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桥梁基础施工之山区河流案例
2015-11-27 12:53:31   来源:   评论:0 点击:

1、总述近年来,由于国家加大内地交通基础设施建设的投入,我公司在长江上游及嘉陵江中、下游相继承建了一些大型、特大型桥梁的基础施工,

1、总述

近年来,由于国家加大内地交通基础设施建设的投入,我公司在长江上游及嘉陵江中、下游相继承建了一些大型、特大型桥梁的基础施工,这类桥梁基础都有很多相似特点。认真总结此类桥梁基础施工实践经验,对今后遇到该类基础施工可以作为借鉴。作者结合在江津长江大桥15#、16#主墩;黄花园大桥1#主墩;南充清泉寺大桥6#、7#、8#、9#主墩;地维大桥4#主墩的基础施工实践,对该类型桥梁基础施工的工程特点、方案选择、技术人员组成,以及施工中的经验与教训进行探讨。

2、工程自然特点比较

2.1江津长江大桥

江津长江大桥15#、16#墩位处,河道比较顺直,河面较宽,约350米,枯水期长约7个月。其中15#桥基位于河漫滩上,岸坡平 ,覆盖层厚度约为6~7米,为多年沉积的砂卵石层。枯水期桥基范围内砂卵石堆积层顶面高出水面约1米,河床底面岩石较为平直,为泥质砂岩。16#墩位于主河槽内,水流速度2~3米/分钟,砂卵石覆盖层厚约2~3米,枯水施工期水深约3.5米。

2.2嘉陵江黄花圆大桥

黄花圆大桥1#主墩处,河道顺直,河面狭窄,约150米,枯水期长7个月,桥基位于河漫滩上,岸坡较陡,覆盖层为沉积的淤泥,厚度6~7米,枯水期桥基范围内淤泥顶面高出水面80厘米。

2.3南充嘉陵江清泉寺大桥

南充清泉寺大桥6#、7#、8#、9#主墩处河道顺直,河面较宽,约300米,枯水期长7个月,桥基位于主河槽内,河床表面为砂卵石,厚度为1~2米,水深约4米,水流速度为1.2米/分钟,河床底面基岩平直,为灰质砂岩。

2.4重庆长江地维大桥

地维大桥4#主墩位于河道岸坡上,枯水期时长7个月,桥基处为裸露岩石,局部范围有50厘米厚的特细砂覆盖层,岩面陡,桥基范围内最低处岩面高于枯水期水面约1米,但岩石属石灰岩,溶蚀孔特别发育。

3、方案选择比较

3.1江津长江大桥

江津长江大桥15#墩选用大开挖方式施工基础,由于15#墩范围内砂卵石覆盖层密实,渗水小,能够强排水。采用机械开挖形成承台基坑,然后在基坑内壁用50#灰砂砖砌形成承台内模。在基坑上、下游各设一个低点集水井排水,造成承台干施工。15#墩基础为D=2.8米的桩基,从桩顶到桩底均为坚硬的砂岩。(岩心试样抗压强度大于30Mpa),施工中采用低点降水,人工爆破挖孔桩施工获得成功。

四川省桥司负责16#墩桩基施工,他们选用冲击钻成孔方案。一个枯水期中16#墩16根桩只完成7根,被业主退场。后我公司继续施工。由于经历了一个洪水期,原川桥司选用的承台钢导箱封底砼底部已全部被洪水冲刷淘空,导箱及封底砼仅依靠封底砼与桩基钢护筒的摩擦力而保持未沉落江中。在这种特殊的施工条件下,经反复研究分析,首先应采取措施保证未施工桩基平面范围内钢导箱底部不再被水冲刷。然后在原钢护筒内下放内护筒,再连接护筒形成钻孔平台,以完成剩余桩基。由于16#墩位处水流速过大,在施工中采用麻袋装填砂夹石连成串,抛填在导箱四周,以隔离江水对导箱四周冲刷。同时在导箱周边下部支垫沙袋使之不下沉,获得成功。(当然由于16#墩位处流速过大,抛填的麻袋串难免被冲走或冲散,故当水面上麻袋串沉落后应急时补充,直到基础施工完成)钻机钻进砂卵石特别困难,所以要求作平台支撑的内护筒要下放至岩面,这是一个相当大的难题。我们采用空气吸泥的方式吸出内护筒范围内的砂卵石覆盖层,同时用振动锤跟进配合下沉内护筒至岩面。在承台施工中,制订了在原导箱内再二次封底50cm水下不离析砼。然后用特殊方法封闭内、外护筒夹层的反压水,再强排干水施工的方案获得成功。从而成功地完成了原川桥司施工失败的16#墩基础施工。

