賽虹橋立交交通樞紐工程B1標(biāo)主墩基礎(chǔ)施工
2009-09-28
南京市賽虹橋立交交通樞紐工程位于南京市主城南部，為南京市年度重點(diǎn)市政工程，總投資近三億，是江蘇省在建最大規(guī)模城市立交橋。隨著南京市城市建設(shè)的迅速發(fā)展，南北交通“瓶頸”問(wèn)題也日益突出，該項(xiàng)目的建成可極大緩解城市交通壓力，同時(shí)給富有深厚文化底蘊(yùn)的南京古都增添了一道新的人文景觀，并注入新的經(jīng)濟(jì)活力與發(fā)展契機(jī)。
南京市賽虹橋立交交通樞紐工程B1標(biāo)工程由集團(tuán)公司第四有限分工司承建施工。 賽虹橋立交B1標(biāo)為立交橋北段工程，區(qū)內(nèi)建筑密集，企業(yè)眾多，地理位置復(fù)雜。其中跨秦淮河段四座橋梁與既有鳳臺(tái)橋毗鄰平行，橋梁孔跨布置同既有鳳臺(tái)橋，主墩均位于秦淮河河道內(nèi)，秦淮河段地貌屬長(zhǎng)江高河漫灘，水量、水位受長(zhǎng)江倒灌水流的漲落控制，冬季枯水期水流流向由北向南流動(dòng)，河谷呈寬緩的“U”字型。
賽虹橋立交B1標(biāo)段中標(biāo)伊始，即就跨秦淮河段橋梁關(guān)鍵控制點(diǎn)的施工制定了可實(shí)施性施工方案——搭設(shè)棧橋與施工平臺(tái)進(jìn)行水中主墩基礎(chǔ)施工，并按施工方案將水中墩身基礎(chǔ)施工用臨時(shí)設(shè)施制造或籌備到位，然而橋址處實(shí)地探查發(fā)現(xiàn)的兩根過(guò)秦淮河段主污水管線（管道軸線從其中一主線橋下穿過(guò)，上岸后繼續(xù)向前延伸），導(dǎo)致水中主墩基礎(chǔ)無(wú)法按既定施工方案進(jìn)行施工。
既有過(guò)河污水管線影響水上施工的問(wèn)題一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即引起有關(guān)方面的高度重視，經(jīng)專(zhuān)家多方論證，決定不遷移既有過(guò)河污水管，從設(shè)計(jì)上進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)變更調(diào)整，即橋型設(shè)計(jì)由原三跨連續(xù)剛構(gòu)變更為三跨連續(xù)梁（跨度45m+70m+45m），四座橋分離式承臺(tái)變更為剛性聯(lián)合承臺(tái)基礎(chǔ)，鉆孔樁采取避讓污水管線的原則進(jìn)行變更設(shè)計(jì)，以解決過(guò)河污水管線影響施工的問(wèn)題。
橋型變更后的主墩基礎(chǔ)施工主要參數(shù)為：主墩鉆孔灌注樁樁徑2.00米，每個(gè)主墩13根，呈梅花形布置，樁間最大間距10.40米，最小間距3.017米，剛性聯(lián)合承臺(tái)底標(biāo)高提高至2.65米，即位于既有污水管線以上1.2米，承臺(tái)尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：36.375米×9.20米×3.00米。
橋梁結(jié)構(gòu)變更后，相對(duì)節(jié)省了投資，并對(duì)整個(gè)工程工期的影響減少，然而B(niǎo)1標(biāo)的施工難度和風(fēng)險(xiǎn)增大，一是既有污水管線軸線25米寬范圍的3米厚水下砼及片石污水管防護(hù)帶，使原定的水上施工平臺(tái)，棧橋及支撐定位樁無(wú)法插打，平臺(tái)與棧橋無(wú)法搭設(shè)；二是河床下5米左右深的片石、砼層使水上鉆孔樁鋼護(hù)筒無(wú)法插打到施工標(biāo)高，不僅使護(hù)筒難以穩(wěn)定，而且對(duì)成孔帶來(lái)難度；三是鉆孔樁在穿過(guò)水下砼和片石防護(hù)層時(shí)有較大的施工難度；四是既有污水管主體部分在施工過(guò)程中的保護(hù)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性；五是相對(duì)原施工方案，施工投入加大。
