多跨连续梁跨水源保护区成套施工技术

杜方华

摘要： 大广高速公路流溪河特大桥所跨河道为广州市二级水源保护区，环保要求高，水文条件复杂，因此要在高环保要求下开展相关施工技术研究，主要研究内容为：深厚卵石层钢管桩打设施工技术、斜交墩0#块支架搭设施工技术、钻孔桩泥浆孔内循环施工技术。

Abstract： The river Liuxihe grand bridge of Daguang expressway crosses is a second-grade water source protection zone of Guangzhou with high environmental requirements and complex hydrological conditions， so the relevant research on construction technology should be carried out in the high environmental protection requirements. The main contents include construction technologies of thick gravel layer steel pipe driving， oblique pier 0# scaffold erection and bored pile hole inner circulation.

关键词： 水源保护区；桥梁；施工技术

Key words： water source protection area；bridge；construction technology

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0125-03

0 引言

随着我国高速公路快速发展，跨越河流山谷的桥梁越来越多。但是在以往桥梁施工时对于水资源的保护都没有采用专门方法。目前，国内对跨水资源保护区桥梁施工的环保技术研究较少，具有应用价值的相关文献报道更是少见，施工大都采用常规方法，没有操作的针对性，还有待进行深入研究。

1 工程概况

大广高速公路（粤境段）S30标位于广州从化市温泉镇，双向六车道，设计行车速度100km/h。流溪河特大桥跨广州市水源地—从化流溪河，跨河段采用43+6×65.5+43m一联八跨连续梁，钻孔桩基础，圆端型板墩，单幅桥面宽15.5m。

钻孔桩一般采用挖设泥浆池进行泥浆循环，分为沉淀池和循环池，在陆地上可操作性强，但在水源保护区进行钻孔桩施工，大量泥浆的制造和排放在河滩地难以实施，河滩内多为卵石层及砂层，泥浆可能通过卵石及砂层渗透至河水中，对下游造成污染。泥浆孔内循环可以不用挖设泥浆池，泥浆也不会渗透到河水中，但目前只是一个设想，并没有形成正式成套的施工工艺。

深厚卵石层内打设钢管桩，目前普遍采用液压振动锤施工，此设备施工噪音大，且存在废油污染，在水资源保护区内不太适用，且设备进出场费用高，施工成本较大；小型砼沉井可以就地取材，采用普通挖掘机就可以施工，不存在噪音污染，且挖掘机可以利用土方施工机械，不需要进出场费用，成本较低，取得合理的施工参数后可在跨水资源保护区桥梁施工中推广使用。

目前桥梁工程中的连续梁施工一般是在墩顶设置临时固结支座，墩身横轴线与梁轴线成斜交关系，墩顶面积狭小，无法设置临时固结支座，临时固结只能通过临时固结墩实现，墩身斜交后承台顶两侧宽度不等，0#块支架搭设较为困难，需要通过研究来解决这两个问题。

本项工程工期紧，环保要求高，如何快速、优质地完成工程施工，需要对以上问题进行深入研究，总结各项工艺及施工参数，确保施工任务的圆满完成。

2 施工技术研究

2.1 深厚卵石层钢管桩打设施工技术

目前钢管桩打设普遍采用液压振动锤或静压管桩机施工，在深厚卵石层中无法保证桩身垂直度。

2.1.1 施工调查

调查了解当地河流枯水期所处时间段以及上游水库蓄水时间段，以便确定施工时间计划。

2.1.2 小型沉管制作

购买长200cm、内径100cm的钢筋砼圆管成品，在现场通过在圆管一端加设钢筋网并浇筑20cm厚砼将该钢筋砼圆管制作成一端封闭、一端开口的简易小型沉管。

2.1.3 沉井埋设

根据前期调查确定的施工计划，在河道内水量最小时进行沉井位置开挖。开挖前根据施工方案确定的位置测量出沉井准确位置，然后采用挖掘机直接开挖，开挖深度以挖至粘土层为准，再将制作好的小型沉管吊放到位（保证平面位置及深度的准确）。

2.1.4 钢管桩安装

沉管安放到位后，马上将直径600mm的钢管桩插入沉管内，调整好垂直度后采用现浇砼将钢管桩固定在沉管内。

2.1.5 沉管荷载及内力计算

钢便桥从下往上结构为：下部采用？准360mm，壁厚10mm的钢管柱，横向钢管柱之间用两根14a槽钢斜交焊接，保證钢管柱的整体稳定性，钢管柱上面焊接40*40*2cm钢板，横梁采用40a工字钢双拼搭焊在钢管柱钢板上面，纵向分配梁采用32a工字钢焊接到横梁上面，在跨中用16a工字钢横向连接纵向分配梁，上面采用4000*1200*8mm花纹钢板横桥向与纵向分配梁焊接；桩基深度根据现场情况确定。