3.2嘉陵江黄花园大桥

黄花圆大桥1#墩基础范围内为6~7米厚的淤泥,采用砂卵石换填基础挤淤方案(即从岸边填筑砂卵石,将淤泥挤出基础范围外),然后在换填的砂卵石上作无垫木砼沉井人工开挖下沉至岩面。开挖时应特别注意砼沉井的均匀下沉,防止沉井倾斜、位移和开裂。于黄花圆1#主墩基础范围内,岩面呈阶梯状(岸边高、江测低),砼沉井刃脚四周不能全部下放至岩面,江心悬空侧始终有一定渗水,为此我们在沉井江心测中部设一个集水井,把在沉井刃脚四周渗水引至集水井中排出。由于沉井四周砂卵石外部全部为淤泥,渗透水相对较小,所以排水效果好。桩基施工中采用明挖将钢护筒全部嵌入岩面,人工爆破挖孔桩施工实现承台干施工获得成功,在一个枯水期顺利完成了基础施工。

3.3南充嘉陵江清泉寺大桥

南充清泉寺大桥6#、7#、8#、9#主墩墩位范围内均在水中,桥位下均为砂卵石层,由于水深较浅、流速不大,故基础施工方案选择了筑岛围堰方法。6#、9#主墩靠近河道两岸,当基础强排水开挖至岩面时。我们在承台内壁浇注80cm厚钢筋砼墙阻水,截断渗透水途径,设置小型集水井排水然后下放钢护筒嵌入岩面,人工爆破挖孔完成桩基施工及承台干施工并获得成功(虽然阻水砼墙截断了渗透途径,但并不能完全止水,在实际施工中6#、9#墩承台范围内均设有小型集水井,并在桩基施工过程中长期排水)。在7#、8#墩筑岛完成后,考虑到两个主墩均在主河道内,水流急、渗透压力大,在实际施工中采用了钢沉井开挖下沉至岩面,开挖时,由于回填砂卵石及原桥基覆盖层共厚6~7米,选用加长臂挖掘机开挖下沉并获得成功。且在施工过程中由于7#主墩沉井刃脚在加工时焊接质量及刚度不好,在开挖下沉时有部分卷口,故刃脚未能完全下到岩面,部分刃脚也未嵌入岩面。在桩基施工中成功采用冲击钻成孔,完成了桩基施工。8#主墩沉井加工良好、刃脚牢固,成功地将沉井全部嵌入了岩面,从而顺利的完成了人工爆破挖孔桩和承台干施工。在一个枯水期内成功地将该桥6#、7#、8#、9#主墩完成,受到了业主、监理的一致好评。

3.4重庆地维长江大桥

重庆地维长江大桥4#主墩基础施工采用控制爆破机械开挖承台基坑,桩基施工采用人工爆破挖孔桩方案,并一百天内完成了整个桥基的桩基、承台、墩身的施工,受到了业主、监理的高度评价。

4、施工中出现的失误与技术人员经验的关联

4.1江津长江大桥

江津长江大桥15#主墩施工时间为1994年10月~1995年7月,所有的现场技术人员均为93、94年刚参加工作的大学生,对施工根本不熟悉,更谈不上经验,所以在施工基础的最初阶段盲目地套用四川省桥司的基础施工方案,即选用冲击钻穿透砂卵石覆盖层再冲击岩石成孔成桩的施工方法。实际在1994年10月~1995年1月三个月中根本未完成一根桩的施工,如继续照此施工方法根本无法在一个枯水期完成15#主墩基础施工。介于这种情况,公司、施工处不得已才修改方案,即拆除所有的冲击钻,开始基础大开挖施工,而事实上这个决择是完全正确的。四川省桥司在当时16#主墩已完成三根桩的情况下最终还是遭遇到基础施工的失败。可是施工中应根据具体情况、适时调整和优化施工方案,不能在一棵树上吊死。虽然15#主墩施工成功,却浪费了三个月的施工工期和三个月中的人力、物力、财力,教训是深刻的。

