深水基础施工围堰方案比选 以淮河特大桥水中墩施工为例

Ｊ　。　＿　Ｉ．１Ｉ　｜　ｌ　ｌ　０４　｜　“　０Ｉ　。　０｜　ｉ　４　０　ｉ　。　深水基础施工围堰方案比选　以淮河特大桥水中墩施工为例　●王建胜　借鉴类似工程施工经验，深水基础选用锁扣钢管桩围　堰形式，确保了工程施工安全、工期、质量，降低了工程　成本。　一地质　编号　土质　地质描述　各墩屠底标高范围（ｍ）　承载力／ｍ阻力　ｆ　ＫＰａ】　，褐黄色、灰　０４ａ　粉土　黄色，稍密　～中密　Ｑ４、工程概况　ａｌ￣　粘土　色粉质　灰色、褐黄　色、灰黄　，可塑一　硬塑　五河淮河特大桥，全长１　９　３　Ｏ　ｍ。主桥采用　（１　００＋１　７０＋１　Ｏ０）ｍ连续刚构梁跨淮河；跨淮北大堤采　用（３５＋６０＋３５）ｍ预应力混凝土连续梁，堤内引桥采用　４０ｍ先简支后连续组合Ｔ梁，堤外引桥采用３０ｍ先简支后　连续组合Ｔ梁。　本桥２３＃、２４＃、２５｝｝、２６＃墩位于淮河中。２４＃、　２５＃墩两主墩为１９　Ｘ　１４ｍ｛Ｅ形钢筋混凝土承台，高５ｍ，　灰色、灰褐　Ｑ４ａｌ②　粉土　色，稍密一　中密　粉质　灰色、灰黄　Ｑ４ａｌ④　粘土　色。可塑～　硬塑　表２各桥墩地质状况表　四、主桥基础围堰方案比选　目前国内常用的围堰有钢板桩围堰、锁扣钢管桩围　堰、双壁钢围堰。　各设１　２根　２５０ｃｍ的钻孔灌注桩。２３＃、２６＃墩两辅助墩　为２８．８ｍ　Ｘ　３ｍ矩形钢筋混凝土承台，高３．５ｍ，各设８根　２５０ｃｍ的钻孔灌注桩。　二、河道概况　本段河道主槽弯曲呈“Ｓ”形，桥址位于上、下正反　１．锁扣钢管桩防水围堰　（１）锁扣钢管桩方案说明　利用大直径成品钢管（一般采用中５　２　９　ｍ　ｍ、　中６３０ｍｍ、中７０Ｏｍｍ、中８０Ｏｍｍ、中１　０００ｍｍ，钢管　弯道的过渡段，局部河段较顺直，主槽宽度约４３３ｍ，河　底高程在４～６ｍ之间，右岸滩地宽６０ｍ左右，左侧滩地宽　１６７ｍ左右。　壁厚８—１　２ｍｍ）做围堰主管，主管之间采用焊接直径　中２１　９ｍｍ钢管和ｌ　２０Ｉ字钢作为连接锁扣，并采用胶泥　防水，围堰内通过计算设置多层型钢支撑。　（２）结构特点　该结构利用大直径钢管，市场资源量大，便于采购，　减少现场加工工作量，单根管抗弯刚度大，采用振动锤逐　根振动沉桩，插打方便快捷，桩桩相扣形成围堰，后期拆　三、桥墩标高及地质状况　各座桥墩标高及地质情况见表１、２。　墩位　最高通航　最低通航　常水位　编号　２３＃　般冲刷线　承台底标　承台顶标　封底砼底　高ｍ　高ｍ　５　３３７　一Ｏ１６３　—３　８　－０　８　１　３３７　４　８３７　—３　８　—０　６６３　封底砼顶　水位ｍ　１８　７３　水位ｍ　ｍ　６　２ｏ６　除方便。结构安全可靠、防水满足施工要求，施工进度较　快。　２．双壁钢围堰方案　１　８３７　０　８３７　—０　８　１＾Ｏ３　Ｉ８　７３　２６＃　１８　７３　１１　０３　１　２　７３７　１２　７３７　５　３１９　双壁钢围堰强度、刚度及结构稳定性较好，挡水效果　好，不设内支撑，方便机械进行挖泥，适用于深水施工。　但也存在以下缺点：　表１淮河特大桥主桥各座桥墩基础标高表　１　３２　Ｃ　ＨＩ’　Ｎ’Ａ　‘　　。Ｃ—Ｏ—Ｎ——Ｓ　Ｔｒ‘’’Ｕ。’Ｃ　Ｔ　—ｉＯ—Ｎ　’建设施工　（１）一般结构设计重量大，在工厂分块制作加工、　现场焊接组拼、抓土或吸泥辅以射水下沉，施工工艺较复　杂。制作ＪＪｎ　Ｔ、现场组拼、下沉等工序工期较长。　