浅谈庐铜铁路郭公河特大桥水中基础

崔伟宾

摘 要：本文结合庐铜铁路郭公河特大桥施工实践，就铁路单线特大桥水中基础施工的关键环节和技术控制要点进行了简要阐述。

关键词：铁路特大桥；水中基础；关键工序；技术控制

中铁十九局集团六公司施工的庐铜铁路郭公河特大桥为单线特大桥，起迄里程DK46+007.01～DK53+207.79，全桥长7200.78m，共222孔。本桥两侧桥台均采用矩形桥台，桥墩采用圆端形实体墩。全桥均采用钻孔桩基础，根据跨度及地质条件不同，桩径分别为 Ф1.0m、Ф1.25m 、Ф1.5m 。根据盐类环境及化学环境的不同，桩基础及承台分别采用C30、C35、C40混凝土，墩台身分别采用C35、C40混凝土，梁部结构采用C50混凝土。现就水中基础施工进行详细介绍。

郭公河特大桥中部分桥梁基础位于浅水区。其中32、32号墩位于鹤毛河，112、113、114号墩位于杨塘河，202、203号墩位于郭公河。根据设计要求采用修筑施工栈桥设路，砌筑围堰和钢板桩围堰两种方法施工。

1 自然特征

1.1 地形地貌

本桥位于安徽省無为县，桥址所在位置为丘陵、三级阶地（岗地）和长江冲积平原交集带，河网水系发育，多为蟹塘和水田。本桥跨越的主要河流为郭公河、鹤毛河及杨塘河等。

1.2 水文特征

桥址区地表水为郭公河、沟渠及密集的养殖塘水体，主要受大气降水补给，并以蒸发、人工灌溉汇往长江的方式排泄。

区内地下水主要为第四系孔隙水，赋存于第四系底层中，其中可以分为上部黏性土、粉砂中的潜水和中部-下部粉细砂、圆砾土中的微承压-承压水。其中、圆砾土层为主要含水层，具有埋深大、透水性强、水量丰富的特征，受大气降水及地表水补给，以蒸发或垂直渗入基岩裂隙中形式进行排泄。实测水位埋深0.2～8.98m。据氯离子含量判定，环境水无氯盐侵蚀性。

1.3 不良地质和特殊地质

桥址区地层不均匀现象严重，强风化层、弱风化层中含有较多不均匀风化岩块，且弱风化界面起伏较大。

桥址区内特殊岩土主要为淤泥质粉质粘土，深灰色，流塑，夹薄层粉土、粉细砂。该层于桥址区广泛分布，层面埋深0～9.4m，层厚0.9～28.3m，平均厚近12.1m。该层具有高压缩性、高灵敏度及低强度等特性，工程性质差。

2 施工栈桥

栈桥分别由两岸引出，按要求留出航道。栈桥承载力应满足履带吊在桥面行走及起重和10m3混凝土罐车错车要求。栈桥宽度为6米，在桩基施工部位预留平台，平台位置满足钻孔桩施工及承台施工。具体内容见栈桥施工专项方案。

施工时，在栈桥前端安装导向架，起吊钢管桩，顺导向架插入河中，在桩顶安装振动打桩机，锤打下沉钢管桩，直到入土深度和贯入度达到设计要求。安装桩间联结系和桩顶杆件，悬拼栈桥主梁。栈桥用万能杆件拼成，每桩位处有单排间距2米三根直径φ63厘米，δ=10毫米的钢管桩，上设分配梁，横向设联结系联结，栈桥顶面设运输通道，栈桥从两端向中间施工。

3 钻孔平台

钻孔平台结构见下图。

钻孔平台主要由支撑钢管桩、钢管平联、斜撑、上下分配梁、次梁、木跳板组成，钻孔平台由Φ800mm、10mm厚支撑钢管桩支撑，采用Φ600mm、8mm厚钢管作平联，以提高平台整体稳定，增加钢护筒下沉时导向长度；钻孔平台采用主、次梁结构，从下至上依次为下层分配梁I56a、上层分配梁I32a、I12.6次梁。在次梁上铺设木跳板。为确保施工人员安全，在平台四周设置安全防护栏杆，栏杆高1.2m，采用Φ48mm钢管焊接而成。平台上布置钻机、泥浆泵、配电柜及小型材料、设备堆放处等。

钢管桩在钢结构加工场制作，用汽车运至施工现场。采用WD-50吊机配DZ-90振动锤下沉钢管桩，用两台经纬仪前方交会，控制钢管桩偏位及垂直度，采用一台精密水准仪控制标高，沉桩以标高控制。钢管桩下沉到位后，割去桩头，焊接桩帽，利用WD-50吊机吊安下分配梁、上分配梁、次梁就位、焊接固定，铺设木跳板形成钻孔平台。

4 围堰砌筑

围堰截面大小根据水深、流速等计算后确定，注意坡角与基坑上边缘距离，根据河床土质及坡度而定，最近不得小于2～3m如环境许可应尽量远离基坑。

⑴围堰砌筑

用亚粘土或粘土装袋，袋装土量一般为2/3，袋口用麻线或铁丝缝合。堆码在水中的草袋，上下层和内外层应互相错缝，堆码密实整齐。如在水位低时，则在水上之草袋应码一层加一薄层土，随码随用脚踏实草袋。

⑵抽水

围堰堆码完成后，用抽水机抽干围堰内的水。施工期间围堰内挖积水坑，随时将水抽干。 为防止发生管涌或流土现象，在堰外侧坡脚向上加设防水的彩条布或薄膜。

抽水作业完成后，即可开挖至设计标高，浇注混凝土硬化垫层，凿桩后进行承台施工。

5 钢板桩围堰

水深在2m～5m的承台采用钢板桩围堰施工，围堰外形尺寸是根据承台的水平几何尺寸，各边再加上不小于0.5m的操作宽度，高度依据水深，并考虑大于0.5m的超高和入土深度不小于0.5m来确定其几何尺寸。

对钢板桩围堰所采用的钢板桩要根据地质资料情况、水深、流速等受力情况，结合钢板桩的特性、以及作业条件决定选用钢板桩的类型，通过计算确定其长度。并进行围堰的加固计算。

5.1 钢板桩的打入

采用振动打桩机械设备。单桩逐片打入法施打钢板桩。

①先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。

②准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

③单桩逐片连续施打：为保证钢板桩在施工过程中能顺利进尺，并增加钢板桩在使用时防渗性能。在每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯末=5：5：3。打桩时注意桩顶高程不宜相差太大。打桩过程中如遇到大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，则采用转角 桩或弧形桩绕过障碍物。

5.2 抽水

待钢板桩施工完毕即可进行抽水，在抽水过程中要及时对围堰支撑加固，同时对钢板桩顶的位移进行观测，发现桩顶向基坑内的偏移量稳定在2cm以内，说明堰体是稳定的。

基坑抽水时，在抽水的同时施行适当的堵漏措施。钢板桩锁口出现漏水现象，可在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝进行封堵。

在水抽干后，即可人工挖泥，或采用高压水枪配合砂石泵吸泥至设计标高，之后回填片石，浇注混凝土硬化基底，凿桩后进行承台施工。承台施工方法参见本章“5.4.1.2.承台施工”相关内容。

5.3 拔桩

水下基础施工完成后就可拔桩。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

5.4 钢板桩的施工中遇到的问题及处理

由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决 ：

①钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下 往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

②钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

③在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。

6.结语

通过对以上关键工序进行严格的技术控制，已经完工的庐铜铁路郭公河特大桥水中基础施工合格率100%，优良率98%，完全满足设计要求，并为今后累计施工积累了经验。