河床基岩裸露条件下桥梁基础施工

河床基岩裸露条件下桥梁基础施工
周晗
【摘要】针对河床基岩裸露条件下进行桥梁基础施工,提出"先堰后桩",即先下围堰,后施工桩基的施工方法,避免在基岩裸露河床上打设水中钻孔平台的困难.围堰既是
承台施工的围水结构,又作为桩基施工的平台.由于基础埋深较大,围堰下沉前,先进行水下爆破清基,利于围堰下沉、定位.
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2006(000)010
【总页数】3页(P30-32)
【关键词】铁路桥梁基础;基岩;双壁钢围堰;水下爆破
【作者】周晗
【作者单位】中铁十一局集团一公司,湖北襄樊441104
【正文语种】中文
【中图分类】U4
1 工程概况
武广客运专线陆水特大桥位于赤壁市境内，全长3 991.56 m，中心里程
DK1 321+792.38，其主跨为(70+125+70)m预应力混凝土连续梁，跨越陆水河。

桥址范围内地形地貌主要是岗地、陆水河漫滩及一级阶地。

陆水河为通航河流，航道为Ⅴ级(3)等航道，桥址处最高通航水位H10%=31.25 m，施工水位22.19 m，
河面宽阔，水流较为平缓。

本桥主桥墩位处河床无松散覆盖层，为裸露弱风化泥质砂岩，基岩完整性好，主墩处水深4.8 m，基础采用钻孔灌注桩基础，桩径2.5 m，承台为低桩承台，尺寸为17.2 m×17.2m×5 m。

2 施工方案
根据主墩墩位处的地质、水文特点，主桥墩基础采用双壁钢围堰施工技术，先堰后桩方案施工，即先下围堰，后施工桩基的施工方法，避免了在基岩裸露河床上打设水中钻孔平台的困难，围堰既是承台施工的围水结构，又作为桩基施工的平台。

双壁钢围堰在岸上分节分块制造，在码头临时水上平台上组拼钢围堰底节，起吊下水。

由于墩位处无松散覆盖层，为裸露弱风化泥质砂岩，围堰埋入深度达9 m，故先
进行水下控制爆破开挖基坑。

清基至设计高程后，用导向船整体浮运双壁钢围堰至墩位处，利用导向船、导向定位桩定位，然后接高钢围堰中节及上节，双壁仓内灌水下沉，精确定位后，水下灌注壁仓混凝土及钢围堰与基坑壁间混凝土，退出导向船；在钢围堰顶搭设平台，插打桩基钢护筒，钢护筒打设完成后，利用双壁钢围堰顶部平台作为钻孔平台，安排KPG3000全液压气举回转钻机进行基岩的钻孔施工。

桩基施工完后，对围堰内清基、水下封底，然后围堰内抽水，按大体积混凝土施工方法施工承台。

3 水下控制爆破开挖基坑
双壁钢围堰设计直径27.4 m，爆破范围较围堰外径加大至29 m考虑，基坑深度
9 m，地质情况为泥质砂岩，完整性较好，水深4.8 m，按3层爆破设计，每层爆深3 m。

采用XQ-100型潜孔钻机钻孔，钻孔平台由2组中-60浮箱与型钢联结系组成，
钻孔前浮箱平台先就位定位。

钻孔直径100 mm，选取适当的孔距、排距、装药量。

采用非电导爆管同段位等微差起爆网路。

完成中间排掏槽后，两侧各排对称同时起爆，爆渣向中心集堆。

水下控制爆破采取相应的安全措施。

4 双壁钢围堰施工主墩基础
4.1 双壁钢围堰制造(图1)
图1 双壁钢围堰结构示意(单位：cm)
双壁钢围堰在现场制造。

主墩双壁钢围堰由于水深较大，采用受力性能较好的圆形结构，其内径25 m(较承台对角线长度大0.7 m)、壁厚1.2 m、高15 m，壁板采用6 mm钢板，刃脚用12 mm钢板加厚，骨架角钢采用75×8角钢，部分位置
用100×10角钢加劲。

为了便于加工制作，将其分为3节，每节高度5 m，底节
根部设有刃脚。

钢围堰加工分块根据吊机起吊能力，每节又分成8块制作，块与
块之间的连接为等强连接。

围堰结构要求水密，强度、刚度适应在施工各种工况的需要。

4.2 双壁钢围堰组拼、下水、浮运、定位、下沉
(1)双壁钢围堰组拼、下水(图2)
图2 双壁钢围堰(底节)拼装示意(单位：cm)
在码头处河面组拼导向船，在导向船上搭设临时水上平台和龙门吊机。

导向船由2组中-60浮箱组成，每组包括14只浮箱，按纵向7只横向2只布置，2组浮箱之间用铁路舟桥标准梁联结成为整体，浮箱组间净距28 m。

临时水上平台用“六四”军用梁(加强型)作为承重梁，上铺方木。

龙门吊以万能杆件拼组立柱，以“六四”军用梁作为横梁，以卷扬机和滑轮组为起吊系统。

为减轻双壁钢围堰下水时的起吊重量和高度，仅在平台上组拼钢围堰底节，组拼完毕，利用在导向船上搭设的龙门吊吊起钢围堰底节，拆除临时平台，下放底节入水，底节可以凭借浮力自浮。

