨邊防護(hù)。將鉆孔平臺(tái)寬24m，長(zhǎng)33m，面積785m2，滿足樁基鉆孔要求。鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 雙壁鋼圍堰鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖（單位：cm）

2.2 鉆孔平臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）鋼圍堰下沉、安裝。鋼圍堰分成5 節(jié)下沉，第1 節(jié)（含刃腳）～第4 節(jié)4m，第5 節(jié)2m，內(nèi)支撐兩道。每節(jié)平面分成20 塊，8 個(gè)相同轉(zhuǎn)角塊及12 個(gè)相同直塊，每塊重量控制在10t 內(nèi)，以便鋼圍堰起吊拼組安裝。隔艙混凝土澆筑高度8m（隔倉(cāng)混凝土頂高于承臺(tái)頂面50cm），艙室內(nèi)其余部分注水，注水高度為10m。鋼圍堰首節(jié)在岸邊搭設(shè)拼裝平臺(tái)拼裝，首節(jié)下水后浮運(yùn)至墩位處，安裝下沉導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用鋼管和浮箱組合而成，采用八字錨固定導(dǎo)向架，注水分節(jié)拼裝下沉鋼圍堰。第2 節(jié)～第5 鋼圍堰在墩位處分塊拼裝，分節(jié)下沉。鋼圍堰拼裝時(shí)，嚴(yán)格控制拼裝尺寸，先點(diǎn)焊，待全部節(jié)塊拼裝完成后方可全面焊接。焊接總體順序：先焊水平弦板，后焊內(nèi)壁板，再焊外壁板，總體保持對(duì)稱施焊，焊接內(nèi)外壁焊縫時(shí)，搭設(shè)吊籠扶梯及水平腳手板，方便焊接作業(yè)。依次分節(jié)拼裝、注水下沉雙壁鋼圍堰，鋼圍堰著床前，用GPS 定位系統(tǒng)進(jìn)行精確測(cè)量定位，保持雙壁鋼圍堰水平，當(dāng)鋼圍堰底部距離基坑面20～30cm 時(shí)，采取隔倉(cāng)均衡注水使鋼圍堰迅速下沉至著床就位，最后進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)收，確保鋼圍堰位置準(zhǔn)確無(wú)誤后繼續(xù)注水加重，最后拆除導(dǎo)向架和糾偏錨繩。

鋼圍堰下沉糾偏措施：在雙壁鋼圍堰底節(jié)刃腳設(shè)糾偏纜繩，與浮運(yùn)船上卷?yè)P(yáng)機(jī)連接，將兩側(cè)糾偏纜同時(shí)收、放或一側(cè)松、一側(cè)緊等方法達(dá)到糾偏目的。雙壁鋼圍堰下沉導(dǎo)向架結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 雙壁鋼圍堰下沉導(dǎo)向架結(jié)構(gòu)

（2）鉆孔平臺(tái)承重主梁安裝。鋼圍堰下沉驗(yàn)收合格后，在鋼圍堰頂安裝鉆孔平臺(tái)主梁，主梁貝雷梁縱橋向布置（短方向），共計(jì)7 組，中間3 片/組，兩側(cè)2 片/組，貝雷梁布置需預(yù)留鉆孔樁鋼護(hù)筒安裝位置，貝雷梁在岸上進(jìn)行預(yù)拼裝，采用90cm 型支架，拼裝成組后采用浮動(dòng)平臺(tái)運(yùn)輸?shù)蕉瘴唬捎?0T 級(jí)浮吊安裝。貝雷梁安裝位置需精確測(cè)量定位，確保位置準(zhǔn)確。在貝雷梁上部安裝I22b 工字鋼，間距35cm，然后鋪設(shè)木板形成簡(jiǎn)易平臺(tái)，使其滿足鋼護(hù)筒安裝和灌注封底混凝土導(dǎo)管下放空間要求。鉆孔平臺(tái)貝雷梁安裝如圖3 所示。