（２）适用于覆盖层较薄（一般为Ｏ一２ｍ）的平坦的　岩石河床，针对本项目较不适用，一是下沉深度受限，　２５＃墩围堰下沉深度需达１　０．６０２ｍ，下沉较困难；二是本　项目覆盖层极厚，存在软弱下卧层，封底砼以下为粉质粘　磊箍磊秘彳黧擀罐　嚣　土，较为软弱，影响围堰整体稳定性。　３．钢板桩围堰方案　图２锁扣钢管桩围堰断面图　２．锁扣设计　钢板桩具有轻型、施工便捷、可循环利用的优点。但　柔性较大、抗侧刚度较小、变形较大，插打钢板桩比插打　锁扣钢管桩困难，在施工过程中较易于脱扣，防水效果较　差，围堰内支撑要需特别加强。　锁扣阳头采用２０ｂ＿Ｔ＿．字钢，阴头采用由２１９ｍｍ、壁　厚１０ｍｍ的焊接钢管连接，如图４所示。锁扣堵漏材料采　用现场开挖出的良好粘土及外购棉絮，按一层棉花一层黏　土填充，体积比为１：１，一次性填充４—５ｍ，然后用振　动锤压实。　根据现场钢护筒插打施工经验，土层较难打入，需　１　５０型振动锤，但钢板桩由于柔性较大，振动锤不能加　大，易造成围堰入土深度不足。　４．方案拟定　采用锁扣钢管桩围堰施工方案具有以下优势：　（１）桥位处河床面往下９ｍ～２３ｍ范围内地质依次为　粉土、粉质粘土、粉土，同时在桩基施工过程中钻孔取样　这几层土质发现：粉土、粉质粘土在硬塑状态下很坚硬，　在流塑状态下非常粘，这种地质状况有利于采用锁扣钢管　桩围堰施工，而不利于钢板桩和双壁钢围堰施工。　（２）河床覆盖层厚，方便锁扣钢管桩插打入土，而　不利于双壁钢围堰的稳定。　（３）锁扣钢管桩易于购买、现场加工简单，与桩基　施工同步插打作业，节省工期。双壁钢围堰须在桩基施工　完、围堰范围内平台拆除后方可施工，组拼、下沉施工工　图３锁扣设计图　３．内支撑设计　内支撑采用ｃ１）６３０、６＝１　０ｍｍ钢管桩，采用双肢　Ｉ５６ｂ工字钢作为分配梁（围檩）支撑锁扣钢管，分配梁之　间采用中６３０ｍｍ钢管作为对称水平内支撑，内支撑与焊　接在钢管桩上的牛腿满焊固定，形成稳固的整体。　４．桩底及桩顶加强　期较长，不利于总工期的控制。　综上所述，选用锁扣钢管桩围堰。　五、锁扣钢管桩囤堰设计方案　１．围堰总体设计　锁扣钢管桩围堰由钢管桩、阴阳头、内支撑、分配　梁和封底混凝土组成。钢管桩采用　６３０ｍｍ、壁厚为　在桩顶或桩底外侧加焊３０～５０ｃｍ高的６＝１　Ｏｍｍ钢　板圈加固，以防止桩底或桩顶应力集中而损坏。　５．封底混凝土　排水开挖时封底混凝土采用Ｃ２５水下混凝土、导管法　灌注。　１Ｏｍｍ的焊接钢管，标准桩顺桥向间距为０．９４９ｍ，横桥　向为０．９４９ｍ。　根据承台尺寸、现场水文、地形、钢栈桥方案等　相关资料，确定各围堰的尺寸：２４＃、２５｝｝墩围堰尺寸　为３２．３ｍ　Ｘ　２１．９ｍ，高２３．５ｍ：２３＃、２６＃墩围堰尺寸为　３２．３ｍ　Ｘ　１　２．３６ｍ，２３＃墩高１８．９ｍ，２６＃墩高１　９．４ｍ。　六、结语　根据项目各项条件，借鉴类似工程施工经验，淮河特　大桥２３、２４、２５、２６＃墩采用了锁扣钢管桩围堰，安全顺　利地完成了深水基础施工，降低了工程成本，加快了施工　进度，取得了良好的效果。　围堰顶面标高以施工期最高水位以上２ｍ控制，围　堰顶面高程１４．７３７ｍ。钢管桩底面高程经计算确定。以　２４、２５＃墩为例，锁扣钢管桩围堰设计如图１～图２所示。　（作者单位：中铁十六局集团有限公司）　图１锁扣钢管桩围堰内支撑平面图　１　３３　赫