(2)双壁钢围堰浮运、定位、下沉(图3)
图3 双壁钢围堰浮运就位示意(单位：cm)
双壁钢围堰拼装完毕，检验合格后即可进行浮运。

浮运前对基坑的坑底高程和平面位置做再次检查，核对无误后，开始浮运钢围堰，将钢围堰与导向船固定在一起，由2艘机动舟从导向船尾部推动导向船带着钢围堰一起运往墩位处。

钢围堰定位
由导向定位桩与导向船来控制。

由于河床没有松散覆盖层，故不使用抛锚定位，打设φ150 cm钢管桩作为导向定位桩，在墩位上下游各布置2根。

围堰浮运从下游接近墩位，调整导向船位置，缓慢导入就位，然后接高中节和上节。

接高时应注意对称进行，以防围堰倾覆。

接高完毕，准确调整钢围堰位置，然后将导向船与导向定位桩之间固定。

为保证钢围堰入水时的垂直度，在上游导向定位桩与钢围堰间设两层导向定位装置，导向定位装置为刚性结构，固定于钢围堰外壁，前端为环状结构，内置滚轮，在导向定位桩外壁设导向轨，环状结构套于导向定位桩上，围堰下沉时，导向装置亦沿着导向定位桩导向轨下滑，起导向定位作用。

导向装置安设完毕，对称向钢围堰双壁内灌水，钢围堰在重力作用下下沉，下沉过程中对钢围堰的平面位置及垂直度进行观测，发现问题及时调整。

围堰刃角落到基坑底后，核对围堰平面及垂直度无误后，将围堰与4根导向定位桩固定，水下灌注壁仓及外壁与
基坑壁间混凝土，增加钢围堰的稳定性，灌注外壁与基坑壁间混凝土前，应安排潜水员将钢围堰刃角下的缝隙堵塞，以防壁外混凝土流入围堰内。

4.3 钢护筒插打施工
在钢围堰顶搭设施工平台，在桩位处安设钢护筒导向装置，根据水文和河床地质情况，确定每根钢护筒的长度为17 m，直径2.70 m，用Q235钢材制造，壁厚
14 mm。

施工时将钢护筒分成2节，每节高度为8.5 m。

将第一节钢护筒用浮吊
吊入钢护筒导向框内，钢护筒沿导向框放下。

护筒上口放至距导向框顶部0.4 m 时，在护筒侧壁上焊接牛腿，使护筒担在导向框上，浮吊松钩。

吊装第二节钢护筒，两节护筒对位好后，进行焊接接长。

浮吊稍稍吊起钢护筒，将第一节钢护筒上的牛腿用氧气-乙炔焰切割掉，再将接长的钢护筒下放。

然后调整钢护筒位置并固定，
使其垂直度、平面位置符合施工规范要求。

振入钢护筒。

将打桩锤与其底座联结牢固，吊至钢护筒顶口，用高强螺栓将打桩锤底座与钢护筒顶口法兰联结牢固。

然后，启动打桩锤，将钢护筒振入河床内，至设计深度。

4.4 钻孔桩施工
在双壁钢围堰平台上摆放钻机进行钻孔作业，桩基采用KGP-3000全液压气举反
循环钻机施工。

钻孔桩施工时，除配备相应的钻机、压风机、泥浆泵、泥浆分离机、泥浆船、运输及备用电源等，另配备工作船作为施工时的辅助作业平台，部分机具、材料可摆放在工作船上。

钢筋笼在生产区胎膜上用长线法分段制作，用自制长平板车运输，通过岸边连接围堰的栈桥运至围堰旁，采用浮吊吊装。

4.5 水下混凝土封底
钻孔桩施工完毕，进行水下混凝土封底，封底前，对围堰内底部进行清理，清除围堰内的泥砂、杂物，使让围堰与封底混凝土结合紧密；同时安排潜水员堵塞钢围堰刃角下不严密的地方，以保证封底成功。

在钢围堰顶部设置封底混凝土平台，准备就绪后进行封底混凝土作业，由于封底面积较大，封底采取分仓灌筑，各仓间采用带肋的钢板隔开。

分仓钢板安装于钢围堰底部，与钢围堰一同入水。

混凝土灌注采用刚性导管水下灌注，主墩封底混凝土厚度为2.0 m。

施工中加强对混凝土顶面高程量测，保证封底混凝土顶面高程基本一致。

逐仓灌注封底混凝土直至完毕。

为排除围堰内封底混凝土置换出的水量，采用在围堰侧板上部开口或用水泵抽水的方式排水。

4.6 承台混凝土施工
封底混凝土强度达到要求后，采用水泵抽水，切割多余钢护筒，凿除高于桩顶设计高程以上的桩头混凝土，清除围堰内浮渣，大体整平混凝土面。

然后绑扎承台钢筋，
立模板，浇筑混凝土。

混凝土采用多台输送泵水平分层一次浇筑成型。

承台内部设循环水散热管防止温度裂纹的出现。

5 结语
针对在无松散覆盖层的河床上施工桥梁基础，当基础埋入河床面以下时，采用先堰后桩的施工方法，钢围堰作为承台施工的围水结构，同时又作为桩基施工的作业平台，既可节省打设水上钢管桩平台的费用，又可以解决平台不易打设的困难。

如果承台埋入河床较深，基岩完整性又比较好，采取先水下爆破开挖基坑，再下沉钢围堰的办法，更加易于钢围堰的下沉、定位。

参考文献：
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[5]于祥君，戴宗诚。

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铁道标准设计，2005(6)。