水中墩施工专项方案解析

沙溪特大桥（南平联络线）水中墩

围堰施工方案

一、编制依据

（一）、《沙溪特大桥（南平联络线）施工图》；

（二）、国家、铁道部和福建省现行的有关法律、法规；

（三）、铁道部现行的设计、验收标准、安全规程等各项技术标准；（四）、本地区自然环境、气候条件和资源条件；

（五）、本桥的现场调查的相关地质、水文等相关资料；

（六）、《向莆铁路FJ-2标段总体实施性施工组织设计》。

二、工程概况

（一）、工程概况

沙溪特大桥位于向莆铁路南平联络线上，起讫里程为LDK001+ 112.46～LDK001+717.68，该桥全长605.22m，桥梁结构形式为1-24m +6-32m＋（48+2×80+48）m＋1-32m +2-24m +1-32m，全桥均为桩基础。该桥跨越沙县境内的沙溪河，河流与线路大里程夹角为60度，河面宽度为362m，水深4.2～9.8m，LDK1+685.8～LDK1+698.7处跨越205国道，公路与线路大里程夹角为69度，限高5m，6#～12#墩为水中墩。本桥桩径分别为100cm、125cm、150cm，总计桩基144根，其中水中桩基91根，陆上钻孔桩53根。其中7#～11＃墩为48m＋80m＋80m＋48m连续箱梁，梁箱梁的预应力体系设计为竖向及纵向预应力，竖向预应力采用Φ25高强精轧螺纹钢筋，用JLM型锚具，Φ35波纹管成孔，纵向预应力采用7Φ5低松驰钢绞线，OVM-15、9锚具，悬臂灌注法施工。

（二）水文及地质情况

1、水文特征

地表水主要为沙溪河水，水位随季节降水的变化而变化。

根据沙县水文站提供的水文材料，沙溪河十年一遇洪水位为107.92m，沙县站各年最高洪水位及出现的时间如下：

由于沙溪河的水位高低主要取决于上游和下游电站，根据降雨量调节水位高低，本桥水中墩围堰施工时间的位在103.0m。

地下水主要类型为第四系空隙潜水，基岩裂隙水和岩溶水，空隙潜水主要赋存与第四系砂砾卵石层中，属孔隙承压水，水量较丰富，基岩裂隙水主要赋存于粉砂岩裂隙硅质岩、炭质页岩，属裂隙潜水，含水量较弱。岩溶水主要富存于灰岩溶洞中，水量丰富，地下水主要受大气降水-沙溪河地表水体补给。

2、不良地质和特殊地质

桥址区岩溶发育，根据地质勘探资料，7＃～12＃墩下均存在溶洞，其中最大溶洞高为32m，最小溶洞高为0.3m，且溶洞与溶洞彼此相通，且成珠串状，溶洞内按其充填状态分为空溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞。充填物又分为粉质粘土、粉质粘土夹碎石及角砾、细角砾土等，充填物大部分呈软塑或流塑状，对桥梁基础施工产生较大影响。

（三）、主要技术标准

铁路等级：Ⅰ级

正线数目：单线

设计速度：160Km/h

设计活载：中-活载

三、水中墩围堰方案选定

根据沙溪特大桥水文和地质资料对水中墩围堰方式进行选定。

6＃墩距离沙溪北岸不远，水深约5.4m，河床覆盖层较厚，选择采用12m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

7＃墩水深约8.1m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

8＃墩水深约7.3m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

9＃墩水深约7m，河床覆盖层极不均匀，最小覆盖层厚度为0.5m，且溶洞密集，钢板桩无法打入。先进行水下爆破，再采用15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

10＃墩水深约6.8m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

11＃墩水深约9m，河床覆盖层不均匀，承台底标高为92.193m，为确保水中施工安全选择采用18m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

12#墩距离南岸较近，水深约7.4m，河床面由岸边向和中心倾斜，河床覆盖层不均匀，为确保水中施工安全选择采用15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；

四、围堰施工方案

根据选定的围堰施工方案，分别以9＃墩为例介绍钢板桩围堰的施工。

（一）、9＃墩钢板桩围堰设计和施工

1 、设计情况

承台为两级，第一级承台尺寸为：12.2m（横桥向）×12.2m（纵桥向）×3.5m（高度），第二级承台尺寸为：6.4m（横桥向）×6.4m（纵桥向）×1m （高度），设4个1m×1m的倒角。

承台底面设计高程为94.174m，河床面高程为95.7m，承台埋入河床深度为1.526m。

2、水位情况

正常水位：常水位为103.2m（此时水深7.5m），十年一遇洪水水位107.92m（水深12.22m），考虑都围堰施工时间需经过一个雨季，参照最近两年的最高水位105.75m，设计时按水位106.0m考虑。

3、水流速度

因该桥位于水电站库区，水流较为缓慢。流速小于V=0.1m/s。

4、河床地质条件

河床地质情况，由上至下为：砾砂(层厚约2m，基本承载力300Kpa)、粉质粘土(硬塑状态，以粉粘粒为主，含20~30%角砾，层厚约为1m，基本承载力为350Kpa)、全风化粉砂岩（原岩结构基本破坏，含10~30%的强风化岩块，雨水易软化、崩解，基本承载力为200Kpa）。

5、钢板桩围堰设计情况

结合河床地质情况及施工要求，采用进口拉森Ⅳ型钢板桩进行围堰施工，长度为15m，宽度为40cm，厚度为17cm。

围堰顶面标高暂定为104.0m，高出施工水位1m（此标高不一定能够满足，基本原则是打入全风化粉砂岩，并且伸入封底混凝土底面以下1.5～2m）。围堰内设3道围囹和内支撑，所有内围囹均采用I40a工字钢制作，内支撑采用φ529×10mm和φ820×10mm焊接螺旋钢管，斜撑1和斜撑2之间采用[18＃槽钢进行焊接连接，以减小斜撑2的自由长度。各节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。

图4-1 钢板桩围堰平面图