几种承台施工方法在嘉绍大桥跨南岸规划堤引桥的应用

安徽建筑　２０１３年第４期【总１９２期）　几种承台施工方法在嘉绍大桥跨南岸规划堤引桥　Ｓｏｍｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｉｌｅ　ＰＩａｔｆ０ｒｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｋｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｏａｓｔ　Ｐｌａｎ　ｆｏｒ　的应用　Ｊｉａｓｈａｏ　Ｂｒｉｄｇｅ　‘　纪光平　（安徽省交通建设有限责任公司，安徽合肥２３００００）　摘　要：由于围垦工程提前施工，嘉绍大桥跨南岸规划堤引桥承台施　工条件发生了极大变化，造成４个墩位水文、河床形态各不相同。本文　介绍了钢吊箱、钢围堰、土围堰等施ｚ－方法在规划垮堤引桥的应用情　况，比较了３种施工方法在钱塘江水域的适用条件。　关键词：嘉绍大桥；钢吊箱；钢围堰；土围堰　中图分类号：Ｕ４４３．２５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００７—７３５９（２０１　３）０４—０１　４７—０４　１　工程概况　嘉绍大桥南岸跨规划大堤引桥基础采用分幅式承台结构。　原设计有底钢吊箱进行承台施工。但由于规划大堤的填筑施工　和提前合拢，造成了大堤附近的泥面和水文条件发生了剧烈变　化。承台施工根据泥面和水文变化条件，综合选用了多种承台　施工方法。　１．１概述　嘉绍大桥跨南岸规划堤桥采用连续刚构结构形式，跨径布　置为７０＋１２０＋７０ｍ，墩号为Ｎ７一Ｎ１０，桥面采用分幅式单箱双室　混凝土箱梁，其中Ｎ８　、Ｎ　为主墩，Ｎ７　、Ｎ１　为过渡墩。桥型布　置如图１所示。　桩基础采用群桩基础，承台采用对水流适应性较强的圆形　分离式承台，各承台数据参数见表１。　１．２水文地质条件　①桥位区的钱塘江河口尖山河段河床宽浅、潮强流急、涌　潮汹涌。桥区水域涨落潮流路分歧，河床底质颗粒较细，起动流　速低，易冲易淤，加上上游来水丰、枯变化，河床变化剧烈。　②尖山河段潮流为非正规半日浅海潮流，水流属往复流，　但不对称性较明显，涨潮流大于落潮流。平均涨潮历时　３ｈ３４ｍｉｎ，平均落潮历时８ｈ５１匡　ｍｉｎ；测点最大涨潮流速为　６．６５ｒｄｓ，测点最大落潮流速为４．４０ｒｄｓ。　③１００年一遇设计涌潮高度为３．０ｍ，５年一遇设计涌潮高　度为２．５ｍ。涌潮试验得到桥位附近涌潮流速可达９．０ｒｉｇｓ一　１０．０ｍ／ｓ。涌潮产生的水动力对桥墩建筑物的作用主要集中在低　水位以上１倍涌潮高度范围内。　④由于跨规划大堤引桥的特殊性，使得Ｎ７、Ｎ８处于堤外，　Ｎ９、Ｎ１０处于堤内，前期预留龙口，Ｎ９、Ｎ１０墩承台受冲刷作用，　规划大堤合拢后，河床将不再冲刷。　⑤桥位线第四系覆盖层南侧较薄，水域厚度为１３０ｍ—　ｌＯＯｍ。承台处泥面为亚砂土，松散～中密。