跨江桥梁建设中的水中墩下结构施工工艺

跨江桥梁建设中的水中墩下结构施工工艺有着很强的特殊性。传统技术主要以沉江和沉井为主。随着技术进步，一些新型的施工技术逐渐得到推广，这对提高跨江桥梁的质量起到了积极促进作用。

1 案例概况

某大桥桥长1315.28米，为单线桥，地层主要以漂石和卵石为主，5、6号墩为该桥梁的主跨主墩，水中根基76根，承台22个、墩柱18个、现浇箱梁8联；桥台和桥墩采用单线T台和单线圆形。钻孔桩承台是水中墩下结构施工基础，主跨和主墩是整个跨江桥梁建设的重难点部分。

2 跨江桥梁建设水中墩下结构施工存在的问题

2.1 施工设备缺乏

在跨江桥梁建设水中墩下结构施工中，受环境、气候等客观因素影响，存在许多亟待解决的问题，其中最主要的是施工设备的缺乏。虽然一些铁路舟桥器材可以作为水中墩下结构施工设备，但由于其自身的局限性，抵御大风大浪的能力相对薄弱，不适于深水桥梁施工。施工设备的缺乏成为跨江桥梁建设水中墩下结构施工中的一个重难点问题。

2.2 大直径孔桩技术落后

在跨江桥梁建设水中墩下结构施工中，大直径孔桩技术的应用空间与需求较大，是保证施工质量和提升效率的关键。但在当前的跨江桥梁建设中，这一技术还比较落后，间接地影响了水中墩下结构施工的质量与效率。

2.3 缺乏科学有效管理

在跨江桥梁建设水中墩下结构施工中，还要注重对施工设备科学化的管理。很多施工单位在水中墩下结构施工设备管理中始终不能形成科学的管理制度，带来了很大的负面影响。

3 跨江桥梁建设水中墩下结构施工工艺

3.1 水中墩下围堰型式选择

围堰的修建是水中墩下结构施工的前提，在此基础上才能完成桩基、承台和墩身的修建。围堰一般分为钢围堰、沉井围堰和土石围堰，是跨江桥梁建设水中墩下结构施工企业首先要解决的一个问题。不同类型的围堰，其使用性能不尽相同，所以对围堰修建类型的选择直接影响跨江桥梁施工质量与效率的高低。在本工程项目中，结合水文与地质条件综合分析，河床以卵石和漂石为主，水中墩下承台底标高需要建设至河床冲刷线以下的位置，由于钢围堰和沉井围堰低于该桥墩的承台标高，因此应当以土石围堰为主。

3.2 岸边到水中墩交通便道型式选择

在跨江桥梁水中墩下结构施工过程中，岸边到水中墩之间主要采用钢栈桥和土石戗堤两种型式。不论选择哪一种型式，还要取决于工程项目的地质条件和汛期给交通便道带来的影响。在本工程项目中，完成桩基、承台、墩身的建设需经过3个汛期，汛期过程中湍急的洪水会给水中墩带来严重的冲刷，从经济角度出发，岸边到水中墩交通便道型式选择应当以钢栈桥为主。

3.3 桩基施工技术

在本工程项目中，土石围堰的桩基建设应结合工程项目的实际情况合理选择钻孔机具。钻孔机具主要包括回旋钻机、冲击钻机和旋挖钻，其中，回旋钻机主要应用于细类土层的黏土和砂土，冲击钻机则广泛适用于不同类型的地层结构，尤其是比较坚硬的岩石和地层，同时回旋钻机还有一个显著特点，就是对于松软地层的钻孔可起到密实和加固的作用，孔壁不会出现塌孔现象，而旋挖钻随着大功率旋挖设备在跨江桥梁建设中的应用完全可以适用于各类地层，比如坚硬的地层、卵石颗粒大的地层等[1]，但是不适合运用到松散和松软的地层中，容易导致塌孔现象的产生。本工程项目中的水中墩地层主要以漂石和卵石为主，其中5、6号墩桩基采用冲击钻孔施工，其余的水中墩在4台冲击钻机共同作用下完成施工，为汛期前的出水量争取了时间。但是，大功率回旋机械在对坚硬地层的挖掘中，施工费用十分昂贵，因此，应当结合工程项目的进度和工程项目建设成本之间的关系，对机具进行合理选择。

4 水中墩深基坑开挖支护和渗水处理技术

4.1 水中墩深基坑开挖支护选择

跨江桥梁水中墩深基坑开挖支护主要由双壁钢围堰支护、钢板桩围堰支护、地下连续墙支护、围护桩+桩间旋喷止水支护等形式组成。在本工程项目中，由于地层以漂石和卵石为主，因此地下连续墙支护形式较为适合，但是考虑到还需要在本工程中建设水下连续墙，深基坑开挖可能造成坍塌现象，最终选择了围护桩+桩间旋喷止水支护形式。围护桩+桩间旋喷止水支护形式是先在水中承台和深基坑的周围铺设+1250钢筋混凝土作为围护桩，桩底伸入水中承台下大约10-12米处，但围岩桩间距应保持1.5倍，最后在围护桩的外侧设置+800高压旋喷桩用来止水[2]。桩顶通过冠梁的方式实现连接，再将桩顶主钢筋部分插入冠梁内35d，与冠梁钢筋完成连接。当高压旋喷桩基和围护桩基全部满足设计强度后，再对承台基坑展开具体的开挖工作。需要注意的是，在承台基坑开挖过程中，应当对其中的围护结构采用内支撑方式，开挖支护完成后，当水下墩的混凝土强度达到85%，抽水处理之后再进行承台与墩身的建设。应当对维护桩的中心位置进行严格的控制，避免发生偏移，并合理控制旋喷桩的速度，这都是深基坑开挖支护过程中需要重点考虑的问题。

4.2 渗水处理施工技术

跨江桥梁建设水中墩出现渗水的主要原因是旋喷施工中喷射量小。出现渗水时要及时处理，否则会埋下安全隐患。具体施工技术如下：1）对于已经完成的深基坑，如果出现渗水点，应当采取针对性措施及时解决，比如棉絮墙堵。同时，可以在出现渗水点的地方插入一节阀门管，等砂浆达到一定强度时关闭阀门即可。2）对于较为明显的渗水点，应当在渗漏的位置进行补喷，补喷过程中深基坑内外的水压应当保持一致。3）对于较大的渗水面，当以上补救措施不产生明显效果时，应当强行排除基坑内的渗水点，运用混凝土进行补丁，先在深基坑内部凿出围护桩的主筋，使补丁钢筋混凝土和围护桩主筋焊接在一起，在深基坑经受住水压的情况下安装模板，在深基坑中的水压保持一致的前提下再进行补丁，待混凝土强度达到一定标准后完成抽水[3]。

5 承台施工技术

在本工程项目中，水中承台的结构应当选择大于1m的大体积混凝土。基于此，还需要对混凝土的温控技术进行严格控制。实践证明，在满足大体积混凝土温控要求下，升温峰值、芯部、表层温差等指标可以得到合理控制。

6 结语

综上，本工程项目集地质条件复杂、河床狭窄、水流湍急、施工难度大为一体，已顺利完成水中墩桩基和承台施工工艺，既保证了结构的安全无损，也证明了该施工技术在跨江桥梁建设水中墩下施工极具推广价值。