时间：2013年01月06日 分类：推荐论文 次数：
摘要：长青沙二桥位于长江河相漫滩区，主桥主墩采用整体式承台，其余采用分离式承台，高潮时水深近6米，低潮时为滩涂，本文介绍承台施工时围堰方案的比选。
关键词：水中基础 围堰 方案比选
Abstract: the changjiang river sand evergreen siting in yellow overflowing, the bridge, the Lord piers adopt and elevated pile caps, the rest by applying separated elevated pile caps, nearly six meters high water depth, in low for beaches, in this paper, the construction of pile caps is when the cofferdam scheme than the election.
Key words: the water foundation cofferdam scheme is selected
1 工程概况
1.1项目简介
长青沙二桥是江苏省如皋市重点交通工程项目之一，是如皋港连接线(G204南延)二期工程中的控制性工程。大桥全长1046m，跨径布置为(4×35)m+(3×35)m+(95+218+95)m+(3×35)m+(4×35)m+(4×35)m，桥梁总宽度为26.5m。主桥采用(95﹢218﹢95)m仙鹤型双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，引桥采用标准跨径为35m装配式部分预应力混凝土连续箱梁。主桥结构体系为半漂浮体系，引桥为先简支后连续的结构体系。
6#～20#墩位于长江北汊中，承台均埋置于河床面以下，各墩参数如表1。
6#～20#墩承台参数表 表1
墩号承台尺寸(m)承台底标高 (m)承台顶标高(m)河床面标高 (m)
6#5.4×5.41.73.71.8
7#6.25×6.25-5.596-3.096-1.5
8#、9#26.9×23.2-7-2.2-2.1
10#6.25×6.25-5.596-3.096-0.5
11#5.4×5.4-3.1-1.1-0.5
12#5.4×5.4-2.8-0.8-0.3
13#～16#5.4×5.4-2.5-0.50.1
17#5.4×5.4-2.4-0.40.1
18#、19#5.4×5.4-2.3-0.30.2
20#5.4×5.4-111.8
1.2水文地质
1.2.1水文
桥址河段处在长江感潮河段、河段既受上游径流的影响，又受到潮汐的影响，为非正规半日浅海潮，每日两涨两落，潮汐的日不等现象明显，一天中两次高潮位相差较大，两次低潮位比较接近;潮波受河槽阻力和径流的影响变形强烈，涨落潮历时不对称，涨潮历时短，落潮历时长，潮波变形程度大潮比小潮强烈。
水流流速为3.0m～3.9m/s，高潮时水位4.5m，低潮时水位-0.15m。桥墩处河床面高程在-2.3m～1.8m左右，涨潮时水深近6米，退潮时为滩涂。
1.2.2地质
根据土体成因、时代、埋藏分布特征及其物理力学性质的差异，将勘察深度范围内以浅的土体划分为9个工程地质(亚)层，土体为第四系松散层，多为新近期的河相漫滩冲积物为主。水中基础施工涉及地质描述如下：①层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑, 无摇震反应，干强度和韧性中等。全区分布，层底深度1.7～11.5米，层厚0.9～11.5米。②层粉质粘土夹粉土：灰色，流～软塑，夹稍密状粉土。无摇震反应，稍有光泽，干强度和韧性中等。部分地段缺失，层底深度3.0～22.5米，层厚0.8～11.9米。③层粉土夹粉砂：灰色，湿，稍～中密，夹稍密状粉砂。摇震反应迅速，无光泽，干强度和韧性低。局部缺失，层底埋深19.0～23.5米，层厚8.0～17.9米。
2 围堰方案比较
长青沙二桥主桥8#、9#墩水中承台平面尺寸较大，承台底面位于河床面，每天受到两次潮水的影响，涨潮时水深约6米，退潮时水深约2米，施工难度极大。如何结合现场实际情况，制定切实可行的施工方案，以利简便施工，降低成本，加快进度，成为水中承台施工的关键。目前，水中基础围堰常规施工方法有钢围堰法和钢板桩围堰法两种。钢围堰分吊箱围堰和套箱围堰，由于吊箱围堰带有底板，在吊装前必须将吊箱底板下河床从标高-2.0m清除至标高-7.0m，约5米深。因受水下作业和基坑土体稳定性以及水流急的影响，实际清除河床范围会大大超过吊箱底板。同时要求基底平整，工作量和施工难度均很大，要保证吊箱围堰平面位置及垂直度，亦非常不容易，尤其是在施工过程中若发生基底局部凸出造成吊箱无法下沉到位时，处理起来不仅费时费事，而且危险性大，受潮水影响，高潮位作业只时间短，同时吊箱无法周转使用。所以围堰施工方案比较时围堰采用单双壁结合形式的套箱围堰。下面以8#、9#主墩围堰为例，针对本工程特点从方案设计、施工工艺、工期三方面进行比较。
2.1方案设计