桥位区普遍分布，厚　收稿臼期：２０１３－０７－１５　作者简介：纪光平（１９６９－），男，安徽池州人，毕业于安徽建筑大学，学　士，工程师。　图１总体桥型布置　交　通　工　程　研　究　与　应　用　图２规划堤预留龙口　图３大堤合拢后泥面变化　２０１３年第４期（总１９２期】　安徽建筑　交　通　工　程　研　究　与　应　用　安　徽　建　筑　＿　５５０ｏ　，　ｌ　ｌ　　）　：　匿　雪　逊ｉ　誊　ｌ　ｊ　台瓜标　，　２．ｏ０　ｌ　多麟　●　量．１　　剪ｆ　时力誓　承１Ｏ　鹿　　旨７｝＂耀鹰－５ｒ－７５０　±标．５鹰】ｃ　　斗黝。。　　±　　’｝１．　’一．　．。　娃疑　＜＞　Ｌ／　＼＼雇撼　２ｏｏ：　：１００　Ｉ１２００Ｉ硼　Ｉ２７卯盯邬　Ｉ２７５０　１　钢吊籍下沉酎位时　钢吊箱内千施工时　钢吊糟Ａ—Ａ剖面圈　●■■■■■■■■■■■●●■一　图４钢吊箱施工　南———’　图５规划堤桥Ｎ８。墩现阶段施工平台泥面观测纵断面图　图６规划堤桥Ｎ８　墩２０１０年１月至６月泥面变化曲线图　　ＩＩ　＿三　１０　Ｄｏｃ　啊堰顶Ｉ　示高　＋７２００　—－　＿●——　一　［　日－　Ｉ　育水位　——　一　－．一　芷±　一　ｏｃ　）　特　工水位　ＣＯＯ　＿　§　～　／岩　∞　＿　导　一　ｌ内灌砂　承台钢挂撮支设　岢　面标高　－２．８　＝　一　导　】装　ｌ士４００＇　６　＿——　，　Ｉ　，’－ｌ　向　灾葺　钢护筒　＂７７－．　／　剪：　’■　●　●ｌ＿　／　／１ｊ　０×　８　｝　一　窿标高　善　回壤砂垫晨　．５ｍ　Ｊ　！　Ｍ　一　一　ｌ。亚砂土ｌ…　’　１　００量∞　６０（　一　５００Ｏ　Ｃ　一　。　５０００　１６００１５１１０　钢窜堡王基到篷时　尽墨童蕉墨基圭时　图７钢围堰立面结构图　度１０．９０ｍ一２６．５０ｍ，水域厚度较小，向两岸厚度逐渐变大。　１．３地质条件变化过程　地质状况变化大致分为３个阶段，即原始阶段、大堤施工　阶段和大堤合拢完成阶段。　１．３．１第１阶段（原始阶段）　２００９年５月中旬，规划大堤开始沿桥位上下游两侧相向　（向桥位方向）开始合围填筑。根据我部早期观测的数据显示，　河床泥面开始由我部进场的…９．０　１　１．０ｍ小幅淤积抬升至　一８．Ｏｍ一一１０．０ｍ。　１．３．２第２阶段（规划堤施工阶段）　２００９年ｌ１月上旬，规划堤第一阶段合围基本完成，只在　桥位下游侧预留一长度约３００ｍ的龙口（见图２）。观测显示，此　时各墩河床的泥面情况如下：　Ｎ７　墩在一８．０ｍ—一９．０ｍ之间；　Ｎ８　墩在一７．０ｍ—．７．５ｍ之间；　Ｎ　墩在一３．０ｍ—．５．０ｍ之间；　ＮＩ　墩在…３．０ｍ　３．５ｍ之间。　１．３－３第３阶段（规划堤合龙完成阶段）　２０１０年３月底，我部完成规划大堤桥的钻孔桩施工，规划　大堤桥第二阶段合围开始。２０１０年４月中旬，最后的龙口合围　完成。堤内外隔断，堤内开始吹填造地，泥面迅速抬升（见图　３），其中，Ｎ７　墩离规划堤较远且处于水中，墩位处泥面变化不　大，仍按原钢吊箱方案进行实施。Ｎ９＃墩最低的泥面标高在　＋４．３ｍ左右，Ｎ１０泥面标高也在＋４．