特殊条件下跨河特大桥施工方法探讨

高锡俊

（北京铁城建设监理有限责任公司，北京 100855）

铁路作为我国交通的最主要组成部分，为国家经济发展和社会进步作出了突出贡献。随着国民经济的快速发展，铁路建设规模也在迅速扩大。我国地大物博，自然资源和地质环境较为复杂，尤其中部和东北部平原地区水系发达，为了形成完善的铁路运营线路，线路常常需要架设桥梁，跨越河流。面对特殊的地形地质环境、强烈的河流特点等，桥梁施工难度和安全压力尤为突出[1-3]。本文以某跨河铁路桥梁施工为例，结合特殊施工条件制定针对性的施工方法，保证施工安全和桥梁质量。

1 项目概况

大桥位于宜昌市夷陵区三里岗，跨越108 乡道、黄柏河三里岗段、规划发展大道、黄柏河裕平段、黄柏河李家院子段、183 乡道等。黄柏河三里岗段、黄柏河裕平段、黄柏河李家院子段河道主河槽曲折、河滩宽阔，河槽为冲积土夹杂碎石，河岸多为村庄；河道两侧均有道路，交通较为便利。

该桥梁起讫里程为DK12+692.275～DK15+595.725，全长2 903.450 m。全桥孔跨布置为：1-（64+122+61）m 刚构+3-2×64 m 刚构+1-3×64 m刚构+1-2×64 m 刚构+1-（72+130+72）m 刚构+5-（2×64）m 刚构+1-（64+128+64）m 刚构+2-2×64 m刚构+1-（64+128+64）m 刚构+2-2×64 m 刚构。平均墩高52 m，最大墩高76 m；无砟轨道结构。该桥梁基础均为钻孔桩基础，桩径有1.0 m，1.25 m，1.5 m，1.8 m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 等7 种；桥墩为圆端形流线型实体墩和圆端形空心墩，桥台为矩形空心桥台。该桥梁上部结构主要为连续刚构和T 构两种类型。

2 控制工程及重难点工程

桥址区地表水水源地主要为黄柏河，黄柏河虽是长江一级支流，但在桥位处仍表现出强烈的山区河流特点，即上下游坡降大，同一地点处水位变化大，地表水及地下水无侵蚀性，环境作用等级为T2。桥址区内不良地质主要为崩积体、岩溶，无特殊岩土；岩溶区主要分布在桥址的22#墩—兴山台段，大多为单个分布，部分呈串珠状分布。基于施工现场地质条件、地理环境影响，该项施工控制难点在于大桥的高墩多、特殊结构复杂、跨河跨路水中墩施工安全压力大。

1）涉水基础中2#墩、28# 墩、29# 墩钢板桩围堰以及35#墩单壁钢围堰施工，施工水位距承台底13 m 左右，枯水季节水位距承台底6 m 左右，施工尽量选择在枯水季节，基础施工过程应定时进行天气和水位监测，同时做好围堰施工的加固。

2）该桥边墩结构形式为下半部分为空心墩、上半部分采用双支结构，结构复杂且墩身高度较高，模板安拆工艺复杂，施工难度大。

3）该桥3×64 m 连续刚构梁位于9#墩～12#墩，该刚构梁挂篮悬臂浇筑施工至中跨合龙后，边跨直线段采用支架现浇施工，两边墩墩高分别为59 m和57 m，支架搭设难度较大、安全风险较高，施工前需做好方案制定、地基承载力的检测及支架结构的检算工作，确保地基承载力和支架整体刚度、强度、稳定性均满足要求。

4）该桥高墩较多，40 个墩身中超过40 m 的墩身有33个，全桥均为连续刚构，共计18 联、23 个主墩，模板、挂篮及塔吊、电梯等特种设备投入较多，施工组织难度大。

综上所述，确保施工质量和安全、合理组织施工、满足计划工期是该标段的重难点工程。为此，应当强化雨季桥梁边坡和涉水基础的监测工作，做好雨季防洪应急机制预案，做好相关管线探明、崩积体防护、地质异常区探测以及施工特殊作业装备的安全管理等工作。

3 安全施工方案

该桥桥台采用矩形空心桥台，桥墩为圆端形流线型实体墩和圆端形空心墩，采用钻孔桩基础，采用1.0m，1.25m，1.5m，1.8m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 桩径。先进行宜昌台与1#墩之间的边坡防护，再施工1#墩和宜昌台，施工前先核实宜昌台与1#墩之间东山运河暗渠是否与该处边坡防护冲突。计划配置性能先进的旋挖钻机8台，先依次施工23 个主墩，再施工边墩，使桩基施工—承台、墩身施工—悬灌梁0#块、节段施工等形成流水作业，最大限度使设备和工装模板进行循环。

