张连生
（中铁五局二公司，湖南，衡阳，412000）
【摘 要】本文结合南龙铁路城关沙溪大桥3#墩深水基础施工工程实例,对深水基础围堰形式的选择和水下连续墙的施工工艺进行了探讨,介绍了施工过程中出现的问题以及解决办法，希望对以后的类似工程有一定的参考价值和借鉴意义。
【关键词】深水基础；水下连续墙；施工技术
随着我国铁路建设的发展，越来越多的桥梁需跨越水深、流急的大江河，深水基础施工逐渐成为桥梁工程施工的常态。深水基础施工方案的制订必须因地制宜，工艺工法的选择合理与否，将极大地影响桥梁建设的成本、工期及安全质量。本文通过对南平至龙岩铁路城关沙溪大桥（96+160+96m连续刚构）3#墩深水基础施工方案的制订和实施，对深水基础水下连续墙施工工艺进行阐述。
1．工程概况
南平至龙岩铁路扩能改造工程NLZQ-Ⅲ标城关沙溪大桥位于福建省三明市沙县境内，桥梁全长399.89m，采用（96+160+96）m连续刚构跨越205国道、沙溪河（城关水电站大坝库区）、鹰厦铁路。其中3#墩为水中墩，承台长21.9m，宽15m，高5m。承台顶位于设计水位下3.3m，河床为裸露凝灰熔岩，强度为550-1000KPa。墩位临近鹰厦铁路，承台边距离铁路中心最短距离为13.4m， 桥址处汇水面积F=2325.87km2,设计流量Q1%=9420m3/s,设计水位H1%=115.58m，设计流速V1%=4.37m/s。施工现场布置图如图1所示。
图1：城关沙溪大桥3#墩现场布置图
3#墩深水基础施工有以下难点：
（1）墩位临近鹰厦铁路，无岸上施工场地及进出场道路。既有线边坡施工水位下垂直石方开挖深达8m，水上施工及既有线旁施工安全风险大，施工难度极高；
（2）墩位位于城关水电站坝区水库范围，受水电站发电及泄洪影响，水流流速变化无常（流速0~4.37m/s），水上作业及围堰施工安全风险大，施工难度高；
（3）墩位处河床为裸露基岩，受历年洪水冲刷影响，基岩内存在裂缝沟壑，通水性好，河岸为鹰厦铁路双层浆砌片石（厚约1.0m）护坡，护坡底下为较破碎的岩层，通水性好。基岩的通水性给后期的围堰抽水施工带来极大的难度及安全隐患；
（4）施工前现场调查发现，城关水电站每隔2~3年会放水清库进行库底清淤及发电设备的检修，3#墩基础施工期间有可能会碰上水库枯水。施工水位的不确定性给施工方案的选择增加了难度。
2．深水基础施工方案的选择
根据上述3#墩基础的施工难点，施工方案中如何选择合适可行的围堰形式尤为重要。深水基础施工常用的围堰形式有筑岛围堰、钢套箱围堰、钢板桩围堰、锁扣钢管桩围堰等，根据现场地形及水文地质情况，经综合考虑既有线旁施工、水文环境保护、水位流速、封底堵水、施工进度等多种因素，最后选定城关沙溪大桥3#墩基础采用“U”形水下连续墙的围堰方案。
3．水下连续墙方案设计
结合现场地形条件，3#墩基础采用“U”形水下混凝土连续墙围堰施工方案。如图2所示。
为保证围堰整体受力（抵抗水流冲击力），经施工检算，围堰范围内按3.0m～3.2m间距植入ф402无缝钢管作为受力骨架，管桩基础嵌入岩层不小于2.0m。为保证围堰有效止水，岸边边坡范围围堰基础采用砸槽形式嵌入岩层，嵌入深度不小于1.0m，宽度不小于2.0m，台阶形沟槽成型后水下灌注围堰扩大基础至岩面；靠2#墩侧围堰基础因覆盖层较厚（边坡砸槽及孔桩钻孔形成的钻渣堆积），采用钢板桩逐段（按ф402无缝钢管间距）围堰清渣至岩面，水下灌注围堰扩大基础至覆盖层面。围堰扩大基础完成后分段立模浇筑C30水下混凝土连续墙，连续墙顶面标高116.0m，厚度0.65m。
