賽虹橋立交交通樞紐工程B1標主墩基礎施工
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的迅速發(fā)展，南北交通“瓶頸”問題也日益突出，該項目的建成可極大緩解城市交通壓力，同時給富有深厚文化底蘊的南京古都增添了一道新的人文景觀，并注入新的經(jīng)濟活力與發(fā)展契機。
南京市賽虹橋立交交通樞紐工程B1標工程由集團公司第四有限分工司承建施工。 賽虹橋立交B1標為立交橋北段工程，區(qū)內(nèi)建筑密集，企業(yè)眾多，地理位置復雜。其中跨秦淮河段四座橋梁與既有鳳臺橋毗鄰平行，橋梁孔跨布置同既有鳳臺橋，主墩均位于秦淮河河道內(nèi)，秦淮河段地貌屬長江高河漫灘，水量、水位受長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，河谷呈寬緩的“U”字型。
賽虹橋立交B1標段中標伊始，即就跨秦淮河段橋梁關鍵控制點的施工制定了可實施性施工方案——搭設棧橋與施工平臺進行水中主墩基礎施工，并按施工方案將水中墩身基礎施工用臨時設施制造或籌備到位，然而橋址處實地探查發(fā)現(xiàn)的兩根過秦淮河段主污水管線（管道軸線從其中一主線橋下穿過，上岸后繼續(xù)向前延伸），導致水中主墩基礎無法按既定施工方案進行施工。
既有過河污水管線影響水上施工的問題一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即引起有關方面的高度重視，經(jīng)專家多方論證，決定不遷移既有過河污水管，從設計上進行橋梁結構變更調(diào)整，即橋型設計由原三跨連續(xù)剛構變更為三跨連續(xù)梁（跨度45m+70m+45m），四座橋分離式承臺變更為剛性聯(lián)合承臺基礎，鉆孔樁采取避讓污水管線的原則進行變更設計，以解決過河污水管線影響施工的問題。
橋型變更后的主墩基礎施工主要參數(shù)為：主墩鉆孔灌注樁樁徑2.00米，每個主墩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)合承臺底標高提高至2.65米，即位于既有污水管線以上1.2米，承臺尺寸（長×寬×高）：36.375米×9.20米×3.00米。
橋梁結構變更后，相對節(jié)省了投資，并對整個工程工期的影響減少，然而B1標的施工難度和風險增大，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帶，使原定的水上施工平臺，棧橋及支撐定位樁無法插打，平臺與棧橋無法搭設；二是河床下5米左右深的片石、砼層使水上鉆孔樁鋼護筒無法插打到施工標高，不僅使護筒難以穩(wěn)定，而且對成孔帶來難度；三是鉆孔樁在穿過水下砼和片石防護層時有較大的施工難度；四是既有污水管主體部分在施工過程中的保護存在一定的風險性；五是相對原施工方案，施工投入加大。
為保證施工順利進行，四分工司橋梁專家與工程技術人員進行技術攻關，經(jīng)縝密研究與論證，決定在施工方案上進行調(diào)整，以克服污水管線與河床實際地質(zhì)條件的影響。針對水上施工平臺及棧橋無法在水中搭設問題，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進行水中主墩鉆孔灌注樁基礎施工。
針對主墩承臺底以下既有污水管仍在繼續(xù)使用的實際情況，及既有污水管不能承受承臺及施工外來荷載壓力的設計要求，水中主墩承臺采用吊箱圍堰的施工方法進行施工。 秦淮河為五級通航河道，為保證水中主墩基礎施工作業(yè)面滿足需要，向河道與航道部門申辦了施工期間臨時封航手續(xù)。浮式平臺與吊箱圍堰施工區(qū)域為既有鳳臺橋西側60米長河道范圍，區(qū)內(nèi)主要布置兩個浮式平臺及兩臺50噸履帶吊、兩艘400噸泥漿船、6臺250型旋轉(zhuǎn)鉆機等機械與材料，施工用電由南岸總電箱處接出。
水中主墩基礎施工步驟與程序簡述如下：
在河兩岸埋設地垅，連同既有鳳臺橋的水中墩一起構成鐵駁的錨碇，用φ27mm的鋼絲繩與鐵駁上的將軍柱、攪關連接，組成浮式平臺的定位系統(tǒng)，在平臺聯(lián)結安裝結束并可靠定位后，插打鉆孔樁鋼護筒，鉆機平臺搭設，鉆機就位，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分別采用兩艘400噸工程鐵駁組成，鐵駁尺寸（長×寬×型深）：39.6m×9.6m×2.42m，平臺聯(lián)結系采用萬能桿件，萬能桿件在船體兩端組拼，并與船側進行焊接固定，鉆機平臺主梁組采用工字鋼與角鋼連接組成，每個浮式平臺平面尺寸（長×寬）為：39.6m×29.6m，施工荷載按四臺GPF-25型鉆機及一般施工荷載0.2t/m2考慮，履帶式吊機步設在一側的400t鐵駁上，吊機轉(zhuǎn)盤中心距遠側孔位的工作半徑為11.5m，此時吊機最大吊重Q=9t（吊臂長度24m~28m），滿足遠側孔位鋼筋籠和震動錘插打鋼護筒的需要。 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，采用挖泥船進行施工范圍的河道清淤工作，以保證枯水期最低水位滿足駁船施工作業(yè)寬度與吃水深度的要求，浮式平臺與護筒定位采用全站儀極坐標法放樣與校核，船體定位錨碇穩(wěn)固后，根據(jù)坐標放出樁位位置，吊放導向架于樁孔位置，導向架根據(jù)樁位定并與鉆孔平臺主梁組進行臨時焊接，以保證導向架穩(wěn)固。