 

正是由于15#墩基础施工的成功,业主才无条件将16#主墩余下的工程交给我们施工,施工时间为1995年11月~1996年7月,当时的主管施工技术人员还是原来15#墩留下来的,并且增加了95年刚毕业的大学生。在经过15#墩基础施工的洗礼后,施工经验不断增加,不断总结的情况下,在施工现场条件极差、不可预见因素极多的情况下,顺利完成了施工,赢得业主的赞誉。回想16#墩最初进场时确定的采用大型钢沉井将原16#墩导箱全部封闭后再施工的方案过于保守。虽然在部分钢沉井已加工的情况,根据具体情况,集思广益优化原方案取得成功。但原方案在实施中已造成了一定的损失。

4.2黄花园大桥

黄花圆大桥1#主墩施工时间为1996年11月~1997年7月,主管技术人员为94年毕业的均曾经参加过94年江津大桥基础施工的技术员,相对比较有经验,所以施工相对比较顺利,但是在承台封底时为了节约成本,在有两根护筒尚未嵌入岩石的情况下,盲目地在封底砼底部抛填块石,造成桩基爆破挖孔桩施工时孔内渗水过大、孔内二次护壁、封堵的艰难施工,同时影响了承台正常的干施工,浪费了工期并增大了施工投入。

4.3南充清泉寺大桥

南充清泉寺大桥基础施工时间为1998年11月~1999年6月,主管技术员为94、95、96年毕业的技术员,并以参加过江津、黄花圆大桥基础施工的技术员为施工技术主体,所以施工也比较顺利,但在7#主墩施工时,首先沉井在加工时为了抢时间焊接质量不好造成刃脚刚度不够,使沉井在开挖下沉时刃脚部分卷口,增大了沉井下沉的阻力,未能也不能将沉井下沉并嵌入岩面,导致桩基爆破开挖成孔的失败而被迫选择了冲击钻机成孔,加长了基础施工时间、增大了投入。在承台水下封底时,由于当时工期特别紧张,未严格按规范进行水下砼施工,又造成了封底的失败,二次封底,造成了一定经济损失。

4.4地维大桥

地维大桥4#主墩基础施工时间为2001年12月~2002年3月,主管技术员为94年毕业参加过江津、黄花圆、南充大桥基础施工的技术员,虽然地质条件并不好,石灰岩、溶蚀孔发育、渗水途径多、爆破挖孔桩内渗水量大,但是由于施工方案得当,并未形成阻力,所以施工相当顺利,也并未发生任何施工失误。

5、体会与探索

5.1    山区河流桥梁基础类型多、变化大、工期紧、施工方式各异,枯水期时间短促,桥梁基础的施工关系着整个工程的成败、企业的信誉,而基础施工方案的选择也就成了整个桥梁施工重点中的重点,不能有半点马虎,稍有不慎,轻则导致经济上的亏损,重则导致整个工程的失败。在今后的桥梁基础施工中,我们应尽可能结合当地的地形、地质、地貌、流速、流态、水深、覆盖层等多种因素,选用经过反复比选、优化的施工方案,在实施中应尽量选用有经验的技术管理人员,理论结合实际、严谨地进行施工,以免造成不必要的经济、工期的损失。

5.2    由于山区河流桥梁造价偏低,岩石整体性较好,水深较浅,覆盖层较薄,适合桩基干施工以节约成本。而在形成桩基干施工以前应根据不同的施工条件选用筑岛、围堰、钢沉井、砼沉井等不同的施工措施以截断渗透途径、减小渗透水以满足桩基干施工。

6、结束语

山区河流桥梁由于桥型多;地质、水流条件复杂、多变,在基础的施工中就要求施工组织严密,且特别要求施工技术人员施工经验足、知识面广、视野开阔、并有一定的开拓、创新精神。本文仅仅根据笔者多年施工实践简单阐述了以上桥基施工的得与失供大家参考,尚有很多不足之处,望广大同行批评、指正或补充完善。


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