大倾斜裸岩面深水钢围堰施工方案比选研究

摘要：本文通过对基础所处地质水文条件分析“先围堰后平台”与“先平台后围堰”方案的适用性进行比较，着重介绍了望东长江公路大桥45#主塔基础在深水区大倾角裸岩面钢围堰四项创新施工工艺，为今后类似大跨桥梁复杂基础施工提供了新选择。

关键词：大倾角 裸岩 钢围堰

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、工程概况

望东长江公路大桥主桥采用78+228+638+228+78=1250m的PK箱组合梁斜拉桥，主梁采用PK型分离双箱组合梁型式，组合梁全宽35.2m，不设风嘴，梁高3.5m；南岸索塔为钻石型结构，索塔高216m；索塔两侧各28对斜拉索，斜拉索在主梁上采用锚拉板构造锚固，在索塔上采用钢锚梁构造锚固；辅助墩及过渡墩墩身均采用空心柱式墩；索塔、辅助墩、过渡墩基础均采用钻孔灌注桩。南岸引桥跨径布置为(5×41)+(5×41)+(6×41)+4m，全长660m。

望东长江公路大桥南岸索塔（45#墩）基础采用高桩承台结构形式，承台平面为 47m×25m 切除四角的矩形，高8m，顶标高+8.0m，承台采用C35混凝土，总方量8914m3。

索塔基础采用32 根直径 3.0m 的钻孔灌注桩，桩长26m，桩顶标高0.0m,桩底标高-26.0m。桩基呈梅花型布置，顺桥向桩距5.0m，横桥向桩距7.0m，按嵌岩桩设计，采用C30水下混凝土。

图1 索塔基础结构布置图

1.1地质水文条件

1.1.1 地质情况

45#墩位处河床为中风化灰岩，单轴饱和抗压强度为56MPa。岩层表面基本无覆盖层，整体性较好，局部夹泥层。

1.1.2 地形情况

根据招标文件提供的地质勘探资料，索塔墩位处为倾斜中风化岩。为了更好的详细了解河床岩面起伏情况，为高低异形刃脚围堰刃脚和支撑点提供准确的数据。公司先后委托了不同的两家专业测绘公司对主墩施工区域进行了详细的河床扫描，并采用河床触探测出河床覆盖层及岩面标高。

1.1.3 水文条件

根据水文局提供资料，桥位处流速情况为：洪水期最大流速2.1m/s，中水位最大流速1.7m/s，枯水期最大流速为1.2m/s。

2、钢围堰方案比选

2.1 钢围堰方案介绍

根据桥位处地质、地形条件，结合索塔基础工程特点，确定可适用于本项目施工的方案主要有以下两种：

2.2 钢围堰选用方案介绍

针对主墩大倾斜无覆盖层基岩地质条件，公司借助发挥悠久的桥梁施工经验，广泛召集国内知名专家及工程技术人员研讨论证，创造性地提出主墩钢围堰采取高低刃角结构形式，整体卧式拼装、气囊下水、卧式浮运、整体水中竖转、定位、着床、封底施工工艺。

该方案施工主要分为六个阶段，分别概述如下：

⑴、钢围堰加工拼装阶段

钢围堰底口根据河床实际地形情况，设计成高低刃脚形式，在专业厂家分块加工后，再卧式拼装成整体。

⑵、钢围堰气囊下水阶段

钢围堰拼装成型后，在其下方设置橡胶气囊进行支垫，然后沿船坞斜坡缓慢下放，通过地锚反拉及拖轮牵引等措施，使堰体缓慢进入水中自浮。

⑶、钢围堰浮运阶段

钢围堰利用两侧设置的挡水板在水中实现稳定自浮，然后采用1艘拖轮绑拖、1艘拖轮后面顶推的方式，将钢围堰浮运至桥位附近水域。

⑷、钢围堰竖转阶段

在桥位附近选择合适的水域，先将钢围堰与前定位船连接，再利用600t浮吊辅助在水中实现90度竖转，然后通过隔舱注水将围堰调整至水平状态。

⑸、钢围堰定位下沉阶段

钢围堰拖运至设计墩位后，与岸锚、江心侧边锚、尾锚等连接，浇筑刃脚压仓砼，通过注水调平、锚泊系统精确调平等措施，使钢围堰在确保平面位置和垂直度的情况下着床。

⑹、锚桩施工、封底砼浇注阶段

钢围堰就位着床前，在设计锚桩位置插入钢管桩并冲击成孔，钢围堰着床定位后，下放钢筋笼浇筑锚桩混凝土；同时用浮吊安装钢护筒并临时固定，清理围堰内河床、围堰内壁等，潜水员将钢围堰刃脚的缝隙用砂袋填塞密实；待锚桩混凝土达到设计强度后分层浇筑封底混凝土。

3、钢围堰方案实施

3.1 钢围堰卧式加工拼装

钢围堰加工选择距桥址70公里内专业的船厂加工，缩短了围堰加工的准备时间，充分利用船厂的大型设备，整体拼装，加快安装时间，同时加大人员投入，最多投入180多个电焊工，每天三班流水作业，在82天时间内完成了1800吨钢围堰加工、拼装工作。

3.2 钢围堰卧式气囊下水

为保证钢围堰的顺利下水和安全，项目聘请了国内知名专业队伍作业，同时在驻地办和总监办的指导下，严格对套箱进行了气密性实验检测和焊缝检测，确保加工质量达标，于1月27日围堰顺利下水。

3.3首次实现钢围堰长距离高重心侧卧水中浮运

为保证钢围堰安全浮运，提前做好浮运的交底和应急准备工作，1月31日7:30分，钢围堰从湖口江新船厂码头出发，14:45分到现场。

3.4国内外首次实现大型钢围堰水中90°竖转

1月31日下午钢围堰到现场，项目部开始了拉缆安装、吊具安装、防浪板切除、围堰竖转等工作，于2月1日16:36分准时竖转,17:25分，竖转完毕。

4、结论

45#索塔主墩钢围堰自2012年11月6日开始加工制作及拼装、围堰下水、浮运、竖转、定位与着床、封底砼施工完成，至2013年4月20日钻孔平台搭设开始钻孔施工，历时共167天。目前主墩钢围堰施工已全部完成，主墩桩、承台已施工完成 ，正在进行下塔柱第二节施工。大倾角裸岩大型深水基础钢围堰施工新技术的实施突破了常规思路，较其它施工方法可缩短围堰施工工期约3个月，在确保望东大桥南主桥围堰施工安全渡洪的同时，为今后类似大跨桥梁复杂基础施工提供了新选择，为后续同类型跨江大桥的类似钢围堰施工提供了全新的思路。