2.2 斜交墩0#块支架搭设

2.2.1 工程概况

在前期方案设计阶段，主桥采用（45+2×31+6×45）m跨径组合，19#～28#墩位于河道管理范围内，其中 20#～27#墩位于水域范围内，净跨最大 42.5m，桥墩轴线与水流夹角为 9°，形状采用圆柱双柱墩。根据水务局初审意见，考虑桥墩可能会造成桥下不良流态以及对航运的影响，二阶段设计中主桥优化为（43+6×65.5+43）m 大跨径组合，将桥墩外型优化为矩形圆角花瓶型。20#～26#墩位于河道管理范围内，21#～25#墩位于水域范围内，净跨加大到64m。21#～25#墩轴线与水流夹角为 20°，大于规范不宜超过 5°的要求。优化后，桥墩采用圆端花瓶墩，错孔顺水流布置，21#～25#墩轴线与水流夹角为 3.8°，满足规范不宜超过 5°的要求。

墩身改斜交后，承台顶面可利用面积变小，在承台外河道内增加0#块支架基础费时费力，且墩顶临时固结块施工也受到墩顶面积狭小影响，两侧需错开布置。

2.2.2 0#块支架搭设施工

0#块长度10m，支座中心点位置高度4.0m，梁体混凝土设计方量222.3m3，钢筋需求量32105.6kg；连续梁采用3向预应力体系，分别设置了纵向预应力筋、横向预应力筋、竖向预应力筋。

①临时固结块施工。

为了在施工悬臂过程中，克服挂篮移动、混凝土浇筑、施工荷载、风荷载等产生的不平衡弯矩，保证永久支座在施工完成前处于不受力状态，需在永久支座两侧设置两道条形钢筋砼支撑。

梁体和条形砼块间的连接靠预埋竖向钢筋连接。如图5、图6。

②0#块支架系统搭设。

1）支架搭设。

2）支架预压。

支架底摸安装完成后，要立即对支架进行预压，预压荷载按1.2P荷载计算；0#块总重量为222.3t，简化计算的q=222.3/10*1.2=69.45t/m。

加载时按照设计荷载的25%、50%、100%、120%分四级加载，测出各测点加载前后的高程。加载120%后所测数据与加载前所测数据支架沉降量小于2.0mm（不含测量误差）时，表明支架已基本沉降到位，可进行卸载，再分别按加载级别卸载，并分别测出每级荷载下各测点的高程值。

加载材料采用钢筋、钢绞线，用吊车吊至支架，分层码放，均匀加载，现场技术人员记录材料重量并控制位置，避免出现大的误差。

测量方法：在翼板位置、腹板位置共设置4个沉降观测点，测出加载前的高程值，在加载25%、50%、100%、120%后每天上下午均要复测各控制点标高一次，如果加载120%后所测数据与加载前所测数据支架日沉降量小于2.0mm（不含测量误差）时，可进行卸载，否则还须持荷进行预压，直到沉降符合以上要求为止。

预压完成后要根据预压成果重新调整底模并设置预拱度支立侧模。

2.3 钻孔桩泥浆孔内循环施工技术

①工程概况。

流溪河特大桥主桥为一联八跨连续箱梁，跨径组合为（43+65.5×5+43）m，其中左右幅共10个桥墩位于河道内，每个承台下设4根钻孔桩，直径1.8m，承台尺寸为8.7×8.7m，桩间距为5.5m。由于桥梁所跨流溪河为广州市水源保护区，环保要求很高，施工过程需达到零排放、零污染，桩基施工过程中传统施工方法产生的泥浆无法有效排放和处理。

②施工准备。

桩位测量放样后，每个承台放置冲击钻机1台，首先放置于1#孔上，4根桩孔均按规范要求同时埋设好钢护筒，护筒长3m，在每个钢护筒上部开孔，并采用无缝钢管将4个护筒焊接连通，在4#孔放置泥浆泵。

③#桩基开钻后，泥浆通过护筒间的无缝钢管流向其他3个桩孔，并通过最后4#孔位置设置的泥浆泵形成循环，由于钢护筒体积较小，需配置泥浆车一台，及时对多余泥浆进行抽排，防止泥浆外溢造成河道内污染。1#桩完成后，将桩基移至4#孔，在1#孔位设置泥浆泵，采用同样方法完成4#桩。

④完成1#、4#桩后，将2#、3#间的无缝钢管割除焊接至1#、4#间，按照1#、4#桩的施工工艺完成2#、3#桩。

3 结束语

水源保护区施工条件敏感，且跨水域、河道多为多跨、大跨连续梁，通过对深厚卵石层钢管桩打设施工技术、斜交墩0#块支架搭设施工技术、钻孔桩泥浆孔内循环施工技术的研究和总结，有效解决了施工难题，加快了施工进度，将桥梁施工对环境的影响和污染程度降到了最低。

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