范 菲

中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東 日照 276800

1 工程概況

某標(biāo)段總長1.117km，主線為0.398km。該段橋梁建設(shè)比例較大，樁基共計(jì)255 根，受地質(zhì)條件以及既有橋梁的制約較明顯，人工挖孔樁總量達(dá)77 根，存在較高安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工技術(shù)提出較高要求。該段墩柱總量166 根，包含39根高度超20m 的墩柱，主要建設(shè)在A、I、J 匝道橋，所在施工環(huán)境較為苛刻，高墩施工發(fā)生于水中或是地勢(shì)較陡峭的邊坡處，急需選擇合適的施工技術(shù)解決各類難題。

2 水中墩施工技術(shù)

2.1 水中棧橋的搭設(shè)

水中鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)的作用是完成鉆孔作業(yè)、完成鉆孔樁鋼筋籠的儲(chǔ)存和安裝作業(yè)、放置部分鉆孔、下鋼筋籠、澆筑混凝土等過程中的輔助材料、提供人員操作平臺(tái)。其結(jié)構(gòu)形式：支柱采用壁厚1cm、直徑為63cm 的螺旋鋼管，長度為24m，共l6 根，設(shè)置剪刀撐。連接（角鋼75mm×75mm× 8mm）。分配橫梁采用I30 工字鋼、縱梁采用貝雷梁（下邊加強(qiáng)，上邊不加強(qiáng)），橋面采用I36 工字鋼上鋪4mm 鋼板。平臺(tái)平面尺寸為21m×21m。平臺(tái)施工的機(jī)械主要有120t 駁船、50t 履帶吊、DZ90 液壓型振動(dòng)錘（帶兩個(gè)夾具）等。

2.2 圍堰施工

（1）步驟。①采用鋼板樁下沉方式，先利用自重下沉，然后開啟安裝在圍堰上的4 個(gè)小型振動(dòng)錘振沉，同時(shí)開啟大型泥漿泵在圍堰內(nèi)抽水，如發(fā)現(xiàn)下部不平，漏水嚴(yán)重，要用高壓水槍，沖射淤泥，繼續(xù)開啟振動(dòng)錘往下沉。一直沉入粉質(zhì)黏土層50cm 下為止，粉質(zhì)黏土的承載力較好，塑性指數(shù)低，防滲漏較好。②鋼板樁圍堰下沉以后在周圍包土工布，在圍堰的外圍拋優(yōu)質(zhì)黏土的編織袋，頂寬＞1.5m，高度必須在河床以上1m 的位置，同時(shí)在圍堰內(nèi)部拋石塊，厚度約為50cm。③啟動(dòng)泥漿泵抽水，檢查圍堰的滲漏情況，在圍堰外內(nèi)塞橡膠片等。圍堰完成以后上口必須高出水面1 ～1.5m，同時(shí)預(yù)留多余一圈短節(jié)，以免現(xiàn)場情況變化等。鋼板樁下沉完成后即可抽水開挖。④對(duì)于該工程設(shè)計(jì)有支撐的圍堰，應(yīng)先支撐再抽水，同時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)是否頂緊，板樁與導(dǎo)框間木楔是否敲緊，防止因抽水而出現(xiàn)事故。

（2）主要施工程序。①插打鋼板樁。②有水開挖，邊開挖邊下放第二道圍囹，抽水至第一道圍囹下50cm，安裝第一道圍囹。③有水開挖至第二道圍囹設(shè)計(jì)標(biāo)高下50cm，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高安裝第二道圍囹，重復(fù)以上工序1 次。④有水開挖至基坑底，澆筑1.5m 的封底砼。⑤承臺(tái)施工，將第三道圍囹澆筑在一級(jí)承臺(tái)里，承臺(tái)施工完畢后拆除第一、二道圍囹。以上工況中較危險(xiǎn)的為第四道，經(jīng)過計(jì)算此工況能安全通過。

（3）計(jì)算方式。計(jì)算采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，取鋼板樁周長每延米建立簡化力學(xué)模型，其中，鋼板樁、支撐與圍檁均采用梁單元模擬。鋼梁材質(zhì)的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值計(jì)算公式如下：

式中：σ 為鋼梁材質(zhì)的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2；Mmax為鋼板樁彎矩最大值，kN·m；W 為鋼梁的截面模量，mm3。

