公路桥梁深水基础施工技术探讨

　　摘要：本文对公路桥梁深水基础施工常见技术方案进行了探讨和分析，具有较强的指导性和价值性，供参考。

　　关键词：深水基础：施工方案：关键技术

　　Abstract: in this paper, the highway bridge construction common technical solution deep water foundations and analyses, and has strong guidance and value sex, for reference.

　　Key words: the deep water foundations: construction scheme: the key technology

　　中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：

　　近年来，我国桥梁建设取得了飞跃发展，跨越大江大河和海湾的工程不断增多，其主要特点是工程规模宏大，施工工期紧，水深流急、水文条件复杂，河床冲刷大、高差大，桩基嵌岩深、地质条件复杂，航运航道繁忙、施工干扰大等，给桥梁基础施工带来非常大的难度。作者将结合一些代表性工程，针对深水基础实施过程中，所碰到的关键技术问题进行一些探讨和总结，供同仁参考和借鉴。

　　1　深水基础施工总体方案的选择

　　1.1　围堰方式

　　常规方式有钢板桩围堰、单壁(或双壁)钢围堰和单壁(或双壁)钢吊箱围堰等几种。对于高桩承台，则一般选用钢吊箱围堰的方式，代表工程有：芜湖长江大桥副航道墩承台，杭州钱塘江大型桥梁四桥8号、9号主墩承台，五桥12号、13号墩承台，杭州湾跨海大桥南航道桥主塔和南滩涂区承台，苏通长江大桥北索塔承台等。

　　1.2　施工方案的选择

　　目前，桥梁深水基础多采用钻孔灌注群桩基础，且施工方案主要有两种：先成桩后下钢围堰或先下钢围堰后成桩。由于基础施工位于水下，受水位影响较大，直接制约着承台和墩塔的施工，因此，选择合适的施工方案非常重要。

　　1.2.1　先成桩后下钢围堰(方案一)

　　先搭设钻孔平台，施工钻孔灌注桩，然后吊装钢套箱底节，以钢管桩为依托拼装接高钢套箱，下沉至设计高程，再封底、抽水，进行承台施工。

　　该方法为常规施工法，在工期和施工条件允许的情况下，经常采用的一种方法。

　　1.2.2　先下钢围堰后成桩(方案二)

　　先制作吊装钢套箱底节，定位、挂桩，使钢套箱和钢护筒形成钻孔平台，进行钻孔桩施工，然后进行承台施工。

　　此方法是针对水深流急的水文条件，施工工期要求紧，采用方案一施工难度大，为降低施工成本，充分利用钢套箱空间结构刚度、良好的自浮能力和钢护筒较大的自身刚度，对第一种施工方法进行了优化。目前，该方法在南京三桥、京沪高铁大胜关桥和武汉天心洲公铁两用桥上应用，取得良好效果。

　　1.3　方案选择依据

　　根据工程的特点，桥址地质状况，气候、水文、潮位变化，河床面与承台高程及冲刷深度，河道通航要求等，以及施工技术难度、工期、安全性、经济指标等方面的分析与比较。

　　(1)如无覆盖层或覆盖层较浅时，宜采用方案二;如覆盖层较厚，且覆盖层承载力较小，则宜采用方案一。

　　(2)如枯水期与洪水期水位和流速差较大，钢围堰应避开洪水期施工，则需要根据工期确定合适的方案。对于水深流急的水文条件下，施工工期要求紧，采用方案一施工难度又大，则采用方案二更有利。

　　(3)两方案总工期差别不大，方案一成桩时间早，承台施工期长;方案二成桩时间晚，但承台施工期短。

　　(4)工程费用相比，一般而言，方案一较方案二略低，但特殊条件下则不同。方案一钢材用量较大;方案二定位系统费用较大。

　　2　施工过程中涉及方案关键技术问题

　　2.1　围堰结构设计与计算问题

　　结构设计条件：(1)水文、地质情况，包括水位、涌潮、地质条件及冲刷等资料;(2)设计参数，钢围堰的平面尺寸与节段，设计抽水水位，冲刷深度等;(3) 设计荷载取值及设计工况。

　　计算方法：由于钢围堰结构为环形封闭结构，在水压力环向径向作用下，变形将产生二次应力分配，常规的平面计算偏安全，但忽略了环向结构力的传递作用，发现不出局部杆件力的变化，在现有的条件下采用常规的平面计算方法。采用SAP空间有限元计算综合程序或ANSYS有限元程序对钢吊箱结构进行三维模拟计算。

