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1、中铁七局桥梁工程施工技术交流会1 水下深埋承台施工技术王殿明 ( 中铁七局集团武汉工程有限公司)摘 要：深埋承台施工存在很多安全、质量隐患，特别是在漫滩区范围内的深埋承台施工成败关系到整个桥梁施工的成败，本文主要介绍了武汉天兴洲大桥北岸引桥工程中水下深埋承台施工技术。关键词：漫滩水下深埋承台施工技术1 工程概况武汉天兴洲大桥北岸引桥是国家、铁道部重点工程，由中铁七局集团承建。其中，由中铁七局武汉公司承建的滠口右线桥、谌家矶左线引桥多次跨越府环河下游的汉北河、斗马河、滠水河西支。滠口右线桥25#、26#墩、谌家矶左线引桥157#、158#墩位于河道中 , 为水中深埋承台；滠口右线桥24#、27-
2、28#墩、谌家矶左线引桥154#-156#墩、 159#-161#墩位于漫滩中 , 承台埋深在9m-17m之间。该工程竣工日期为2006 年 11 月 30 日，由于设计方案变更，施工图纸出图时间为2006 年 1 月 15 日。受长江倒灌影响，每年510 月为汛期，河漫滩内无法施工，水下深埋承台共计 13处，墩身必须在汛期来临之前露出水面，水下深埋承台施工仅3 个月时间。2 选择方案深埋承台施工有如下四种常规施工方法：(1) 钢筋砼沉井（设计方案）基坑取土后依靠钢筋砼沉井自重克服土体阻力下沉，到一定标高后进行沉井的接高， 达到设计标高后进行混凝土封底，形成围堰。(2) 钢管桩围堰采用螺旋钢管
3、桩，使用山型钢及T 型钢制作锁口，振动锤打拔形成围堰。(3) 钢板桩围堰采用拉森型钢板桩，振动锤沿锁口插打形成围堰。(4) 钢套箱围堰钢套箱浮运就位后，拼装下沉、壁内浇注混凝土，高压射水泵结合吸泥机清洗、封底，形成中铁七局桥梁工程施工技术交流会2 钢套箱围堰。经过对以上四种方案在成本投入、施工进度、难易程度、材料设备投入、实施性及安全质量等方面的比选， 最终确定武汉天兴洲大桥北岸引桥深埋承台施工方案采用钢板桩施工方案。方案比选详见表 1。表 1 方案比选表3 支护检算基坑支护检算需要从如下几个方面进行：3.1 地基稳定性检算抗隆起安全系数K1.2 时地基土稳定。粘土重度取 18KN/m3，基坑
4、底为粘土层，经取样试验其粘聚力为10kPa。经检算 K 值不能满足地基土稳定。需要对地基进行加固处理。3.2 支撑布置设计根据等弯矩布置原则，使钢板桩承受最大允许荷载【f 】200MPa 。 使用拉森型钢板桩，其截面抵抗矩为 3000cm3，粘土内摩擦角 取 20。计算跨度后进行优化，使钢板桩为不等跨连续梁受力形式。支撑布置如图1 所示。因素方案质量安全工期成本实施性材料设备钢筋砼沉井围堰较稳定安全系数较高纠偏复杂，工期难以保证后期拆除费用高纠偏、后期拆除较难砼、钢材、型钢支撑用量大钢管桩围堰止水效果较差支护稳定锁口加工焊接耗时较大加工费用高实施简单需大量钢材及大型起吊设备钢板桩围堰止水效果好
5、，稳定安全、稳定打拔速度快，定位快材料设备租费成本小钢板桩轻盈设备轻便钢板桩、型钢轻盈，设备轻盈钢套箱围堰抗冲击力强安全系数较高笨重，工期难以保证钢材消耗大、费用高下沉难度大体积、材料量大，需大型设备中铁七局桥梁工程施工技术交流会3 图 1 支撑布置图3.3 埋深检算采用盾恩近似法，设钢板桩埋深为未知数t ，根据力的平衡原理，列方程式求解。示意图如图 2。图 2 埋深检算示意图3.4 管涌检算K为抗管涌安全系数，当K1.5 即不会发生管涌。根据钢板桩埋深t 及基坑深度，结合粘土各种地质参数进行计算， 若 K值不能满足要求， 则需要增大钢板桩埋深t 或减小基坑深度h。3.5 涌水量计算涌水量Q为