图2：城关沙溪大桥3#墩水下连续墙施工平面布置图
水下混凝土连续墙施工完毕后，逐层抽水设置内围囹加固围堰，人工配合机械清除承台范围岩石至承台底，立模浇筑承台混凝土及第一节墩身（出水面），最后拆除混凝土围堰，恢复河道。
4．水下连续墙施工流程及工艺
4.1施工流程
搭设钻孔桩水上平台→连续墙基底冲槽→钢管桩布置与施工→连续墙基础水下浇筑→立模安装加固钢筋→浇筑水下连续墙→抽水加固围堰→围堰内石方开挖→立模浇筑承台混凝土→浇筑第一节台身→拆除水下连续墙→恢复河道
4.2围堰钢管桩及基础施工
（1）围堰钢管桩植入及岩面砸槽施工利用3#墩水上施工平台进行。钢管桩采用φ402无缝钢管，上、下游侧均按3.0m间距布置，上游侧布置8根，下游侧布置6根；靠小里程侧（2#墩）按3.2m间距布置，共布置7根。水下连续墙钢管桩布置如图2所示。
连续墙基础砸槽栽桩施工
（2）上、下游侧钢管桩采用栽桩法施工，利用冲击钻成孔，孔径φ1.5m，桩孔进入岩层深度不少于2.0m。在管桩成孔的同时，利用既有冲击钻将管桩间岩面顺坡度砸成台阶式沟槽，沟槽宽度不小于2.0m，嵌入岩层深度不小于1.0m。管桩基础及沟槽施工完毕后，采用高压风对管桩基础及沟槽由高到低进行逐段清理，保证浮渣清理干净。按设计位置放置钢管桩并连接固定，经检查无误后管桩基础及沟槽内灌注C30水下混凝土填充至斜坡基岩面，形成水下混凝土连续墙围堰基础。
（3）靠小里程侧（2#墩）围堰基础因有钻渣堆积而成的覆盖层，钢管桩施工需预埋护筒逐桩施工，钢管桩基础混凝土灌注至基岩面。7根钢管桩埋置固定完毕后，采用钢板桩逐段（按钢管桩间距）围堰，围堰宽度不小于2.0m，围堰内清渣至岩面后灌注C30水下混凝土至覆盖层面，最后形成水下混凝土连续墙围堰基础。
4.3水下混凝土连续墙施工
水下连续墙基础清理施工完毕后，即进行水下混凝土连续墙浇筑施工。连续墙采用逐段立模逐段浇筑的施工方法。
（1）连续墙内外模按长10m加工，采用大块钢模拼装成整体，底部模板（与连续墙基础接触面）根据实际坡面单独逐段制作，确保模板与连续墙基础面基本密贴。模板安装时利用钢管桩作内支撑（3m左右一道），钢管桩间范围模板采用对拉杆加固，间距0.75×0.75m。
（2）为保证连续墙混凝土整体受力，避免由于受力不均造成局部混凝土产生破坏影响止水效果，在连续墙内设置钢筋骨架。骨架主筋采用φ20螺纹钢，面筋采用φ10钢筋网片。钢筋骨架主筋竖向间距1m, 横向间距0.5m，将φ10钢筋网片焊接在骨架两侧成整体，按钢管桩间距分段制作吊装。
（3）连续墙水下混凝土灌注前，由潜水员下水检查模板与连续墙基础面密贴情况，对密贴较差部分用砂袋模板外堆码堵塞。为确保连续墙施工质量，每模混凝土分两次灌注，第一次灌注1～3m高（混凝土将模板与基础接触面全部封住即可），第二次将水下混凝土灌注至水面设计标高。逐段立模逐段浇筑“U”形混凝土连续墙，最后与河岸形成闭合围堰。
水下连续墙施工
4.4围堰抽水加固及凿除岩层
水下连续墙混凝土浇筑完毕后，拆除水上施工平台，进行围堰内抽排水工作，排水至内围囹预定标高后停止排水，进行围囹加固后继续排水，排水完成后将承台施工范围内石方凿除。
4.5承台混凝土浇筑
围堰内石方凿除及内围囹设置加固完成后，即可进行承台及墩身施工。承台分两次施工，施工完第一层混凝土后，在承台四周回填开挖的土石，拆除最底层内支撑，再立模进行第二层承台混凝土的施工。施工期间在承台施工范围外设置拦水沟及集水坑，及时将局部渗漏水集中排出。
