黄金坪大桥下部结构施工方案优化

黄金坪大桥下部结构施工方案优化

杨光富甘孝武

关键词：黄金坪大桥；施工技术方案；优化

1

工程简况

1.1概况

黄金坪大桥位于四川省甘孜州康定县姑咱镇上游黄金坪村附近，跨大渡河接黄金坪隧洞，桥起点桩号K0+297.00，终点桩号K0+493.00，桥梁全长5×35m＋10m+11m=196m、宽度9.5m+2×0.5m=10.5m，由桥面及附属工程、上部结构、下部结构三部分组成。

（1）桥面及附属工程：桥面铺装采用C40合成纤维防水混凝土，其厚度均为12cm；桥梁两侧设C25钢筋混凝土防撞栏杆，顶部设铸铁支架，支架顶端以钢管连接。

（2）上部结构：上部结构为跨度35m的预应力简支T型梁，梁高为2.3m。

（3）下部结构：由盖梁、立柱、系梁、桥台和桩基础组成，盖梁为截面200×200cm钢筋混凝土，在其横向两端加设挡块；桥墩为圆形实体双桩柱式桥墩，墩柱直径为1.8m；摩擦桩基础，桩直径为2m；

1.2桥位工程地质情况

黄金坪大桥横跨大渡河，由设计施工图中的桥位工程地质纵断面图得知，桥位区表层土为第四系全新统崩坡积、冲洪积含漂石块石土，厚约1.7～20.1m，松散～稍密。基岩为强风化闪长岩（抗压强度为49.6MPа，为坚硬岩）。

1.3桥位水文资料

当地无详细的水文资料。根据当地有经验的老人介绍，大渡河水位年变化较大，11月-次年4月为河流的枯水期。按照设计单位提供的图纸，常年枯水位为1408.60m，百年一遇洪水水位为1417.26m。

1.4工程特点

桥梁跨度大，结构复杂；河面宽、水深、水流急，2#-4#桥墩位于河床中部，桩基础施工难度大。

2道路布置

（1）右岸道路：从2#、3#桥墩围堰处沿河岸向上游修建施工道路与S211省道相接。

（2）跨河交通：左右岸的交通连接采用40t渡船航运过河，在黄金坪大桥上游300m处修建过河轮渡码头，

（3）左岸道路：左岸码头至左岸桥墩间道路采用原招投标时高程为EL1437m的低线公路，但由于征地不能及时解决，低线公路未能施工。为了确保2008年汛前大桥下部结构施工完成，具备度汛条件，经业主同意，从左岸码头沿河岸边填筑一条施工道路至左岸围堰处，用于4#、5#桥墩及桩基础施工。

3大桥下部结构施工

原施工方案采用2台钻机从右向左依次施工，到2008年6月20日完成基础桩施工，但由于大渡河在4月底进入主汛期。

为了确保工程安全渡汛，项目部研究决定，优化施工方案，投入4台钻机和相应人员，从左右岸同时施工，于2008年4月22日全部完成了大桥的下部结构施工，不但实现了安全渡汛目标，还受到各方好评。

3.1大桥下部结构施工

黄金坪大桥，下部结构主要由：盖梁、立柱、系梁、桥台和桩基础组成：

围堰填筑场地平整桩位定位护筒埋设钻机就位造孔桩孔检查、清洗钢筋笼安装桩孔验收混凝土灌注下系梁施工立柱施工中系梁施工上系梁和盖梁施

3.2围堰施工

黄金坪大桥2#、3#、4#、5#桥墩都位于河中，必须在填筑围堰后，才能进行钻孔施工。

（1）围堰类型选择及布置位置

根据本工程河流特点及施工要求，右岸2#、3#桩和左岸4#、5#桩都采用不过水土石围堰，围堰沿桥中轴线向河道中间布置。

（2）围堰尺寸及堰顶高程确定

大桥处常年枯水位▽1408.6m。围堰填

筑高度按照枯水期设计，同时考虑上游电站放水陡增流量的影响，围堰堰顶填筑至设计的下系梁底部（高程约为EL1411.0m），堰顶宽度根据施工机械、设备要求考虑，纵向（沿河流方向）宽24m、横向（桥轴线方向）长度50m。横向围堰迎水面考虑水流流速大的影响，坡比为1：0.7的坡度，并用钢筋石笼护脚；背水面坡度1：0.5。围堰填筑的总土石方量约为12000m3。

3.3基础钻孔灌注桩施工

由于本工程桥基础钻孔灌注桩施工均在水下作业，因此桥墩基础钻孔灌注桩施工在汛期来临之前必须完成。围堰填筑完成后，测量定出各基础桩的中心位置，再埋设护筒，及时进行桩基施工，施工程序见图3

（1）、埋设护筒

①埋设护筒内径大于桩径30～40cm。

②护筒中心与桩设计中心一致，中心偏差小于5cm，倾斜度偏差小于1％。

③护筒顶高出地面0.3m，护筒周围0.5～1.0m范围内原回填料挖除后，用粘土换填。

（2）、钻机钻进过程中应注意的事项

①钻机就位后，调整钻机，使钻锥起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上。

②钻进过程中，随时注意孔内水压差，以防止产生涌砂。孔中泥浆随时进行检查，保持孔内泥浆密度（1.2-1.3之间）、粘度20Pa•s左右，不因泥浆过浓影响进度，过稀造成塌孔。