2.1.1钢围堰
钢围堰采用单双壁结合形式，围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-9.8m，封底混凝土厚2.8m，围堰总高度为14.8m，其中双壁部分高度为12.4m，顶部单壁部分高度为2.4m。围堰平面内尺寸为27.4×23.7m，壁厚1.6m。单个钢围堰重967.7t，混凝土2606m3。
主墩钢围堰立面布置图如图1。
图1 钢围堰立面布置图(单位：mm)
2.1.2钢板桩围堰
钢板桩围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-19.0m，封底砼厚2.8m。围堰平面尺寸为30×25.2m，共设置两道内支撑。单个钢板桩围堰重463t，内支撑124.7t，混凝土2056m3。
主墩钢板桩围堰立面布置图如图2。
图2 主墩钢板桩围堰立面布置图(单位：mm)
由于本工程承台高度为4.8m，为保证围堰内支撑不对承台施工造成影响，第二道内支撑设置在承台面以上0.7m，钢板桩围堰在抽水后上下支撑间距为6.0m(考虑封底砼对钢板桩有效支撑点位于封底砼面以下0.5m)。
通过设计计算目前市场上常见的拉森Ⅳ型钢板桩不能满足本工程施工需要，须采用日本进口的SKSP-SX27型(即拉森Ⅵ型高强度钢板桩)，由钢板桩差数对照比较可知：拉森Ⅳ型钢板桩每米惯性矩只有拉森Ⅵ型钢板桩的68%，每米截面模量只有拉森Ⅵ型钢板桩的84%。
2.1.3设计方案比较
钢围堰壁板刚度较大，只需设置一道内支撑，钢板桩围堰钢板桩刚度较小，需设置两道内支撑;钢围堰的整体稳定性主要依靠围堰外侧土体的作用和围堰自重，而钢板桩围堰的整体稳定性主要依靠围堰外侧土体的作用和钢板桩的入土锚固。
根据目前9#墩作为桩基施工期防止钢护筒冲刷而插打的钢板桩情况来看，河床对围堰冲刷较大，冲刷最深处已达承台底面以下7.5m，常规钢围堰设计时围堰底标高即为封底砼底标高，但针对此工程而已，围堰底标高确定时还需考虑冲刷的影响，围堰设计深度将加大，同时围堰在吸泥下沉到位后还需对围堰内封底面以下空间进行回填再浇筑封底砼;而钢板桩围堰设计时已考虑钢板桩入土锚固深度，河床冲刷对围堰影响较钢围堰小。
2.2施工工艺
2.2.1施工工艺
钢围堰法施工工艺为：先进行钢围堰的设计、场地分块加工制作、现场底节拼装、吊装下放、上节拼装接高、砼配重(或注水)下沉、围堰内吸泥清淤、浇筑封底砼，最后围堰内抽水进行承台施工。
钢板桩围堰法施工工艺为：先进行钢板桩围堰的设计、钢板桩逐根插打至合拢、下放安装内支撑、围堰内吸泥清淤、浇筑封底砼，最后围堰内抽水进行承台施工。
2.2.2施工工艺的比较
①、钢围堰在设计图确定后，需根据竖向分节及平面分块进行加工制作，同时为保证围堰拼装后整体结构受力及面板拼接缝的效果，对加工制作要求高;
②、钢围堰组拼并且受潮水影响，高潮位作业时间短，投入大，工期长。底节拼装时须在钻孔平台拆除后搭设拼装平台，施工量大，施工周期长;
③、钢围堰下放须设置吊挂系统、下放导向系统;而钢板桩利用导向架进行单根插打，施工工艺简单;
④、钢围堰吸泥下沉时须对称浇筑压重砼后注水，下沉过程中须不断校正其平面位置控制倾斜度，施工要求高;
⑤、钢围堰施工较钢板桩围堰施工工序较多、所需吊装设备多、施工作业面大。
2.3施工工期
以主墩基础围堰施工为例，分别对采用两种方法施工工期进行比较。
工期比较时所列工序主要为影响主墩工期的关键工序如钢围堰拼装、下放、接高、围堰内吸泥及钢板桩插打、内支撑下放安装、围堰内吸泥等，不包含钢围堰的制作、运输及钢板桩接长、内支撑加工等不占用关键线路的工序。
主墩单个钢围堰施工工期如图3。
图3 主墩单个钢围堰施工工期
主墩单个钢板桩围堰施工工期如图4。
图4 主墩单个钢板桩围堰施工工期
由比较可知：钢围堰法施工占用关键线路工期为88天，钢板桩围堰法施工占用关键线路工期为35天，钢板桩法施工比钢围堰法施工节约53天。
3 结论
通过上述比较，结合现场实际情况得出如下结论：
1、本工程桥址处水位较浅，且上下游已建两座桥通航高度均较低，若采用钢围堰法施工，不具备采用大型浮吊进行整体吊装、下沉的条件，只能采取现场分块、分节段拼装法，导致围堰拼装、接高占用工期长;而采用钢板桩围堰法，钢板桩可以单根进行插打，单根钢板桩主梁仅为2.5t，施工不需要大型设备;
2、钢板桩围堰施工工期较钢围堰施工工期短;
3、本河道受潮汐影响较为严重，每天两潮水流流速较快、冲击力大且冲刷严重，围堰形成后必将导致水流形成较大漩涡、冲刷，而钢围堰阻水面积较钢板桩围堰大。钢围堰在冲刷影响下整体稳定性、抗倾覆性没有钢板桩围堰好;
4、钢板桩材料采购(或租赁)困难，且市场单价波动大，同时钢板桩在陆上基坑施工时可重复使用，在深水中因超长钢板桩在插打过程中索口的相互摩擦及使用过程中钢板桩不可避免的变形导致其索口止水效果显著下降，因此在深水基础施工时钢板桩一般只能按周转使用两次考虑;
5、钢板桩施工后拔出，不会对河道造成污染等问题。
长青沙二桥水中基础施工，前后经过了多种围堰方案的比选，通过反复对桥位处的地质情况进行仔细分析，最终确定为钢板桩围堰方案。