沅江特大桥深水基础施工关键技术

梅文勇

(石长铁路有限责任公司，湖南长沙410007)

1 工程概况

石长铁路增建第二线沅江特大桥位于常德市经济开发区内，桥址区为平原丘陵地区，地形平坦，堤坝纵横，港汊交织，渠塘密布，桥梁全长3.748 km，跨越沅江段为(62+4×96+92+66)m连续梁，6个水中墩，其中66#～69#为4个深水墩，每墩9根桩，桩径2.5 m，最大桩长69 m。沅江水系流域面积F=87 475 km2，百年设计流量Q1%=38 800 m3/s，百年设计水位H100=41.53 m，设计流速Vp=3.10 m/s，水深、湍急。工期紧，水中基础要求在2010年6月30日前全部完成，工期短，任务急。因此，采取何种施工方案，既要确保安全，满足施工进度的要求，又要技术可行，经济合理，对本桥的施工至关重要。

2 深水基础施工总体方案及难点

本桥施工的关键在于主桥64#～71#墩的施工，特别是深水基础的施工，该部分方案是否合理，不仅关系到施工成本、工期，而且也关系到施工质量和施工安全，因此需要进行全方位系统分析论证。针对本桥深水基础施工方案，经过对设计文件的分析，根据目前掌握的相关资料，对深水中的66#～69#墩提出如下施工方案。

采用水上施工平台和双壁钢套箱的施工方案，即先采用浮吊搭建钢管桩和贝雷梁的水上施工平台，然后插打钢护筒，采用反循环钻机进行钻孔桩施工，钻孔桩施工完成后，拆除施工平台，浮吊安装双壁钢套箱，钢套箱下沉到位后进行封底混凝土施工及承台混凝土施工。施工平台设计尺寸为30 m×27 m，平台顶面标高为36.0m。采用φ1 020 mm钢管桩作基础，贝雷梁和I 45工字钢做横、纵梁，Ⅰ25工字钢作分配梁，8 mm厚压花钢板作平台面。

在进行水上施工平台施工时，进行钢栈桥施工，钢栈桥采用钢管桩和贝雷梁结构，通过钢栈桥来完成施工过程中设备和材料的水平运输。同时在本桥65#～66#墩之间栈桥下游一侧修建临时码头。钢栈桥全长453 m，桥面宽6 m，采用φ1 020 mm钢管桩作基础，钢管桩横向中心间距400 cm。Ⅰ45工字钢作横梁，贝雷梁作纵梁，［20槽钢满铺作桥面。临时码头尺寸为6 m×24 m矩形布置，具体施工工艺同平台。

本工程的主要施工难点为:①深水钢栈桥设计;②深水基础水上施工平台设计;③深水基础钢护筒定位技术。

3 深水基础施工关键技术

3.1 钢栈桥设计

沅江百年设计水位H100=41.53 m，河床底最低标高11 m，根据分析钢栈桥顶面标高设为36.00 m，钢栈桥桩基础在水中的悬臂长度达35 m，这给钢栈桥的稳定性和抗洪水冲刷能力提出了极大的挑战。经过仔细分析本方案从2个方面加以解决。

(1)基础:如果采取常规的φ500钢管桩做基础，栈桥稳定问题存在极大的安全隐患。为此本栈桥下部结构采用φ1 020，壁厚10 mm的钢管基础，钢管桩横向中心间距400 cm。每墩设2根钢管桩(除制动墩外)，在水面以上采用φ600的钢管进行横向连接，形成整体，确保横向稳定。同时为了增加钢栈桥的横向稳定性能，要求在钢栈桥与施工平台对应的位置，与施工平台进行横向连接。

(2)上部:常规贝雷梁钢栈桥的跨径多以12 m、15 m较为经济合理，但是考虑到沅江的特点，如果将栈桥的跨径取的过小，会严重增加对河道的阻流作用，进而增加水流对栈桥的冲击荷载，不利于栈桥的安全，为此根据桥梁的跨径组合特点，提出采取大跨径栈桥设计理念，在构造合理的前提下，主要采用18 m跨径的上部结构形式。

本工程钢栈桥的总体布置形式如图1所示。64#墩侧，钢栈桥长330 m，分3联，用以满足66#、67#、68#墩的施工需求;71#墩侧钢栈桥长123 m，为整体1联，主要用于满足69#墩的施工需求。

3.2 大吨位水上施工平台设计

本工程水上施工平台的总体布置形式如图2所示，施工平台的顶面标高为36.00 m，平台宽25 m，宽30 m，平台上布置有施工设备材料存放区和错车平台。由于该桥所处的沅江汛期水位较高，流速大，为此水上施工平台的下部结构采用φ1 020，壁厚10 mm的钢管桩做基础。平台采取上下两层井字形结构形式，平台底层顺桥向设有4组8片I 45工字钢，顶层横向设有9组18片单层贝雷梁，在贝雷梁上布置间距为40～50 mm的I 25工字钢，平台面板采用8 mm厚的压花钢板。

根据计算本桥的水上施工平台公设置24根φ1020钢管桩来承受竖向施工荷载，在下游设置2根斜度为1∶5的斜桩来抵抗水流压力，增加水上施工平台的横向稳定性能。

图1 钢栈桥布置示意

图2 钢栈桥示意

图3 钢护筒定位示意

3.3 深水钢护筒定位技术

钢护筒的定位关系到钻孔桩的平面位置和垂直度，因此其定位非常重要。结合本工程的具体特点，在经过大量调研和分析的基础上提出，采用已经施工好的水上施工平台的下层横撑和上面的贝雷梁作为支撑面，然后针对每根钢护筒分别在施工平台的下层横撑和贝雷梁顶面设置定位器(图3)，钢护筒定位器的中心位置采用全站仪精确定位，误差控制在10 mm范围内，上下两个定位器的高度不小于500 cm，定位器的边长比钢护筒外径大50 mm。并通过上、下两个定位器来调整钢护筒下沉的垂直度。

在钢护筒下沉着床时，尽量选择风平浪静的条件下施工，在钢护筒插入河底100 cm后，要重新测量钢护筒的垂直度，如果不满足要求(1/200)，则提起重新就位下沉。

为避免钢护筒在水流荷载作用下，在定位器位置发生变形，在钢护筒顶端向下7 m范围内每隔2 m焊接一道“米”字撑。

4 结论及建议

本文以石长铁路沅江特大桥为具体工程实例对深水基础施工关键技术进行了分析和探讨，提出了一整套深水基础施工方案和关键技术，取得了较好的工程应用效果。在2010年沅江洪水位达到37.65 m的情况下，本桥上游和下游的类似工程栈桥和平台均被冲毁的情况下，本文提出的方案在洪水作用下安然无恙，不仅保证了栈桥和平台的安全，避免了经济损失，更关键的是在工期紧张的情况下，为施工争取了宝贵的时间。通过本工程的具体使用情况，对今后类似工程建议如下:

(1)在深水湍急的河道内搭设钢栈桥，尽量采用较大的跨径，适当增加下部结构的刚度。

(2)深水基础钢护筒的定位技术对基础施工影响非常大，要尽量利用平台的结构特征，进行上下限位方式进行钢护筒的定位，以提高定位的精度。

［1］周水兴，何兆益，邹毅松，等．路桥施工计算手册［M］．人民交通出版社，2001

［2］TB 10002.5－2005铁路桥涵地基和基础设计规范［S］

［3］JTJ024－85公路桥涵地基与基础设计规范［S］