浅谈深水基础施工方案的确定

摘要:文章结合桥梁深水基础设计和施工的需要,探讨了深水基础施工方案的一些问题,为桥梁深水基础施工方案确定提供一些经验,保证工程的顺利进行。

关键词:深水基础;围堰施工;沉井;吊箱

中图分类号:U445文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)27-0164-02

1概述

桥梁墩台基础均在地面或水面以下,其施工条件和受力状况都和上部结构不同,尤其是深水中修筑埋于河床很深的大型桥梁墩台基础的技术特别复杂,修筑好后又淹埋于水、土中。进行检查和修补很困难,属于隐蔽工程。所以,在设计和施工中对它进行认真研究和考虑是极其重要的。在桥梁基础工程中,根据一般传统的土力学地基和基础说介绍的水中围堰概念:当水深在5～6m以上时,不能采用一般的土围堰、木板桩围堰等防水技术施工的桥梁基础,称之为桥梁深水基础。对于深水基础的施工方案的选择尤其重要。

2问题及解决方法

2.1桥梁深水基础类型

根据目前国内外已建成的桥粱深水基础情况,其类型主要有:桩基础(包括打入桩基础和钻孔桩基础)、管桩基础、沉井基础、组合基础(包括沉井加管柱基础和沉并加钻孔桩基础)和特殊基础(包括双承台管柱基础、锁口管柱基础、多柱基础、连续墙基础、沉箱基础和设置基础)。

桥梁深水基础,不仅深水环境对它产生许多直接作用,而且深水对其设计理论和施工技术都会提出一些特殊问题。比如,不论是基础类型选择、基础埋深确定、外荷载或作用力的计算以及地基承载力与沉降量的确定等问题,均与水深有关。深水基础的主要特点如下:

(1)基础所受的水平力,如水流冲击力、船舶碰撞力、水压力、水撞力、波浪力等,要比陆上或浅水基础大的多。

(2)深水基础的稳定性与安全度,一般常受水文条件控制。所以对桥梁深水基础,水文条件与地质条件具有同等重要的地位。

(3)深水基础除了需考虑环境水的侵蚀外,还需要考虑潮汐、洪水以及流水所夹砂石与流冰的直接碰撞、磨损等问题。

(4)深水基础类型选择一定要认真考虑,并作全面的可行性分析,因为它不仅关系到基础造价的高低,还直接影响到桥梁工程的成败、质量和工期。

(5)深水基础应具有高抗自然灾害能力,这就要求勘测设计时作大量、细致的勘测,而深水基础的地基勘测均需在水下进行原位勘测,工作条件差,要取得真实可靠数据难度大,这就要求其勘测手段更先进、可靠。

(6)深水基础属于水下隐蔽工程,其设计与施工时必须将水流流速、水深深度等因素及由水深所引起的其他约束条件联系起来综合分析,并采取相应措施。

(7)对于海湾、海峡和近海岛屿间的近海桥梁深水基础,更应考虑海洋环境产生的荷载力,如由台风、巨浪所产生的巨大水平力。应成为其设计和施工中必须考虑的重要控制条件。

(8)根据桥梁深水基础现状和发展来看,目前在水深大于100m的深水中修建的桥梁基础尚无先例。但海洋大陆架最大水深可达200m,而现在世界上最深的水下建筑,即1998年美国墨西哥湾修建的Bullwinke石油钻井平台,水深达41lm。所以在水深200m条件下修建海上桥梁深水基础是可能的,但随着水深的增加,位置及可变的技术因素业相应的增加,其设计和施工的技术难度也将急剧增加。

2.2桥粱深水基础施工的影响因素

2.2.1水文与地质条件桥梁深水基础所在处的水深、流速、冲刷、冲溶、浸蚀、水流方向、水位涨落幅度、漂浮物(船、冰)冲击力与波浪冲击力等,以及所在区域的地质状况是桥梁深水基础施工的重要条件和依据。水文资料主要包括:拟建桥粱所引起的冲淤变化及相应的水文改变;产生滑坡、泥石流的可能性和影响;各种漂浮物的冲击力的大小和性质:通航要求,包括通航登记、航道位置、最高最低通航水位、航道规划淤整治规划等。地质资料主要包括:拟建桥梁所在处的地质勘测资料,包括地层分布、地形地貌等;曾经发生过或将来可能发生的有关影响基础耐久性与稳定性的地质现象等。

2.2.2气象与环境条件在进行桥梁深水基础施工时,除了要考虑水文和地质条件外,还要考虑桥位处气象和环境条件,在某些情况下,气象或环境条件有可能成为控制因素。气象条件主要考虑的时风、气温和降水。风荷载对吊装设备、围囹结构露出水面部分等有着一定的影响。气温影响到施工过程中的维护.降水影响到施工工期。在邻近防洪大提时,采用一般打桩锤打桩时,会因振动和翻砂导致防洪大提的下沉,甚至造成事故,所以在这种条件下,就要采用其他的施工设备。环境水或地下水对基础和临时围囹结构有侵蚀作用时,就要采取相应的措施。

2.2.3工期工期也是深水基础施工方案选取时要考虑的一个重要因素。不同的施工方案所需要的工期不一样,特别在工期较紧时施工方案选择尤为重要。

2.2.4施工机械和施工技术力量施工机械和施工技术力量也是桥梁深水基础施工要考虑的一个因素。施工方案新颖、高效固然是好,但施工机械制约或施工技术力量不足,也是不能采用的。

2.2.5工程设计工程的设计对施工是先决性的,别无选择地必须按设计施工,因此,工程设计往往在决定施工方案和工艺选择时起关键作用。影响的因素主要有:结构型式、不同部位衔接、基础埋深等方面。

2.2.6安全、经济性要求在施工方案的确定中,应本着安全、经济的原则去确定施工方案。

2.3施工方案的确定

2.3.1结构型式的选择深水基础围水施工一般采用吊箱、围堰、沉井几种形式,其目的是利用围水结构,隔绝外部水体,抽干内部水后形成无水施工状态,从而进行承台及下部结构的施工。

2.3.2施工工艺选择对于围堰施工,桩基础配承台的深水结构施工,一般有先围堰后钻孔和先钻孔后围堰两种工艺可采用,就项目的管理和技术要求,相对来说,先围堰后钻孔方法的优点是可节约工期、围堰形成的平台利于钻孔的施工,但其缺点也是很明显的:钻孔的振动易使围堰接头损坏;先下沉的围堰在未封底的情况下稳定性差,难以安全度汛;清土后围堰内水深加大,增加钻孔的护筒投入;围堰施工的巨大投入不能及时得到支付补偿,增大资金周转难度。

而先桩基后围堰的方法,在围堰下沉时还可利用桩基提供下沉辅助压力和导向。

3结论

本文从桥梁深水基础的现状出发,对深水基础施工方案作出了简要的介绍和分析,随着工程设计研究需要,在实际中需要特别考虑各种复杂的影响因素,充分分析工程特点、地质水文条件及工期、经济性要求,对钢围堰的结构、受力工况、施工技术要点进行了分析与研究,希望本文的归纳能为分析和设计中提供一定的参考。

作者简介:唐璞(1970-),男,广西南宁人,广西岑罗高速公路有限责任公司工程师,研究方向:工程施工。