圖3 鉆孔平臺(tái)貝雷梁安裝施工

（3）鋼護(hù)筒安裝。鋼護(hù)筒除滿足鉆孔樁定位、鉆孔導(dǎo)向、隔離穩(wěn)定孔壁、保持泥漿水位等作用外，在雙壁鋼圍堰施工中還起鉆孔平臺(tái)承重作用，同時(shí)為防止大直徑鋼護(hù)筒吊裝變形，經(jīng)結(jié)構(gòu)檢算和施工經(jīng)驗(yàn)，鋼護(hù)筒內(nèi)徑為φ2800mm，壁厚16mm，比樁基直徑大300mm，鋼護(hù)筒總高度為18m，分2 節(jié)安裝，每節(jié)高度為9m，單節(jié)重量為10t。鋼護(hù)筒在鋼圍堰加工場(chǎng)自行卷制，采用CO2保護(hù)焊進(jìn)行焊接，采用平板車運(yùn)輸至碼頭上船運(yùn)輸至墩位。簡(jiǎn)易平臺(tái)安全完成后，在平臺(tái)上部搭設(shè)鋼護(hù)筒導(dǎo)向架，確保鋼護(hù)筒的樁位精度和垂直度。鋼護(hù)護(hù)筒首節(jié)采用一臺(tái)20t 浮吊吊裝，從導(dǎo)向架內(nèi)緩緩下放，在距離平臺(tái)面50～100cm 位置，采用預(yù)留焊接卡扣卡住懸吊在導(dǎo)向架上，然后吊裝第2 節(jié)鋼護(hù)筒，在浮吊和限位卡板的配合下精準(zhǔn)對(duì)接，然后快速進(jìn)行點(diǎn)焊固定鋼護(hù)筒，最后采用CO2保護(hù)焊對(duì)稱間隔跳焊至全部截面滿焊完成，第2 節(jié)對(duì)焊后下放采用2 臺(tái)20t 浮吊配合下放到基坑底。為防止封底過(guò)程中鋼護(hù)筒移位，在護(hù)筒內(nèi)部拋擲沙袋。

（4）鉆孔平臺(tái)鋼護(hù)筒橫向連接。24 個(gè)鋼護(hù)筒全部安放完畢后，安裝兩層橫向連接桿。上層橫連在貝雷梁底部標(biāo)高位置焊接I40b 的工字鋼聯(lián)結(jié)系，工字鋼頂面與貝雷梁底部密貼，工字鋼聯(lián)結(jié)系兼做貝雷梁的承重梁；下層橫連接采用φ200×8mm 鋼管縱橫向連接，設(shè)置在距離水面50cm 位置處。兩層橫向連接將24 個(gè)鋼護(hù)筒和鋼圍堰圍堰連接成一個(gè)整體，最終形成承重鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

（5）灌注水下封底混凝土及隔艙混凝土。鋼護(hù)筒橫向連接施工完成后，灌注鋼圍堰封底混凝土和隔艙混凝土。灌注封底混凝土前，仔細(xì)測(cè)量堰內(nèi)基坑底高程，特別是在護(hù)筒周圍進(jìn)行加密量測(cè)，確保封底混凝土厚度及鋼護(hù)筒底部基底的平整度滿足要求，必要時(shí)進(jìn)行局部爆破處理，一般宜按低于設(shè)計(jì)高程10cm 控制測(cè)量標(biāo)高。砼澆注順序：從上游角點(diǎn)開(kāi)始，順序往下游方向進(jìn)行；封底混凝土灌注過(guò)程中，需進(jìn)行圍堰內(nèi)抽水，控制圍堰內(nèi)水位高于圍堰外水位約1m。待封底混凝土齡期3d 后灌注隔艙混凝土，采用樁基混凝土灌注工藝施工，灌注時(shí)分艙對(duì)稱灌注，保證鋼圍堰豎向受力平衡。