導向架由萬能桿件與型鋼及千斤頂組成，導向架高4.5米，在頂部與其下2米處分設4個千斤頂，以調(diào)節(jié)護筒位置與垂直度，鉆孔樁鋼護筒采用DZ90震動錘在導向架內(nèi)按斷面由西向東的施工順序逐樁插打施工。整個插打鋼護筒的過程中，無任何不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，實際地質(zhì)情況與既有污水管線竣工圖出入較大。鋼護筒插打完畢，浮式平臺定位并安放鉆孔平臺主梁組，鉆機就位后正常施工。
浮式平臺方案在鉆孔樁施工中存在的問題與解決辦法：
1．平臺穩(wěn)固問題。
秦淮河受長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，影響浮式平臺的穩(wěn)定，易導致鉆孔樁偏孔、斜孔、卡鉆與鉆桿折斷等事故的發(fā)生，為保證孔位準確、樁身順直，平臺四個方向的錨繩應均勻受力，并應設專人經(jīng)常量測水位與浮式平臺的定位情況，同時作好相應標記，以便施工過程觀察，及隨時調(diào)整浮式平臺位置與錨繩松緊程度，確保偏差在允許范圍之內(nèi)。
2．水位問題。
根據(jù)水文資料與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，施工期間秦淮河最低水位標高3.0米，常水位5.0米，而由于實際水位與歷年統(tǒng)計偏差較大，四個月鉆孔樁施工期間歷經(jīng)枯水與漲水兩個時期?？菟跁r，浮式平臺擱淺，護筒頂高出鉆孔平臺主梁組，主梁組有被頂起的不安全因素，此期間須割除高出段鋼護筒，以便安全施工。漲水期時，水位漲幅較大，鋼護筒須接高，期間潮差也隨之增大，而為保證浮式平臺正常使用，鋼護筒又不能接很高，此時期鋼護筒日淹沒兩次，導致施工分時段暫停，延誤了工期并易導致塌孔、埋鉆、穿孔等鉆孔事故的發(fā)生。水位影響施工的問題，應采取提前預控的方法解決，即充分掌握水情變化規(guī)律，及時調(diào)整施工措施，合理按排施工時間與工序。
二、主墩剛性聯(lián)合承臺吊箱施工
主墩承臺為矩形剛性聯(lián)合承臺，南北承臺東側均以凹槽型式侵入原鳳臺橋承臺內(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，吊箱結構主要由側板、底板、內(nèi)支撐系統(tǒng)、起吊及懸掛系統(tǒng)等四個主要組部分成，吊箱圍堰東側與原鳳臺橋以凹槽形式侵入。吊箱圍堰按承臺結構、現(xiàn)場拼裝及起吊能力分塊制作，側板與側板、底板與底板、側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,配套圍堰沉放設施總重54.79t。吊箱圍堰利用既有的鉆孔樁浮式平臺，直接進行吊箱結構的拼裝、對位、起吊及沉放施工。即于承臺位置在浮式平臺上搭設拼裝平臺并組拼吊箱圍堰，鑿除鋼護筒內(nèi)樁頂標高以上多余砼，吊放臨時支撐柱（φ5 5鋼管樁）于樁頂，并用剪刀撐與護筒焊接，支撐柱上安放扁擔梁，用導鏈控制吊箱的沉放工作。吊箱圍堰沉放的吊點按沿承臺長度方向布置5排吊點，每個吊點設置兩個10t導鏈，總起吊能力200t ，一個吊點2×10t導鏈一端懸掛在扁擔梁上，一端懸掛在側板上。
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硬障礙物的阻力難以沉放到設計標高，及河道在吊箱拼裝過程中的可能再次淤積，吊箱圍堰拼裝前，首先進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高與平面尺寸，以利吊箱下放。 吊箱圍堰沉放時底板環(huán)形喇叭口與護筒對位準確,各吊點連接可靠后，提升導鏈，至一定高度拆除拼裝平臺，各吊點同步松拉導鏈進行吊箱沉放，并通過測量吊箱上口標高確定吊箱底部標高，達設計沉放標高后，及時將底板支撐桿與鋼護筒、上梁與鋼管撐桿進行焊接，以防底板堵漏后吊箱上浮。
底板與護筒間的環(huán)型間隙采用灌注水下砼的方法進行局部堵漏施工，灌注水下砼時潛水工配合施工，以保證砼灌注質(zhì)量。封堵后待砼達到一定強度后及時將吊箱圍堰內(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，待砼強度達到100%時，拆除吊箱圍堰臨時支撐柱與扁擔梁、支撐上梁和鋼管撐桿，割除底板支撐、支撐腳及露出段鋼護筒，進行承臺施工。
主墩吊箱圍堰施工的特點：
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砼自重，由此增設了護筒與底板間防止吊箱上浮構造。
2．吊箱底面位于河床面以下淤泥層，鋼護筒與吊箱間環(huán)行間隙充滿流質(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)合承臺侵入既有鳳臺橋承臺，且既有橋承臺底設有鋼筋砼防護裙，新老承臺間間隙僅為5厘米，且既有橋承臺不可確定因素較多，吊箱體積大，沉放精度要求高。
4. 水位因素對吊箱的影響。吊箱圍堰設計按低水位+4.5米與高水位+6.0米計算設計，而由于月度水位高出歷史統(tǒng)計最高水位1.5米，導致吊箱圍堰側板接高，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設施。
南京市賽虹橋立交交通樞紐工程B1標水中主墩基礎施工，是四分工司水上浮式平臺施工方法在內(nèi)河上的首次運用，且其吊箱圍堰施工因地理條件具有的獨特特點，為類似橋梁的施工積累了一定寶貴的經(jīng)驗。