３ｍ左右，致使堤内的Ｎ９＃和　Ｎ１０＃墩墩位近似陆地，承台施工无法实施钢吊箱方案。Ｎ８ｔ墩　虽然在堤外，但离墩位较近的规划大堤上游来水侧设置了丁　坝，丁坝的阻水和涨落潮的反复作用致使大堤上的宕渣和石块　缓慢坍塌至墩位，再加上墩位处平台钢管桩的阻挡作用，致使　规划堤和墩位之间的泥面南高北低呈阶梯状（见图３）。　堤内的Ｎ９＂和ＮＩＩＹ＇墩按照干施工工艺进行实施，因该两　墩靠近江边，地下水丰富，基坑开挖需辅以井点降水来确保坑　壁的整体稳定性。基底顶面需低于承台底不少于５０ｅｍ，以满足　承台底层混凝土的浇筑厚度。垫层完成后，按陆地区干施工工　艺，进行承台钢筋、模板和混凝土工程施工。　２几种承台施工方法的应用情况　南岸跨规划堤引桥原计划采用有底钢吊箱进行施工，但由　于规划大堤施工提前，水文和地质条件发生了变化，原有施工　工艺已不能适应新的现场条件。经比选，跨规划堤引桥４个墩　位处承台采用了３种施工工艺。其中：Ｎ７　过渡墩采用有底钢吊　箱施工工艺；Ｎ　主墩采用无底钢围堰施工工艺；Ｎ９　、Ｎ１　墩　采用土围堰施工工艺。　２．１钢吊箱的应用　根据规划堤施工阶段泥面变化观测数据，与表１数据对照　可以看出，各墩泥面标高均低于承台设计底标高不少于２ｍ，满　足吊箱的安装空间需要；且墩位处因涨落潮有石块淤积（钢护　筒沉放时可知石块淤积厚度约２ｍ左右），无底钢围堰方案下　沉困难。鉴于以上两点，Ｎ７　墩采用有底钢吊箱进行施工。　钢吊箱设计总重约为１１０ｔ，桩基施工完成后，拆除护筒区　与施工平台之间的联系，用８０ｔ履带吊拼装钢吊箱，并用４台　安徽建筑　２０１３年第４期（总１９２期）　施工。　钢围堰采用双壁无底结构，壁厚ｌｍ。将钢围堰内径按照设　计承台直径１３．２ｍ设置，因墩位处存在大量大堤围垦石块，围　堰刃脚角度相对较陡，按３０设计，并做适当的加强处理以增大　其刚度。钢围堰采取壁体注水、刃脚吸泥下沉，同时辅以人工水　下探摸，辅助清理刃脚处块石的办法。钢围堰下沉到位后进行　封底混凝土施工。　钢围堰下沉和混凝土浇注示意图如图７一图８所示。　由于钢吊箱外形尺寸较大、钢护筒数量较多，受到水流力　和波浪的影响，为了确保钢吊箱在就位时下口不至于向下游倾　斜，在外侧护筒上设置导向限位装置，利用限位装置控制钢套　箱下沉时的垂直度和平面精度。由于钢围堰与钢护简间隙为　丰　圈８无底钢围堰平面布置图　十＿西　东１　■平台州　　１４４　７９　Ｉ　图９土围堰施工　Ｎ　一Ｎ１　墩单个承台参数表　表１　千斤顶同步下放，辅以注水下沉，下放到设计位置后，迅速安装　所有拉压杆，完成承台封底作业，再抽水进行承台钢筋、模板和　混凝土施工。　综合考虑吊箱受力和钱塘江潮水情况，考虑吊箱下放时千　斤顶始终受力，避免出现吊箱浮力大于吊箱自重工况的出现，匿　　故采取高潮位时下放。　施工过程按照设计方案进行施工。整个下放过程在一个潮　水内完成，历时约４ｈ。下放速度快，施工功效较高。　２．２钢围堰的应用　龙口合拢后，Ｎ８　墩处于大堤外，但大堤围垦单位再离墩位　较近的规划堤上游来水侧设置了丁坝，丁坝的阻水和涨落潮的　反复作用致使大堤上的宕渣和石块缓慢坍塌至墩位，再加上墩　位处平台钢管桩的阻挡作用，使得Ｎ８　墩处的泥面迅速抬升，　且规划堤和墩位之间的泥面南高北低呈阶梯状。　