當(dāng)基坑底為淤泥層時(shí)，如果鋼板樁背后的土柱重量超過基坑底面以下地基土的承載力時(shí)，地基的平衡狀態(tài)受到破壞，就有可能發(fā)生坑壁兩側(cè)土的流動(dòng)，使坑頂下陷，出現(xiàn)坑底隆起的現(xiàn)象，故有可能造成坑壁坍塌、基底破壞等嚴(yán)重情況。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，施工前需對(duì)地及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，經(jīng)過檢算封底砼可以抵抗流土壓力。

2.3 水中護(hù)筒

埋設(shè)雙護(hù)筒是重要施工環(huán)節(jié)，該工程中鉆孔樁直徑設(shè)為1.2m，根據(jù)此要求，將內(nèi)護(hù)筒直徑設(shè)為1.3m，外護(hù)筒直徑設(shè)為1.5m。制作定型半網(wǎng)，在兩者間設(shè)置螺栓以便穩(wěn)定連接，要求各節(jié)段長度為1m，準(zhǔn)備2 節(jié)高度為0.5m 的護(hù)筒，以便根據(jù)實(shí)際施工需求靈活配置護(hù)筒，各節(jié)段均利用法蘭螺栓連接，加強(qiáng)對(duì)護(hù)筒底口的加固處理，使其具有足夠的穩(wěn)定性。

進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)作業(yè)時(shí)，首先操作外護(hù)筒，確保無誤后再組織內(nèi)護(hù)筒的埋設(shè)作業(yè)，使各護(hù)筒節(jié)段可形成穩(wěn)定連接關(guān)系，兩個(gè)半圓護(hù)筒的連接過程中宜使用鐵絲綁捆的方式。由于現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，因此可以通過埋設(shè)護(hù)筒的方式為鉆孔施工創(chuàng)造良好條件，在避免鉆孔期間發(fā)生穿孔現(xiàn)象的同時(shí)，也便于放置泥漿泵[1]。此外，順利完成護(hù)筒的埋設(shè)作業(yè)后，可給澆筑施工提供便捷的條件，以保證澆筑高度與澆筑量。選擇半圓護(hù)筒鐵絲連接的方式時(shí)考慮到內(nèi)護(hù)筒的施工要求，在結(jié)束混凝土的澆筑作業(yè)后確保其能夠有效拔出。實(shí)際操作中，可將設(shè)置在半圓護(hù)筒間的鐵絲割斷，從而有序?qū)⒏髯o(hù)筒快速、安全地取出。護(hù)筒埋設(shè)過程中，其高度應(yīng)超過水面1m，且要控制好孔內(nèi)泥漿，使其超出河面0.5m。

2.4 鉆孔

根據(jù)鉆孔施工要求緩慢造漿，選擇性能良好的小型泥漿泵，將該裝置放置于內(nèi)護(hù)筒處，順利將孔內(nèi)泥漿抽出，使其轉(zhuǎn)移到沉淀池內(nèi)。若施工現(xiàn)場臨近河岸，此條件下允許將泥漿池設(shè)置在岸邊；而針對(duì)施工現(xiàn)場與河岸較遠(yuǎn)的情況，則要靈活調(diào)整沉淀池的設(shè)置方式，可將泥漿池作為沉淀池使用，再經(jīng)過沉淀處理后將泥漿導(dǎo)入孔內(nèi)以達(dá)到循環(huán)作業(yè)的效果。嚴(yán)格控制好泥漿性能，要求比重為1.1，內(nèi)部的沙體含量應(yīng)控制在總量的6%以下。

鉆孔過程中易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，為確保鉆孔期間的安全性，應(yīng)以地質(zhì)條件為基本參考，合理調(diào)整鉆孔速度，期間加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)施工要素的檢查，如護(hù)筒狀態(tài)、泥漿性能等，若與設(shè)計(jì)要求存在偏差則要及時(shí)調(diào)整，確保各方面都滿足施工要求。

2.5 水中墩爬升

考慮到水中墩混凝土的強(qiáng)度要求，需有效清理水中墩爬升導(dǎo)軌，并于該處均勻涂抹適量潤滑油。與此同時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求頂升液壓油缸，全面檢查上下頂升的安裝情況。順利完成爬軌的爬升作業(yè)后，再組織人員安裝水中墩的模板，并搭建具有穩(wěn)定性的爬架。具體步驟如下：