③因故停钻时，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻，孔口应覆盖木板进行防护。

（3）、成孔清孔

①钻孔达到设计高程，并经检测深度符合要求后，立即进行清孔处理。

②清孔需用较清的泥浆靠泥浆泵压入托浮钻渣。实验人员在现场用标准比重仪进行实测，达到下列表中规定值后吊装钢筋笼。

（4）、钢筋笼制作及吊装

①钢筋笼在施工现场制作成形，为防止钢筋笼起吊变形，钢筋笼分节制作。

②钢筋笼采用25T吊车进行吊装，每两节钢筋笼在现场进行焊接。

③为防止钢筋笼在灌注混凝土时上浮，在钢筋笼顶端焊接4根16mm的钢筋吊环（长度按实际标高确定），吊环经工字钢固定在孔口的枕木架上。

（5）、灌注桩水下砼浇筑

混凝土灌注前先安装好混凝土导管，导管底口至孔底距离为0.4m。导管安装好后，进行二次洗孔和混凝土浇筑前各项工作。二次清孔满足要求后，灌注混凝土，刚开始灌注时，严格控制混凝土的灌注速度，为避免钢筋笼上浮的隐患。第一次混凝土灌入量为V≥πD2/4（H1+H2）+πd2/4，本工程为18m3，然后拔出2.5m长的导管。混凝土浇筑正常后，导管实际埋深宜在2.5-4m之间（规范规定埋深控制在2-6m）。混凝土的坍落度控制在18～22cm以内，严禁混凝土离析。

（8）、钻孔灌注桩施工质量检测

当桩基混凝土灌注完成并达到适当强度后，采用超声波和地质钻机进行桩身检测，判断桩身混凝土灌注质量是否存在缺陷，本工程采用超声波检测桩身质量。

3.4桥墩、柱、梁混凝土施工

本工程桥墩立柱为圆形双柱，共有8根立柱，每根立柱柱身直径为1.8m，设三道横系梁。依据总工期和防洪度汛要求，2008年2月中旬开始桥墩柱的施工，年2008年4月30日前完成桥墩柱的施工任务，具备防洪条件。

如按常规方式分仓浇筑立柱混凝土，立柱，加上系梁、盖梁等共需90天左右才能完成施工任务，不能满足渡汛要求。

为了保证立柱施工质量，加快施工进度，经多次研究和合理优化，将原设计每根立柱分三仓浇筑，调整为每根立柱通仓浇筑，其余部位分仓浇筑的方式进行了施工。按这一方式，在混凝土施工质量满足设计要求的情况下，每根立柱浇完成混凝土只需4天时间，从而使大桥下部结构施工比原计划缩短了近20天时间，不但满足了防汛要求，也创造了良好的经济效益。

（2）钢筋工程

钢筋按设计图纸的要求在钢筋场加工制作，运至现场焊接或绑扎成型。用25t吊车吊装就位，钢筋笼的外侧绑扎垫块，确保钢筋保护层的厚度。

钢筋加工程序如下：

钢筋对号→调直、除锈→放样→检查→切断→弯曲→成品样→编号。

钢筋安装程序如下：

装车→运输→搬运入仓→安装→保护层调整→焊接→验收。

（3）模板工程

根据建筑物各部位的体型，结合施工工艺，横系梁施工使用定型钢模板，人工拼装就位，采用钢管作为横竖围楞形成骨架，为内拉外撑的方法进行加固。

立柱采用定型两瓣式钢模，承插式接头联结。模板的安装和拆除主要依靠25t吊车，通过方木围楞和对拉螺杆内外支撑进行加固，模板用四根风缆固定，相邻两根风缆之间的夹角尽量控制在90°，使模板均衡受力。

盖（帽）梁的底模及侧模采用定型钢模板，剪力销牛腿方案。底模由组合横梁支撑，侧模由横肋、立柱、拉杆、斜撑组成，支撑搭在剪力销纵横梁上。

（4）砼施工

受施工条件的限制，混凝土由距施工现场18Km的长河坝水电站十四局拌和楼生产，再用灌车经省道S211运到施工现场。

（5）混凝土的入仓、铺料、平仓及振捣

①混凝土的运输方式

本工程混凝土利用6m³混凝土搅拌运输车运至施工现场，再用25t吊车吊1m3罐入仓，入仓后浇筑过程与一般混凝土浇筑过程相同。

（6）拆模与养护

在混凝土浇筑完成，且强度达到2.5Pa后拆除模板，由于是高空作业严禁在夜间拆模。

混凝土浇筑完成后12h左右进行养护，模板拆除后，继续进行混凝土养护7天。

4结束语

黄金坪大桥于2008年1月初开始桩基施工，共计完成水下钻孔灌注桩466m，16m-19m的立柱8根及盖梁、系梁等工作。由于工作量大，工期紧、任务重，经项目部与业主、监理多次论证，优化施工方案，实现了安全渡汛目标。通过黄金坪大桥下部结构的施工，吸取了许多经验和教训：

4.1经验

（1）钻孔过程中，泥浆浓度在20Pa•S左右为宜，浓度小于18Pa•S易塌孔、浓度大于20Pa•S反浆困难。

（2）在桥墩、柱不高（不超过20m），且能加固稳定的情况下，每根立柱采取一仓浇筑到位，这不但能保证混凝土施工质量（特别是外观质量），更节省了工期（和分仓施工比较，每根柱可缩短工期6天左右）。

（3）左岸混凝土需经渡船渡过大渡河后，才能运到施工现场，很不安全，建议有其它方式解决跨河运输的情况下，尽量少用渡船。

（4）团结协作的团队精神，是完成项目施工的关键。

（5）混凝土浇筑前必须作好各项预案，确保突发事件发生时，混凝土施工能正常进行。

4.2教训

本工程基础灌注桩，初期采用商品混凝土，从长河坝经省道S211运到施工现场，运距18Km，运距远。因交通堵塞，混凝土不能及时运到施工现场，造成1#桥台②号桩断桩事故。后期采用自建拌和站生产混凝土，才确保了基础桩的混凝土顺利灌注。为了确保施工质量，混凝土施工必须作好施工预案。