　　2.2　钢围堰的制作与下水

　　钢围堰的制作可分为分片和整体，可根据工程具体情况来定，一般对于大型钢围堰需分片制作、分节拼装。钢围堰可直接在墩位搭设拼装平台，进行拼装。

　　但有些由于受施工条件的影响，需采用下水、浮运的方案。常见的有：(1)在岸边设拼装船或浮箱，在其上拼装，整体浮运，如广西香江圩郁江特大桥;(2)采用气囊法或滑道法拖拉下水，浮运至墩位，如京沪高铁大胜关桥和武汉天心洲公铁两用桥。

　　2.3　钢围堰拼装接高与下沉就位

　　一般来讲，钢围堰拼装和接高采用起吊设备来起吊，如履带吊或大型浮吊，钢围堰的接高工艺有两种，即分节整体吊装接高和分块吊装接高。下沉就位方案，常见方案又分为2种。

　　(1)大型起吊设备吊装就位，如宜昌夷陵长江大桥4号墩采用“浮式门吊整体吊放围堰就位法”，在岸边组拼浮式门吊，浮运至墩位处，通过锚索定位后，由浮式门吊整体吊放就位。

　　(2)由起吊系统滑车组起吊钢围堰就位，常用于方案一，也称为“固定吊点下沉法”，即在墩位平台拼装钢围堰，接高钢护筒，在其顶面设起吊分配梁，再由起吊系统滑车组起吊钢围堰(也可直接在钢护筒顶部设钢牛腿，用多根吊杆起吊钢围堰下放就位)，并将钢围堰临时吊挂于钢护筒支撑钢牛腿上，拆除墩位平台，解除临时吊挂，由起吊滑车组将围堰缓缓下放就位，最后转换吊点，由多根吊杆将围堰吊挂于钢护筒支撑钢牛腿上。如北京官厅湖特大桥吊箱围堰施工。

　　2.4　钢围堰的定位系统

　　对于方案一情况，充分利用钻孔平台钢管桩及钢护筒作为钢围堰下沉的定位装置。

　　方案二钢围堰的定位系统主要采用锚碇系统定位法，定位锚碇系统主要由定位船、导向船以及确定和调节他们位置的锚、缆系统和调缆设备组成。在导向船上有固定围堰位置导向、纠扭设施，还有起重设备。根据不同情况，定位锚碇系统的组成可以变化。如在有双向水流时，应在上、下游均设定位船;在水流平缓，条件受限时，可以不设定位船;当围堰体积庞大时，可以只设定位船而不设导向船等等。为此，锚碇系统定位法主要分3类，即：定位船锚碇系统定位;单向定位船、导向船锚碇系统定位;双向定位船、导向船锚碇系统定位。主要代表工程有：芜湖长江大桥采用双向定位船、导向船锚碇系统定位;武汉军山长江公路大桥采用单向定位船、导向船锚碇系统定位;京沪高铁大胜关长江大桥主墩采用定位船锚碇系统定位等。

　　近年来，又提出了一种新型定位系统，即锚墩定位系统，其由常规“定位船+导向船+锚系”的柔性体系，改进为“锚墩+锚系”的刚性体系，其工艺先进，刚度大、变形小，定位时可施加较大的预拉力提高钢吊箱的定位精度，精定位后一定水文条件变化时无需调整定位系统，结构受力明确，操作简便，定位效率高，而且还具有占用航道少、施工干扰小，锚墩可兼作防撞设施，施工安全风险相对较小等优点。此方案曾在武汉天心洲公铁两用桥2号主墩钢吊箱施工和泰州长江公路大桥钢沉井定位施工中成功地应用。

　　2.5　水下混凝土封底

　　封底混凝土厚度设计是关键，应通过不利工况计算确定;混凝土浇筑应采用多导管分期分批、整体一次浇筑的方法，封底原则为先低后高，先周围后中部。封底的质量好坏会直接影响到承台正常施工。

　　结语

　　深水基础施工方案确定前，由于设计方提供的资料有限，施工方需对现场地质、水文、气候和通航等条件进一步详细调查和勘测清楚后，方能进行施工方案的设计。

　　施工方案选择应结合整个工期安排和关键节点进行多方案的分析与比较。对于方案一和方案二，各有优缺点，应根据不同环境和条件来选取更为适合的方案。

　　整个基础施工方案中某个环节出现问题，都可能引起工程的工期、质量和安全的问题，以致于影响到整个工程的成败。

　　参考文献：

　　【1】刘爱林. 宁安铁路安庆长江大桥主塔墩深水基础施工技术[J]. 铁道标准设计,2012(2)

　　【1】岳海飞. 深水基础整体围囹钢板桩围堰施工技术 [J]. 公路交通科技(应用技术版),2011(7)

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