（1）深度清理爬架，檢驗(yàn)液壓油缸的運(yùn)行狀態(tài)，若存在偏差則要及時(shí)調(diào)整，解除預(yù)選設(shè)置在墩身和爬架間的連接點(diǎn)。（2）檢查爬架的爬伸狀態(tài)，當(dāng)滿足高度要求后需安裝安全銷。（3）在上述工作順利完成后，關(guān)閉控制柜和進(jìn)油閥的電源，結(jié)束整個(gè)水中墩的施工作業(yè)。

2.6 鋼筋綁扎及混凝土灌注

鋼筋是水中墩施工中的重要材料，需統(tǒng)一在加工棚內(nèi)制作，按設(shè)計(jì)要求控制鋼筋的規(guī)格，鋼筋綁扎的位置要準(zhǔn)確，且要具有穩(wěn)定性。

混凝土灌注施工前，必須將灌面清理干凈，全面檢查各預(yù)埋組件，觀察其是否出現(xiàn)位置偏移等問題，檢驗(yàn)施工設(shè)備的安裝狀態(tài)以及運(yùn)行情況，確保各方面都準(zhǔn)備到位后方可正式進(jìn)入灌注環(huán)節(jié)。

拌和站根據(jù)現(xiàn)場施工要求生產(chǎn)適量滿足質(zhì)量要求的混凝土，運(yùn)輸過程中加強(qiáng)防護(hù)，以免溫度散失過快或是發(fā)生離析現(xiàn)象，且要做到隨拌隨用。水中墩施工工作量較大，采取逐層灌注的方式較為合適，施工過程中加強(qiáng)安全防護(hù)，以免發(fā)生人員傷亡事故。

要想順利完成振搗作業(yè)，就必須提高混凝土的密實(shí)度，并合理操作振搗設(shè)備，以免出現(xiàn)設(shè)備碰觸預(yù)埋構(gòu)件的情況，振搗時(shí)設(shè)備需適當(dāng)向下層延伸，以便增強(qiáng)相鄰層的連接穩(wěn)定性。待混凝土滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后即可拆模，再及時(shí)組織養(yǎng)護(hù)，期間可涂抹適量養(yǎng)護(hù)劑，保證水中墩的質(zhì)量。

3 墩帽施工與水中墩拆除工作

水中墩施工難度較大，部分情況下網(wǎng)架高度將超過搭建好的工作平臺(tái)，此時(shí)若不具備施工條件，則需隨即暫停水中墩的爬升作業(yè)。澆筑墩身時(shí)密切檢查混凝土高度上升情況，當(dāng)達(dá)到空心段后表明已經(jīng)灌注到位，可及時(shí)暫停灌注施工。若水中墩到達(dá)實(shí)心段的底層，此時(shí)則需及時(shí)在墩壁處設(shè)預(yù)埋螺栓，再將預(yù)先搭建好的內(nèi)模板拆除。

需注意的是，此時(shí)網(wǎng)架平臺(tái)和內(nèi)爬架兩部分依然維持原狀，即暫不拆除連接點(diǎn)，將爬模的一節(jié)嵌入墩帽。設(shè)置支撐體，以便維持水中墩的穩(wěn)定性，橋墩上安裝底?？蚣?，選擇鋼架的形式，做好對(duì)其的綁扎作業(yè)后再組織澆筑作業(yè)，伴隨澆筑的持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到墩底實(shí)心段后即可結(jié)束澆筑作業(yè)。

由于水中墩模板用量較多，因此需在吊塔的輔助下完成拆模作業(yè)，并按照合理的順利依次拆除，不可損傷墩身結(jié)構(gòu)。最大限度地減少高空作業(yè)量，優(yōu)先選擇在地面完成，減少安全隱患，創(chuàng)造安全、高效的施工環(huán)境。

4 結(jié)束語

為了充分發(fā)揮出水中墩施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，需加強(qiáng)對(duì)各道工序的質(zhì)量檢驗(yàn)和控制，根據(jù)現(xiàn)場情況編制設(shè)計(jì)及施工方案，將水中鉆孔、模板安裝、灌注混凝土等各相關(guān)工作落實(shí)到位，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的信息及時(shí)調(diào)整工藝方法，在安全的環(huán)境中順利完成墩身施工作業(yè)，從而確保橋梁建設(shè)質(zhì)量。