3.1 桩基施工

根据工程所处区域地质条件，桩基钻孔施工优先采用旋挖钻机成孔，特殊地质采用冲击钻成孔。

1）在桩机就位前应当根据测量放样结果埋深钢护筒，护筒根据桩径大小采用8～12 mm 厚钢板加工制作，护筒长度为：φ1.25 m 桩基采用长度2 m的护筒，φ1.5 m 桩基采用长度2 m 护筒，护筒直径比桩径大0.2 m。

2）为了保证钻孔施工和设计的一致性，应当保证钻机机位的平整，减少甚至避免出现钻机机位沉降或偏移位置的现象发生，中心偏差应当控制在0.02 m 范围内，并对钻头直径、钻杆倾斜度等机械工作状态进行核验。

3）每个孔位应当绘制独立的地质剖面图，以此选择适合地层要求的泥浆比重和黏度，要求一般地层和松散层泥浆比重分别为1.1～1.3，1.4～1.6，泥浆黏度为16～22 s，19～28 s。

4）严格按照成孔设计要求进行钻孔施工、成孔检查和成孔清理，待成孔孔深、孔径、倾斜度等满足设计要求，方可进入下一道工序。

5）钢筋骨架制作和吊放应当满足限定误差，主筋和箍筋间距、骨架外径与设计误差应当小于±1cm，骨架底面高程±50mm。

6）所有桩基础完成后必须按照相应的检测标准，针对不同的桩基础选用不同的检验方法进行检验和核查。

3.2 承台施工

承台施工采用人工+挖掘机方式。陆上承台基础采用放坡开挖方式施工，而对于地质条件较差，有少量地下水、放坡、开挖施工工程量大，且受区域施工环境限制的承台采用围堰支护开挖方式施工，并做好施工过程中的水害防治。根据区域地质条件，3# 墩、30# 墩基础采用编织袋筑岛围堰施工，2#墩、28#墩、29#墩基础采用钢板桩围堰施工；35#墩基础采用单壁钢围堰施工。

陆上承台施工难点在于基坑排水，以及靠近铁路、公路的承台施工防护。为了保证施工过程中积水的有效排出，根据施工特点选用汇水井法进行排水施工，并根据承台施工设计做好机械开挖与人工开挖的配合，对于靠近建（构）筑物处，根据现场条件采用钢筋混凝土护壁。

水中承台采用钢板桩围堰、钢围堰等方式将水中施工转换为陆上施工，侧重点在于围堰设计安装、围堰稳定性、防护能力、水害防治等。以钢板桩围堰施工为例，围堰采用矩形设计，内部结构尺寸应当满足距离承台边缘净距1 m，提前对所用钢板做样板标准锁口检查，剔除破损、锁口不合等不满足标准要求的钢板，选择合理有效的方法对钢板桩合拢口尺寸误差进行处理，并且对漏水口处进行相应的堵塞，承台钢板围堰施工完成后，即可按照抽水、支撑、承台施工、堵漏循环施工作业。

3.3 墩台施工

根据桥梁施工设计要求，桥梁设计需要矩形空心桥台2个，圆端形流线型实体墩2个，圆端形空心墩38个，均采用翻模施工。为了确保墩台建模质量，需提前根据设计要求测量放样墩台中心，复核标高。关于圆端形实体墩的制作，墩身设计长度小于10 m 的墩体采用翻模一次整体浇筑成型，而设计长度大于10 m 的墩体，根据墩身实际长度进行分节浇筑成型，并且做好分节墩体的接缝处理。圆端形空心墩是该桥梁施工中运用最多的墩体类型，翻模采用3 层布置，每层高度设定为2 m，并且以墩身作为支承主体，从下至上循环交替上升，因此必须做好下部实心段工程的施工。

3.4 现浇梁施工

该桥的梁部均采用挂篮悬臂浇筑法施工，另外3×64 m 刚构梁边直段采用支架现浇施工。连续梁主梁0#块和边跨直线段均采用托架法或支架法施工，混凝土一次浇筑成型。标准节段采用轻型挂篮悬臂、分段对称浇筑。合拢段采用吊架法，直接利用挂篮上的模板系统进行施工。连续刚构因墩梁固结直接形成T构，在合龙时按设计要求进行体系转换。托架、挂篮、钢筋等设备、材料，在加工厂集中加工，使用平板车运输到墩下，塔吊垂直提升。

3.5 水中墩施工

水中墩采用栈桥+水中平台+钢板桩围堰的方法施工。

1）上部构造：栈桥布置8 片标准型贝雷梁，中间两组贝雷梁间距0.45 m，两侧贝雷梁间距0.9 m，贝雷梁用90 cm/45 cm 两种定型支撑片联结；施工平台布置16 片标准型贝雷梁，贝雷梁间距90 cm，两侧通道组间距90 cm，平台中部组间距4.3 m，贝雷梁两两一组用90 cm 定型支撑片联结，所有贝雷梁每3.0 m 在下弦位置用10#槽钢进行横向拉结。