承台混凝土浇筑完毕后，用土石填充围堰与承台间空隙，拆除内围囹，拼装墩身模板，浇筑第一节墩身混凝土出水面，至此，水下基础施工完毕。
5．水下连续墙施工过程中存在的问题及解决方法
水下连续墙围堰通过严谨的设计检算，施工过程中没有出现技术范畴的安全质量问题，但遇到了其他类型围堰所常见的漏水问题。
5.1连续墙与岩面接触部位漏水问题
（1）3#墩位置河床为裸露基岩，基岩内存在裂缝沟壑，通水性好，围堰内抽水时因内外水头差造成了围堰内小规模涌水。
解决办法：出现涌水后由潜水员水下确定连续墙基础底下的基岩裂缝贯通位置，在连续墙顶部架设地质钻机钻孔至基岩裂缝位置进行双液压浆封闭止水；若范围较大或压浆止水效果不佳，则采取钻机顺连续墙在涌水位置范围冲击砸槽再灌注水下混凝土将基岩裂缝沟壑完全封闭。
（2）连续墙基础是通过冲击钻机砸槽或钢板桩围堰清理覆盖层后灌注水下混凝土而成的，因部分沟槽内虚渣未有效清除，造成围堰抽水后连续墙基础与基岩接触面出现有漏水点。
解决办法：发现漏水点后由潜水员水下确定漏水点位置并在围堰外对应范围采用土袋堆码加厚覆盖层，同时钻孔对连续墙基础与基岩接触面进行双液压浆封闭止水；若范围较大或压浆止水效果不佳，则采取钻机顺连续墙在漏水范围冲击砸槽再灌注水下混凝土将其完全封闭。
5.2连续墙与既有线边坡连接问题
3#墩紧靠既有鹰厦铁路边坡，连续墙与其连接范围为双层浆砌片石（厚约1.0m）护坡，护坡底下边坡为较破碎的岩层，围堰内抽水时漏水相当的严重。解决办法：
（1）连续墙施工时将双层浆砌片石彻底凿除至边坡岩面；
（2）连续墙施工完毕后顺边坡开挖线钻孔设置双排钢花管进行双液压浆填充岩层裂隙；
（3）既有线边坡开挖至一半深度后设置混凝土挡墙防护既有线，挡墙后布设管道将边坡裂隙水汇聚成一股引出至排水井，通过抽水机排出围堰外。
6．结束语
通过多年的施工积累，国内桥梁水中墩基础施工的工艺工法及机具设备已日趋完善，制订施工方案时有多种围堰形式可供选择。如何因地制宜，选择合理的围堰形式是施工成败的关键。本文在参考多种围堰形式的基础上，通过详细的前期施工调查准备，结合现场实际，综合考虑多种客观不利因素，大胆采取了“U”形水下连续墙的围堰方式，并制定出相应的设计施工方案。通过实践证明，本方案不仅安全可行，而且施工成本低、工期短，为复杂条件下深水墩基础施工积累了一套成功的施工经验。
参考文献：
[1]曾爱明.试析桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术[J].科技风，2015，150（2）
[2]崔红琴.紧邻既有铁路大跨连续梁深水基础施工技术[J].高速铁路技术，2014，98（4）
[3]刘永策.深水墩施工平台结构分析及其施工技术研究[D].长沙：湖南大学，2004.
[4]刘自明.桥梁深水基础 [M].北京：人民交通出版社，2003．
[5]张文辉.深水陡岩承台基础施工技术[J].铁道建筑，2005，（9）.
[6]铁道部第三勘测设计院主编.桥梁地基和基础(修订版)[M].北京：中国铁道出版社，1991.
论文作者:张连生
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
标签：围堰论文; 水下论文; 混凝土论文; 基础论文; 基岩论文; 深水论文; 墙基论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;