為保證施工順利進(jìn)行，四分工司橋梁專(zhuān)家與工程技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)縝密研究與論證，決定在施工方案上進(jìn)行調(diào)整，以克服污水管線與河床實(shí)際地質(zhì)條件的影響。針對(duì)水上施工平臺(tái)及棧橋無(wú)法在水中搭設(shè)問(wèn)題，在充分考慮到秦淮河河道枯水期水流流速較小，通航要求較低等因素，采用工程鐵駁組拼的浮式平臺(tái)進(jìn)行水中主墩鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工。
針對(duì)主墩承臺(tái)底以下既有污水管仍在繼續(xù)使用的實(shí)際情況，及既有污水管不能承受承臺(tái)及施工外來(lái)荷載壓力的設(shè)計(jì)要求，水中主墩承臺(tái)采用吊箱圍堰的施工方法進(jìn)行施工。 秦淮河為五級(jí)通航河道，為保證水中主墩基礎(chǔ)施工作業(yè)面滿(mǎn)足需要，向河道與航道部門(mén)申辦了施工期間臨時(shí)封航手續(xù)。浮式平臺(tái)與吊箱圍堰施工區(qū)域?yàn)榧扔续P臺(tái)橋西側(cè)60米長(zhǎng)河道范圍，區(qū)內(nèi)主要布置兩個(gè)浮式平臺(tái)及兩臺(tái)50噸履帶吊、兩艘400噸泥漿船、6臺(tái)250型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)等機(jī)械與材料，施工用電由南岸總電箱處接出。
水中主墩基礎(chǔ)施工步驟與程序簡(jiǎn)述如下：
在河兩岸埋設(shè)地垅，連同既有鳳臺(tái)橋的水中墩一起構(gòu)成鐵駁的錨碇，用φ27mm的鋼絲繩與鐵駁上的將軍柱、攪關(guān)連接，組成浮式平臺(tái)的定位系統(tǒng)，在平臺(tái)聯(lián)結(jié)安裝結(jié)束并可靠定位后，插打鉆孔樁鋼護(hù)筒，鉆機(jī)平臺(tái)搭設(shè)，鉆機(jī)就位，鉆孔，清孔，下鋼筋籠，灌注水下混凝土，吊箱圍堰拼裝，下放，混凝土封底，圍堰內(nèi)排水，鑿除樁頭，綁扎鋼筋，澆注承臺(tái)混凝土。
一、主墩鉆孔灌注樁施工
水中兩主墩鉆孔樁施工的浮式平臺(tái)分別采用兩艘400噸工程鐵駁組成，鐵駁尺寸（長(zhǎng)×寬×型深）：39.6m×9.6m×2.42m，平臺(tái)聯(lián)結(jié)系采用萬(wàn)能桿件，萬(wàn)能桿件在船體兩端組拼，并與船側(cè)進(jìn)行焊接固定，鉆機(jī)平臺(tái)主梁組采用工字鋼與角鋼連接組成，每個(gè)浮式平臺(tái)平面尺寸（長(zhǎng)×寬）為：39.6m×29.6m，施工荷載按四臺(tái)GPF-25型鉆機(jī)及一般施工荷載0.2t/m2考慮，履帶式吊機(jī)步設(shè)在一側(cè)的400t鐵駁上，吊機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)中心距遠(yuǎn)側(cè)孔位的工作半徑為11.5m，此時(shí)吊機(jī)最大吊重Q=9t（吊臂長(zhǎng)度24m~28m），滿(mǎn)足遠(yuǎn)側(cè)孔位鋼筋籠和震動(dòng)錘插打鋼護(hù)筒的需要。 橋梁施工段河床斷面為多年沉積淤泥層，層厚平均6米，水深淺，采用挖泥船進(jìn)行施工范圍的河道清淤工作，以保證枯水期最低水位滿(mǎn)足駁船施工作業(yè)寬度與吃水深度的要求，浮式平臺(tái)與護(hù)筒定位采用全站儀極坐標(biāo)法放樣與校核，船體定位錨碇穩(wěn)固后，根據(jù)坐標(biāo)放出樁位位置，吊放導(dǎo)向架于樁孔位置，導(dǎo)向架根據(jù)樁位定并與鉆孔平臺(tái)主梁組進(jìn)行臨時(shí)焊接，以保證導(dǎo)向架穩(wěn)固。