（6）鋪設(shè)平臺(tái)鋼板。鋼圍堰封底完成后，將簡(jiǎn)易平臺(tái)完善形成鉆孔平臺(tái)，再次檢查貝雷梁與上道橫向連接工字鋼的接觸情況，若有間歇采用鋼板支墊密實(shí)，并設(shè)置限位鋼板，防止貝雷梁在鉆孔振動(dòng)荷載作用下橫向移動(dòng)，確保支撐點(diǎn)牢固密貼。然后在I22b 工字鋼分配梁上鋪設(shè)厚度為δ=6mm 鋼板形成鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)四周采用鋼管焊接扶手欄桿，做好臨邊防護(hù)。雙壁鋼圍堰鉆孔平臺(tái)安裝效果如圖4 所示。

3 施工技術(shù)控制關(guān)鍵點(diǎn)

（1）鉆孔平臺(tái)鋼圍堰、鋼護(hù)筒、貝雷梁、支撐橫梁等結(jié)構(gòu)荷載檢算除了考慮鉆孔機(jī)械設(shè)備、貝雷梁及平臺(tái)自重荷載受力外，還應(yīng)考慮鉆孔振動(dòng)荷載、風(fēng)荷載、水流沖擊荷載因素和重型錘頭集中荷載受力對(duì)平臺(tái)的影響。

圖4 雙壁鋼圍堰鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)效果圖

（2）嚴(yán)格控制水下鉆孔爆破開(kāi)挖質(zhì)量，避免超欠挖，確?；灼秸??；域?yàn)收采用硬式定深掃?；蚨嗖ㄋ賿吆z測(cè)驗(yàn)收，保證鋼圍堰及鋼護(hù)筒與基坑接觸面平整，確保封底混凝土質(zhì)量和鉆孔平臺(tái)的基礎(chǔ)穩(wěn)定可靠。

（3）圍堰接高下沉?xí)r，保持浮力與鋼圍堰自重力匹配，采用艙內(nèi)灌水對(duì)稱加載，嚴(yán)防不均衡加載導(dǎo)致鋼圍堰傾斜。

（4）鉆孔平臺(tái)貝雷梁安裝后，嚴(yán)格檢查貝雷梁與鋼圍堰及中間支撐橫梁的接觸情況，保證接觸密貼；鋼護(hù)筒之間的支撐橫梁應(yīng)對(duì)稱設(shè)置，防止鋼護(hù)筒偏心受壓；橫梁與鋼護(hù)筒之間焊接連接，應(yīng)在兩側(cè)設(shè)置加勁板加強(qiáng)焊接。

（5）為防止和減小大直徑鋼護(hù)筒在吊裝、對(duì)口焊接過(guò)程中變形，應(yīng)考慮在鋼護(hù)筒內(nèi)腔設(shè)置角鋼“十字撐”，待鋼護(hù)筒下放到位后切除。

（6）鋼圍堰水下混凝土封底時(shí)，混凝土導(dǎo)管底部宜高出基底面20～30cm，導(dǎo)管封底布置間距為5m（導(dǎo)管封底作用半徑為2.5m），灌注厚度測(cè)量點(diǎn)位宜控制在導(dǎo)管附近3m 范圍內(nèi)，特別注意混凝土搭接點(diǎn)位處的厚度，避免封底混凝土厚度超高或欠封。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）深水基礎(chǔ)鉆孔平臺(tái)施工設(shè)計(jì)是大體積深水基礎(chǔ)施工技術(shù)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案要結(jié)合承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸、水文、地質(zhì)及施工條件，同時(shí)考慮氣象、通航安全等影響因素，既要確保施工安全、操作方便，又要考慮施工成本及工期要求。

（2）矩形承臺(tái)采用矩形雙壁鋼圍堰施工，鋼圍堰內(nèi)壁尺寸比承臺(tái)尺寸每邊大25cm，圍堰內(nèi)壁作為承臺(tái)模板，減少鋼圍堰重量，節(jié)約基坑開(kāi)挖量及承臺(tái)模板，加快施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本，安全質(zhì)量可靠，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益。

（3）利用雙壁鋼圍堰與鋼護(hù)筒組合作為樁基鉆孔平臺(tái)承重結(jié)構(gòu)，避免了在堅(jiān)硬巖石河床中插打鋼管樁的施工難題，施工方便、安全可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。