6、基坑底控制渗水量（单位：m3/d ） ，根据土的综合渗透系数K（单位：型钢支撑钢板桩N1N2N3N4MWPBRRBNNGQAFEDC钢板桩中铁七局桥梁工程施工技术交流会4 m/d ） 、基坑底面积 A （单位：m2） 、水头梯度 i进行涌水量计算， 根据结果选择相应功率的水泵。3.6 支撑、板桩受力检算采用 700mm 300mmH 型钢支撑，截面抵抗矩为5760cm3。视板桩承受三角荷载的连续梁计算支撑反力或采用土压力平均分配法计算每层支撑受力，按照不等跨连续梁计算内力。 示意图如图3。图 3 支撑受力示意图4 方案实施滠口右线桥 28#墩为首个深埋承台施工。承台尺寸为7.4m7.1m2.5
7、m。承台底深度为 11m（距地面），承台在粘土层；滠口右线桥24墩承台尺寸为 9m 6.4m2.5m。承台底深度为13m（距地面），承台在粘土层。5存在问题存在问题及原因分析见表2。6 采取对策1 对于坚硬地层钢板桩插打不动的问题，采用引孔机引孔技术解决，见照片1。2 进场两台旋喷桩机对基坑底部进行地基加固处理，待水泥凝结强度达到100后，对基坑底取样进行土质抗剪强度试验，试验结果为110kPa，满足要求。见照片2。3 根据钢板桩等弯矩受力布置支撑，使其成为不等跨连续梁受力形式，见照片3。4 使用长臂挖掘机开挖基坑，提高基坑开挖速度，确保施工按计划进展，见照片4。5 为了解决管涌问题，项目部引
8、进长度16 米的拉森钢板桩，对条件较好的基坑进行表面大qBDCA6m3m3m7m3m3m中铁七局桥梁工程施工技术交流会5 开挖，减小基坑深度。6 施工前在项目部对所有参战人员进行技术交底、安全质量培训。 并对施工全体人员进行考试，考试合格后上岗。表 2 存在问题及客观分析表序号问题客观分析1 施工人员素质低对施工人员进行技术交底，考核合格上岗。2 钢板桩遇坚硬地层插打困难钢板桩坚硬地层易发生卷边，影响堵水效果，导致支护失稳，需要采用引孔技术。3 部分基坑底部有砂层需要增大钢板桩埋深，避免发生管涌现象，确保基坑稳定。4 部分基坑底部为淤泥质粘土影响地基隆起，需进行地基加固处理。5 土压力太大采用
9、高标准型钢支撑，按照钢板桩等弯矩受力布置支撑，地面大开挖，尽量减小土压力。6 普通挖机配合人力开挖速度慢采用先进的施工技术或设备，压缩施工时间。7 基坑太深，尺寸过大，工作量大条件允许的基坑，对表面进行开挖，减小土层厚度，减少工作量。7 取得效果通过以上对策的实施，滠口右线桥28墩顺利完成施工，使用旋喷桩加固地基确保了地基稳定，开挖基坑只用 10 天，提前 10 天完成开挖工序，大大提高了施工效益。其他水下深埋承台施工是优化方案的直接受益者，插打钢板桩每根（16m/根）只用 20 分钟，基坑开挖每层2.5 天。项目部在汛期到来之前1 个月就完成了水下深埋承台施工，较计划总工期提前了30 天。8 总结 项目部通过对水下深埋承台施工的技术攻关，锻炼了大批技术人才，提高了结构检算能力，节约了施工成本，通过方案经济、技术、工期比选，取得了工程效益。基坑支护安全、稳定，水下深埋承台施工只用了50 天即施工完毕。施工速度快，安全、质量有保障，业主将其推广于整个天兴洲大桥北岸引桥水下深埋承台施工，取得了业主及监理单位的信任。我们对水下深埋承台施工技术有了更多的施工经验，并从中总结出了各种施工对策， 为水下深埋承台施工能力打下了坚实的基础。中铁七局桥梁工程施工技术交流会6 照片 1 照片 2 照片 3 照片 4