2）桥面构造：栈桥横向分配梁采用25b 工字钢横铺在贝雷梁上，间距60 cm，与贝雷梁上弦杆之间采用U 型螺栓连接。在25b 工字钢纵向铺设22#槽钢，槽钢倒扣在25b 工字钢上，以槽钢的腹板作为桥面；槽钢和工字钢之间通过点焊连接固定，槽钢净间距为1cm。全桥不设纵横坡。施工平台横向分配梁采用25b 工字钢横铺在贝雷梁上，间距60 cm，与贝雷梁上弦杆之间采用U 型螺栓连接。在25b 工字钢上纵向铺设8mm 花纹钢板。

3）防护结构：桥面采用φ48 mm 钢管及10#槽钢做成的栏杆进行防护，栏杆高1.2m，栏杆纵向每1.5m 设置1 根立柱，高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆，每道油漆长度30 cm。

3.6 跨越连续梁防护

大桥1#—2#墩（64+122+64）m 钢构跨越108乡道，15#—16#、35#—36#墩跨越乡村水泥路，为了保证桥梁施工过程中道路的正常运行，以及防止施工坠物、漏水等交通安全问题，设计采用挂篮悬臂浇筑法兜底进行连续梁防护，见图1。防护平台采用槽钢拼接焊接，且框架横桥间隔30 cm 利用钢筋做水平连接，利用竖向角钢和水平钢筋做平台全封闭防护栏杆。为了防止施工过程中物体坠落，对挂篮进行两侧、正面整体封闭防护。为了防止雨天积水和养护、施工用水下漏影响道路的正常运行，在挂篮底部设置防水层，并且进行必要的放水试验。将梁体上预留的孔洞暂时封堵，在梁体两侧设置满足放水要求的挡水檐，采用养护剂或武装薄膜进行养护，并在挂篮防护平台周边设置满足排水要求的引流槽，施工用水沿着引流槽顺流至防水层底角设置的集中排水槽和排水管路，通过水泵集中排至道路影响范围外。

图1 挂篮兜底防护示意图

4 质量控制及通病预防

4.1 钻孔桩通病预防

根据已有施工经验和设计要求，影响钻孔桩施工进度和质量的常见病害有钻孔坍孔、钻孔实际施工方位与设计方位存在偏差、断桩机夹泥层等。为了有效防治钻孔桩施工中存在的通病，必须针对性地提出有效的施工和安全管理措施。

1）坍孔的主要原因是钻孔荷载超过孔桩的最大承载力，进而引起坍塌。为了有效防止钻孔坍孔，首先应对钻孔桩的最大承载力进行核定和计算，并及时对钻孔内积水、沉淀物等进行清理，将孔内积水和沉淀物等控制在孔桩承载力范围内，并采取相应措施对孔桩进行外在应力作用，提高孔桩的承载力。

2）严格按照钻孔设计方案进行施工，并严格按照相应的操作规程进行操作和管理，以保证钻孔施工质量。

3）在保证施工质量和严格遵守相应的操作规程的前提下，采用科学合理的施工方法，提高混凝土浇筑效率。

4.2 承台施工通病预防

承台施工的普遍病害主要在于基坑积水浸泡、接地钢筋焊接问题、混凝土浇筑密实问题、承台表面开裂等。为了有效消除类似通病，需针对性地制定相应的管理措施，即完善基坑的排水系统，对基坑积水进行及时有效的抽排；提升作业人员的技能水平，增强其责任心，科学合理进行人员分工和管理；严格按照设计和质量管理规定对承台进行施工，严禁遗漏施工程序，施工完成后及时进行承台养护，承台模板拆除后及时进行基坑回填。

4.3 耐久性砼施工要点及技术措施

耐久性砼施工要点在于施工前的质量把控和施工过程的施工把控，即做好施工前检验和施工过程检验。

1）施工前检验主要是根据施工要求和相关规定，在施工前做好原材料质量把控检验、配比把控检验、耐久性把控检验。原材料选择是指通过对骨料、水泥等原材料进行质量把控检验，选择满足施工质量要求的原材料。基于拟定的配合比对优选的原材料进行拌合，并对拌合物的性能、力学特性等进行试验，从中选择更优的配合比混凝土。最后对两次优选的配合比混凝土进行耐久性检验，从而选择最优的符合施工设计要求的材料和配比。

2）施工过程检验其实是施工前检验的延续。为了避免耐久性砼质量问题，在施工过程中，应当根据不同条件和施工要求选择合理的检验方法，对施工材料和配比进行日常检验和把控。

5 结束语

地形地质条件复杂，高墩多且跨河跨路等特殊条件下，特大桥梁的施工难度和安全压力较大，为了确保安全顺利施工，必须制定科学有序的施工方案以及相应的施工保障组织措施，要根据施工环境和重点难点，针对性地提出相应的组织防护措施和预案，强化安全生产管理、强化科学技术组织、强化生态环境保护，并建立完善的工程质量控制和监测机制，对施工质量进行实时监测，有效杜绝生产安全事故发生。