導(dǎo)向架由萬(wàn)能桿件與型鋼及千斤頂組成，導(dǎo)向架高4.5米，在頂部與其下2米處分設(shè)4個(gè)千斤頂，以調(diào)節(jié)護(hù)筒位置與垂直度，鉆孔樁鋼護(hù)筒采用DZ90震動(dòng)錘在導(dǎo)向架內(nèi)按斷面由西向東的施工順序逐樁插打施工。整個(gè)插打鋼護(hù)筒的過(guò)程中，無(wú)任何不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，實(shí)際地質(zhì)情況與既有污水管線竣工圖出入較大。鋼護(hù)筒插打完畢，浮式平臺(tái)定位并安放鉆孔平臺(tái)主梁組，鉆機(jī)就位后正常施工。
浮式平臺(tái)方案在鉆孔樁施工中存在的問(wèn)題與解決辦法：
1．平臺(tái)穩(wěn)固問(wèn)題。
秦淮河受長(zhǎng)江倒灌水流的漲落影響，日漲落潮兩次，潮差約20—80厘米。秦淮河河水流速不大，但漲落潮的潮差較大，影響浮式平臺(tái)的穩(wěn)定，易導(dǎo)致鉆孔樁偏孔、斜孔、卡鉆與鉆桿折斷等事故的發(fā)生，為保證孔位準(zhǔn)確、樁身順直，平臺(tái)四個(gè)方向的錨繩應(yīng)均勻受力，并應(yīng)設(shè)專(zhuān)人經(jīng)常量測(cè)水位與浮式平臺(tái)的定位情況，同時(shí)作好相應(yīng)標(biāo)記，以便施工過(guò)程觀察，及隨時(shí)調(diào)整浮式平臺(tái)位置與錨繩松緊程度，確保偏差在允許范圍之內(nèi)。
2．水位問(wèn)題。
根據(jù)水文資料與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，施工期間秦淮河最低水位標(biāo)高3.0米，常水位5.0米，而由于實(shí)際水位與歷年統(tǒng)計(jì)偏差較大，四個(gè)月鉆孔樁施工期間歷經(jīng)枯水與漲水兩個(gè)時(shí)期?？菟跁r(shí)，浮式平臺(tái)擱淺，護(hù)筒頂高出鉆孔平臺(tái)主梁組，主梁組有被頂起的不安全因素，此期間須割除高出段鋼護(hù)筒，以便安全施工。漲水期時(shí)，水位漲幅較大，鋼護(hù)筒須接高，期間潮差也隨之增大，而為保證浮式平臺(tái)正常使用，鋼護(hù)筒又不能接很高，此時(shí)期鋼護(hù)筒日淹沒(méi)兩次，導(dǎo)致施工分時(shí)段暫停，延誤了工期并易導(dǎo)致塌孔、埋鉆、穿孔等鉆孔事故的發(fā)生。水位影響施工的問(wèn)題，應(yīng)采取提前預(yù)控的方法解決，即充分掌握水情變化規(guī)律，及時(shí)調(diào)整施工措施，合理按排施工時(shí)間與工序。
二、主墩剛性聯(lián)合承臺(tái)吊箱施工
主墩承臺(tái)為矩形剛性聯(lián)合承臺(tái)，南北承臺(tái)東側(cè)均以凹槽型式侵入原鳳臺(tái)橋承臺(tái)內(nèi)。 主墩吊箱圍堰施工受秦淮河汛期及水位影響，南北主墩分別加工制造一套吊箱圍堰，吊箱結(jié)構(gòu)主要由側(cè)板、底板、內(nèi)支撐系統(tǒng)、起吊及懸掛系統(tǒng)等四個(gè)主要組部分成，吊箱圍堰東側(cè)與原鳳臺(tái)橋以凹槽形式侵入。吊箱圍堰按承臺(tái)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝及起吊能力分塊制作，側(cè)板與側(cè)板、底板與底板、側(cè)板與底板塊均采用螺栓連接。