规划堤合拢完成阶段地质变化如图中显示，Ｎ８　墩中心处　泥面约一３ｍ左右，且积石较多，有底钢吊箱无法实施。根据施　工条件变化情况，将原有底钢吊箱施工方案变更为无底钢围堰　１ｍ，导向采用　８００×１０钢管制作。钢管与钢护筒之间设置加　劲撑，确保钢管与钢护筒连可靠。同时，在导向钢管内灌砂，以　增加导向钢管的刚度。　钢围堰下放前，为确保钢围堰下放人泥后不发生倾斜，必　须在围堰刃脚入泥处进行泥面找平处理。由于泥面呈现阶梯状　分布，泥面南高北低。布置了４台空压机和３台搅吸式挖泥机　在高潮位时在东、西、南侧进行了吸泥预处理，减小了泥面高　差。　由于规划大堤填筑用石块受潮水冲刷，部分散落于Ｎ８　承　台墩位处。钢围堰下沉时，刃脚处块石严重阻碍了钢围堰下沉　速度。施工过程采用潜水员水下探摸，刃脚处水枪辅助射水吸　泥等加快刃脚下沉速度。单个钢围堰仅下沉耗时２５ｄ，下沉效　率较低。　２．３土围堰的应用　规划堤合拢完成后，堤内外隔断，堤内开始吹填造地，泥面　迅速抬升，Ｎ９　墩最低的泥面标高在＋４．３ｍ左右，Ｎ１０泥面标高　也在＋４．３ｍ左右，致使堤内的Ｎ９　和Ｎ１０＃墩墩位近似陆地，原　设计钢吊箱方案施工承台已无法实施。　由于堤内基本不受钱塘江潮水的影响，堤内的Ｎ９　和Ｎ１ｏ＃　墩可按照干施工工艺进行实施，因该两墩靠近江边，地下水丰　富，基坑开挖需辅以井点降水来确保坑壁的整体稳定性。基底　顶面需低于承台底不少于５０ｅｍ，以满足承台垫层混凝土的浇　筑厚度。垫层完成后，按陆地区干施工工艺，进行承台钢筋、模　板和混凝土工程施工。　Ｎ　、Ｎ１　墩位处系新围垦而成，表层土质系粉砂，土质疏　松。基坑开挖直接采用吸砂泵完成，单个基坑吸砂和土围堰吹　填（含左右幅）完成仅用时１０ｄ，施工效率较高。　３几种承台施工方法的适用条件　几种承台施工工艺在钱塘江水域使用各有优缺点和适应　性，综合几种承台的方案确定和实施过程，列表对比见表２。　４结语　南岸跨堤桥受客观条件限制，施工难度极大，施工历时较　长。通过实际施工证明上述方案是可行的。　①尽快吊箱封堵完成封堵。有底钢吊箱下放到位后，必须　（下转第２１５页）　交　通　工　程　研　究　与　应　用　安　徽　建　筑　墨１　Ｉ安徽建筑　２０１３年第４期（总１９２期）　钻进至试验标高以上１５０ｒａｍ处应停止钻进，清除孔底残土；ｂ．　标贯试验采用自动脱钩的自由落锤法，并减小导向杆与锤间的　摩阻力．ｃ．标贯试验时，先将整个杆件系统连同静置于杆件顶端　的锤击系统一起下到孔底。　３．２．４搅拌桩桩土应力比检测　①通过试验段全过程的跟踪检测、监测，积累第一手的试　验检测（监测）数据，通过综合分析和预测，验证地基处理与土　石方填筑方法、施工工艺和检测指标的合理性，为推广应用于　全场大范围地基处理与土石方设计，优化施工控制措施提供科　学依据。　为检测桩体和土体共同承担上部荷载的应力分配，在填方　Ⅲ区选择２处进行试验，每处在相邻的２个搅拌桩顶和桩间土　各埋设２个土压力测试装置，直线排列。