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目录

客运专线大跨度连续梁（刚构）深水基础施工技术

1概述

1.1工程概况

武广客运专线新广州站及相关工程流溪河特大桥跨西华海连续刚构横跨白泥水道，跨径组合为（94+168+94）m。里程范围DK2189+053.58～DK2189+409.88,全桥长356m，桥墩轴线与水道成28°夹角。水中主墩基础为12根φ2.5m,桩长95m钻孔桩。承台尺寸为23.2m(长)×16.8m（宽）×5m（高），最近角距离岸边约6m。详见图1-1 平面位置关系图。

主墩的地质情况为岩层上覆盖厚4-5m的细砂层，强、弱风化炭岩分层交替，岩层裂隙发育，层深4m～10m，部分区域夹杂有3m～8m厚弱风化粉砂岩层，根据地质勘察报告显示,桩基所涉及的地层(由上而下)情况见表1.3。

表1.3 主墩桩基所处地层情况表

1.4水文气象

本桥址所处地区属亚热带季风气候。气候温暖多雨夏季中时有台风侵袭，接受阳光热能较多，且受海洋气候影响调节。夏季时间长，雨季充沛，没有严寒。年平均气温21.8℃，极端最高气温38.5℃，极端最低气温-1.9℃，年平均相对湿度80％左右。年平均降雨量1667mm，最大日雨量284.9mm，4～9月为雨季，占全年降雨量的80％，春夏季节多偏南风，冬季多偏北风，夏季与秋季常发台风，台风经过时夹带暴雨，最大风速达35.4m/s。

1.5工程特点及技术难点

主墩深水基础施工主要具有以下特点：

(1)水上与高空作业多，安全隐患多；

(2)过程控制环节多，且控制部位又位于水中；

(3)主墩间河道为III级航道，过往船只频繁；

(4)临堤建筑物及道路密集；

(5)工程工期紧，难度大；

(6)西华海连续刚构桥跨越珠江白坭水道，北岸为广州白云区管段，南岸为佛山南海区管段，桥梁的施工的各项审批手续须分别在两地办理，协调难度较大。同时，两岸存在不同程度的房屋拆迁和征地，影响全桥施工组织安排。

主墩深水基础施工主要具有以下技术难点：

(1)桩基钻孔孔深,又在西华海水道河床裸岩上 ,在长护筒的定位(垂直度和测量定位)方面难度很大，且岩层裂隙发育，桩底要求零沉渣；

(2)基坑开挖过程中，堤岸防护困难；

(3)水中基底开挖面积为615m2,开挖深度约水下16m，水流较急，测量难度大；

(4)在深水裸岩中进行钢管桩插打的定位与垂直度控制困难；

(5)钢围堰尺寸较大，焊接工作量大，焊接过程中围堰变形量控制困难；上下拼装、下沉及下沉过程中定位较困难；

(6)承台混凝土体积达1949m3，水化反应过程中水化热对严重影响混凝土质量。2施工方案的确定

2.1水下清礁方案的确定

主墩处水深约为10m且水流湍急，主墩边线距离堤岸最远距离约为22m，河面宽155m，要求最小通航净宽为135m，受上述诸多条件限制，不适宜采取筑岛施工；主墩处河床面为中粗砂，碳质泥岩，砂岩。承台角距离岸边最近6m，临岸厂房、民房密集。南边有西华山、西临草场村工业大道。结合地质条件及保证堤岸及附件建筑物安全考虑；决定采取水下开挖方式清除覆盖层及软石头后再采取水下爆破方式清除较硬的砂岩地层。

2.2钻孔平台方案的确定

钻孔钢平台一般有贝雷片和工字钢两种形式，以下对比其优缺点。

2.2.1贝雷片钢平台

优点：用钢量小、施工过程控制简单、施工工期短。

缺点：由于贝雷片高度为 1.5m，致使钢管桩露出水面高度较低，其剪刀撑与下部横撑位置在施工常水位以下，不能进行焊接；贝雷片与钢管顶盖板间不能焊接。上述部位只能采取抱箍进行加固连接，施工质量难以控制，钢平台结构不够紧凑，不适应大吨位、大扭力钻机施工。（图2.2-1 贝雷片钢平台立面示意图）

图2.2-1 贝雷片钢平台立面示意图

2.2.2工字钢钢平台

优点：工字钢主梁与钢管顶盖板可以进行焊接；工字钢结构高度小，钢管露出水面高度较高剪刀撑及水平横撑在水面以上，能够有效焊接。结构较稳定，可长时间使用。

缺点：用钢量大，特殊工种需求量多；施工工期较长。

主墩桩基采用动力气举反循环回转钻机(KPG-3000A) ，由于工作扭矩大，主机自重达60t，首节钻具加钻杆重量达80t，对钻孔平台承载能力和起重能力要求较高，同时要求平台上能上混凝土罐车、汽车吊、汽车泵等机械器具，对平台受力性能要求较高。结合上述二者优缺点及结构安全因素考虑，实际施工中主梁选用工字钢搭设钢平台。(图2.2-2 工字钢平台结构示意图)。

2.3钻孔机械的选择

据西华海水道主墩钻孔桩地质展示图及现场基槽开挖显示，承台底以下以强风化岩为主，夹层较多。通过其它地质相近的桩位进行机械成孔效率的试验，在有效工作时间内，普通冲击钻在50m桩长内钻孔效率为0.2m/h，50m～70m钻进效率已下降至0.1m/h。气举反循环钻机在50m～110m的钻进效率可达到0.35m/h。考虑到普通冲击钻在孔深超过50m时钻进效率极低，且难以保证桩底沉碴为零，为达到优化工期的和保证质量目的，综合比较后选择普通冲击反循环钻机钻进至40m～50m深度后，改用

图2.2-2 工字钢平台结构示意图

动力气举反循环回转钻机(KPG-3000A钻机)完成下半部分成孔作业，钻机的主要性能参数对比详见表2.3-1。

表2.3-1 钻机的主要性能参数对比表

2.4双壁钢围堰形状的确定

钢围堰平面形状的一般根据承台形状而定，常见的有圆形、矩形，也有哑铃型和异型钢围堰。该墩承台为矩形承台，可采用圆形双壁钢围堰或矩形双壁钢围堰，以下详述其优缺点：

2.4.1矩形双壁钢围堰：

优点：用钢量小，占用河道面积小。

缺点：受力条件复杂，结构复杂，由于设置内支撑，对承台施工有一定的干扰。

2.4.2圆形双壁钢围堰：

优点：受力条件好，可承受比一般围堰更大的围堰内外水头差，无须设置内支撑，施工干扰小；适用性强，基本不受墩位处水深限制，不受覆盖层深度限制。

缺点：占用河道面积较大，自身用钢量大，同时施工平台、封底、吸泥、水下清基等相应工作量也随之增大。

其各自经济、技术比较如下（壁厚：1.0m，高度：15.991m，操作空间：圆形0.7m，矩形0.1m，平台及围堰所用钢材型号相同）。

表2.4-1 矩形、圆形双壁钢围堰经济技术比较表

经论证和比较，采用1.0m厚矩形双壁钢围堰较为理想，同时也是满足广州市航道局关于施工期间通航宽度不小于135m的要求。围堰内设置斜支撑，支撑避开承台、墩身的施工位置，克服了内支撑对承台、墩身的施工影响，且优化设计后的矩形双壁钢围堰较圆形钢围堰更经济适用。(图2.4-1 矩形双壁钢围堰平面布置图)