特殊地形下桥梁基础施工方案的比选和优化

蒙明俊

(安顺市交通建设工程质量监督站)

1 工程背景

岩头河大桥全长281 m，桥型为53 m+128 m+92 m 三跨不对称预应力混凝土连续刚构。其中2#墩位于凤岗岸河床上，设计基础为φ2.0 m 的挖孔灌注桩，共计9 根，桩长分别27 ×3 m、24 ×3 m、21 ×3 m;承台为13.3 m ×12.3 m ×4.5 m=736 m3的大体积混凝土;墩身由3 个节段组成，第一节段高20 m，为矩形空心构造，第二节段高34 m，为实心双矩形构造，第三节段高32.5 m，为空心双矩形构造，整个墩高86.5 m;2#墩“T”型上构箱梁0#块高9.5 m，全桥2/3 的工程量集中在2#墩及其“T”型构造上。

该桥所处地质情况为中低山河谷侵蚀地貌，地形切割强烈，相对高差约200 m。由于河水及携带的碎屑物对河床底部产生强烈的下切作用形成V 型峡谷。桥轴线处两岸地形对称，思南岸地形陡峭，顺桥向坡度约70°，基岩裸露，在K0+091.00 以前顺桥向地形较缓，坡度约30°;凤冈岸地形坡度较为均匀，顺桥向坡度在45°左右。

2 施工方案的比选和优化

2.1 拌和站的选定

该桥地形属V 形地势，地形坡度较为均匀，顺桥向坡度在45°左右，无一平坦场地，凤冈岸引道工程属于新建路段，除新修引道外，机械设备、施工材料没有任何便道可到达桥梁施工现场。根据现场条件，确定在3#桥台尾已开挖成型的路基上建设搅拌站。

2.2 混凝土运输方案

选定的搅拌站与2#墩桩基顶面垂直高差为105 m，斜距离148 m，坡面斜率为1∶1。由于搅拌站与施工现场的高差较大，坡度较陡，混凝土运送极其困难，根据现场情况，在确保安全、质量，尽量减少投资的条件下，初步拟定四种混凝土运送方案。

方案一:采用料斗将混凝土运送到索吊天车起吊处，再由索吊将混凝土吊运至2#墩，但索吊施工周期较长，不能满足工期的要求，故该方案不可行。

方案二:在搅拌站与2#墩之间的坡面上安装轨道和卷扬机，采用轨道运输。将混凝土装入1 m3的料斗，用卷扬机牵引，通过轨道运送到2#墩处。经过测量和计算，坡长148 m，卷扬机牵引料斗的速度为25 m/min，料斗进料和卸料所需时间为2 min，若铺设2 根轨道，混凝土料斗往返一次所需时间为14 min。若铺设4 根轨道，采用两个料斗，正常情况下混凝土料斗运送一次所需时间为7 min，最快每小时只能浇筑8 m3混凝土，运送速度太慢，混凝土浇筑时间过长，不能保证桩基混凝土连续浇筑，且雨天不安全，安全风险大。如铺设4 根轨道，混凝土浇筑速度可以满足要求，但需要轨道592 m，30 488 kg，投入15.244 万元，投入成本偏高。

方案三:在搅拌站位置安装一台混凝土输送泵，泵管接到2#墩，但由于高差较大，坡度较长，输送泵不能发挥很好的效力，一旦混凝土在下坡段发生离析，输送泵管很容易发生堵塞，不能保证混凝土浇筑质量，且增加一台输送泵及泵管，需要投资约40 万元，故该方案不可行。

方案四:在坡面上安装内径30 cm、壁厚6 mm 的钢管作为混凝土运输管道，钢管每节6 m 长，管节之间用法兰盘连接。混凝土通过管道将混凝土输送到2#墩。

根据斜面加速度公式:a=g×sin45°－u×g ×cos45°，计算得出斜面加速度为同时根据公式S=V0t +1/2at2，计算得出混凝土下滑时间约为8.4 s。

经过测量和计算得出，混凝土由拌和机到2#墩处的输送时间为8.4 s，可以满足连续浇筑的要求，且混凝土在管道中的流动速度较快，不会发生堵塞。

该方案预算需要管道132 m、法兰盘25 套，共投入约3 万元，费用较为经济。

通过对以上四种施工方案的比较，方案四施工方便、时间快捷、经济便宜、安全可靠、质量可控，故该桥2#墩基础混凝土运输最终选用方案四。

3 管道输送混凝土施工质量控制

(1)为控制混凝土的流速，防止混凝土离析，在输送管道的进出口安装集料斗，并在集料斗上安装控制开关，集料斗的面板采用1.5 mm 厚的钢板，采用5 cm×5 cm 的角钢镶边。

(2)混凝土严格按照施工配合比进行施工，搅拌应均匀，坍落度控制在14～16 cm 之间，同时应根据实际情况适当调整，确保混凝土顺利通过输送管道。

4 结 论

在该桥2#墩采用管道输送混凝土的方案后，施工时间大为缩短，施工成本大为降低，混凝土质量得到有效保障，安全生产风险大大减低，取得了良好的经济、社会效益。

［1］何小飞.浅谈路桥工程施工技术方案的重要性［J］.科技风，2012.

［2］周水兴.路桥施工计算手册［M］.2001.