吊箱圍堰尺寸：36.60米×9.30米×4.575米，一套鋼制吊箱圍堰總重133.222t,配套圍堰沉放設(shè)施總重54.79t。吊箱圍堰利用既有的鉆孔樁浮式平臺(tái)，直接進(jìn)行吊箱結(jié)構(gòu)的拼裝、對(duì)位、起吊及沉放施工。即于承臺(tái)位置在浮式平臺(tái)上搭設(shè)拼裝平臺(tái)并組拼吊箱圍堰，鑿除鋼護(hù)筒內(nèi)樁頂標(biāo)高以上多余砼，吊放臨時(shí)支撐柱（φ5 5鋼管樁）于樁頂，并用剪刀撐與護(hù)筒焊接，支撐柱上安放扁擔(dān)梁，用導(dǎo)鏈控制吊箱的沉放工作。吊箱圍堰沉放的吊點(diǎn)按沿承臺(tái)長(zhǎng)度方向布置5排吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)10t導(dǎo)鏈，總起吊能力200t ，一個(gè)吊點(diǎn)2×10t導(dǎo)鏈一端懸掛在扁擔(dān)梁上，一端懸掛在側(cè)板上。
考慮到施工區(qū)域段河道淤泥較深，河床面較高，吊箱圍堰因淤泥與河底堅(jiān)硬障礙物的阻力難以沉放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，及河道在吊箱拼裝過(guò)程中的可能再次淤積，吊箱圍堰拼裝前，首先進(jìn)行吊箱施工范圍的河道清淤工作，清淤深度與范圍須大于吊箱圍堰下放標(biāo)高與平面尺寸，以利吊箱下放。 吊箱圍堰沉放時(shí)底板環(huán)形喇叭口與護(hù)筒對(duì)位準(zhǔn)確,各吊點(diǎn)連接可靠后，提升導(dǎo)鏈，至一定高度拆除拼裝平臺(tái)，各吊點(diǎn)同步松拉導(dǎo)鏈進(jìn)行吊箱沉放，并通過(guò)測(cè)量吊箱上口標(biāo)高確定吊箱底部標(biāo)高，達(dá)設(shè)計(jì)沉放標(biāo)高后，及時(shí)將底板支撐桿與鋼護(hù)筒、上梁與鋼管撐桿進(jìn)行焊接，以防底板堵漏后吊箱上浮。
底板與護(hù)筒間的環(huán)型間隙采用灌注水下砼的方法進(jìn)行局部堵漏施工，灌注水下砼時(shí)潛水工配合施工，以保證砼灌注質(zhì)量。封堵后待砼達(dá)到一定強(qiáng)度后及時(shí)將吊箱圍堰內(nèi)積水抽干，并鑿除高出底板及漫溢到底板的砼，焊接鋼護(hù)筒四周連接鋼筋及綁扎封底砼抗彎鋼筋，澆筑厚度60厘米的封底砼，待砼強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，拆除吊箱圍堰臨時(shí)支撐柱與扁擔(dān)梁、支撐上梁和鋼管撐桿，割除底板支撐、支撐腳及露出段鋼護(hù)筒，進(jìn)行承臺(tái)施工。
主墩吊箱圍堰施工的特點(diǎn)：
1．由于既有污水管與河床面的影響，吊箱下放深度受限，封底厚度減薄，為保證吊箱圍堰封底質(zhì)量，采取干作業(yè)法澆筑封底砼，以抵抗水的浮力與承臺(tái)砼自重，由此增設(shè)了護(hù)筒與底板間防止吊箱上浮構(gòu)造。
2．吊箱底面位于河床面以下淤泥層，鋼護(hù)筒與吊箱間環(huán)行間隙充滿(mǎn)流質(zhì)淤泥，封底堵漏質(zhì)量較差，抽水后仍有水從底板砼縫隙中滲流，附加采取堵漏劑堵漏的方法。
3．由于剛性聯(lián)合承臺(tái)侵入既有鳳臺(tái)橋承臺(tái)，且既有橋承臺(tái)底設(shè)有鋼筋砼防護(hù)裙，新老承臺(tái)間間隙僅為5厘米，且既有橋承臺(tái)不可確定因素較多，吊箱體積大，沉放精度要求高。
4. 水位因素對(duì)吊箱的影響。吊箱圍堰設(shè)計(jì)按低水位+4.5米與高水位+6.0米計(jì)算設(shè)計(jì)，而由于月度水位高出歷史統(tǒng)計(jì)最高水位1.5米，導(dǎo)致吊箱圍堰側(cè)板接高，底板堵漏因水頭壓力大效果差，并額外增加了防止底板上拱與吊箱上浮的加強(qiáng)設(shè)施。
南京市賽虹橋立交交通樞紐工程B1標(biāo)水中主墩基礎(chǔ)施工，是四分工司水上浮式平臺(tái)施工方法在內(nèi)河上的首次運(yùn)用，且其吊箱圍堰施工因地理?xiàng)l件具有的獨(dú)特特點(diǎn)，為類(lèi)似橋梁的施工積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