当每级荷载施加完成　稳定后量测接触压力，得出应力比与荷载关系。埋设前应清理　②在试验段的试验检测管理工作中，通过现场巡查等手　段，协助监理单位进行质量过程控制，协助编制质量管理文件；　对用于本项目的施工规范、评定标准、试验规程等外来技术性　文件进行确认；协助监理单位管理施工单位试验室，提高试验　段的试验检测工作管理水平；协助监理单位进行全工程的质量　分析与评价，为后续全面开工的二期机场扩建工程提供示范和　借鉴。　③在本项目中，派驻现场的项目组依托科研院中心试验室　的丰富资源，严格按照机场指挥部、监理单位的有关要求，不局　限于试验段的试验检测和技术服务工作，协助主管单位进行后　桩头。选用土压力测试装置应注意量程及精度符合本工程实　际。　３．２．５现场直接剪切试验　检测搅拌桩２８ｄ龄期复合地基抗剪强度。在边坡Ａ区进行　２个现场直接剪切试验，并按规范要求提供成果分析。　３．２．６搅拌桩复合地基载荷试验　检测搅拌桩２８ｄ龄期复合地基承载力，在填方Ⅲ区进行２　处试验，应提供承载力特征值及变形模量。　３．２．７土基反应模量试验　土方填筑完成后，在填方Ｉ、Ⅱ、Ⅲ区各进行１点土基反应　续全扩建工程的质量策划和技术服务工作，为业主的质量监督　和管理工作提供参考依据。　模量试验。其中，填方Ⅱ区应在超载部分卸载后检测。　参考文献　［１１　褚爱霞．】道路质量控制与道路试验段施工［Ａ】河南省土木建筑学会　２００８年学术大会论文集【ｃ】．２００８．　【２】闫法志．对如何加强公路工程试验检测工作的研究【Ａ】．公路交通与　建设论坛（２０ｌ１）『ｃ】＿２００３．　４结’语　｝　ｋ—９■｝螺９■｝夸　、９■｝夸　ｊ　ｊ　ｊｋｒｊ　ｊ　｝・　｝，：Ｉｋ，ｊ　夸ｌｅ，ｊ　—：ｊ　ｒ夸　ｊ　ｒ　｝窜　ｒ—　｝　ｋ　｝　ｋ—：》　ｋｒ　》　ｊ　｜ｋｒｊ　ｊ　｝ｊ　ｊｋｒ　Ｉ　’　｝　坐业　ｋ　’夸　｝　检　测　、　（上接第１４９页）　试　几种承台使适用条件对比表　表２　验　与　测　量　技　术　匿　尽快进行钢护筒和钢吊箱间孔洞的封堵施工。本工程封堵采用　③加强泥面监测。Ｎ８　墩处于靠近大堤的河道内，受钱塘江　强涌潮影响，钢围堰下沉过程中，北侧刃脚处泥面急剧降低。钢　围堰下沉到位后，入泥仅ｌｍ。后采用砂袋抛填措施进行了加　潜水员平潮时水下推动钢吊箱底板预设的封堵板。由于单个钢　吊箱内共４根钢护筒，封堵工程量不大。建议后续工程施工时，　可适当增加潜水员数量，加快封堵效率，尽量在下放到位后一　个平潮时段完成封堵施工。避免涨潮时泥沙进入钢吊箱内，造　成封底施工时，混凝土夹砂而影响封底质量。　固，确保了钢围堰结构安全。后续施工中，应严格监测钢围堰埋　深，及时防护。　安　徽　建　②掌握地质及变化情况。尤其进行钢围堰下沉时，应及时　掌握泥面及地质情况。尤其注意刃脚处地质情况，避免大块孤　石造成钢围堰下沉困难和偏位。　参考文献　陈宁贤，吕贤良．大型钢吊箱围堰的带和阻碍提升和下放施工技术叽．铁　道建筑，２００９（１）．　筑　田