【摘 要】本文结合工程实例,介绍了复杂水文地质条件下桥梁基础施工的成功做法，供同行参考。
【关键词】水文地质；桥梁；质量控制
1 大桥的主墩基础施工
1. 1 工程概况
该桥采用2-24m+3-32m简支箱梁＋（60+5x100+60）m连续梁＋32-32m简支箱梁，其中0号～4号墩为北岸引桥墩，5号～12墩为连续梁主墩， 13号～42号墩为南岸引桥墩。桥墩、桥台均采用桩基础，其中0号台、42号台采用12-1.00m桩基；1号、2号、3号、36号桥墩采用9-1.00m桩基， 37号～41号桥墩采用8-1.00m桩基， 19～35号桥墩采用8-1.25m桩基， 18号桥墩采用10-1.25m桩基，4号、13号～17号桥墩采用9-1.50m桩基，5号、12号桥墩采用12-1.50m桩基，6号～11号桥墩采用14－2.0m桩基，本桥所有桥墩台桩基础均按柱桩设计，本桥桩基础配筋除标明者外采用构造配筋。
因7#墩位于主河槽深水之中,该工程特点具有代表性,以下就介绍该墩基础施工技术情况。
1.2 自然条件
1.2.1 地形地貌
本桥位为一宽阔顺直的河谷地形，江河自东向西流经桥位，常年水位时江面宽度约770m，两岸河堤间距约为900m。本桥位北岸地形高陡，南岸地形低缓。北岸为冲刷岸，地貌单元属构造剥蚀丘陵区，地形起伏较大，地面标高为29～79m；南岸为河流堆积区，地貌单元属侵蚀堆积河谷平原区，其中引桥部位为江河Ⅰ级阶地，阶面较完整，地形较平坦，地面标高为41～58m，现为耕作区及居民区。主桥部位的河床面北低南高，其南侧为低漫滩，宽度约为50m，滩面向河床中心倾斜，地面标高为29.00～38.00m；北侧距离北岸河堤约200m为河床中心，谷底堆积物很薄，河床面标高为21.00～29.00m。桥位范围未发现有强烈冲刷的冲沟，仅在南岸Ⅰ级阶地上(DK1607+285m处)分布一条宽约2m的东西向小溪，属常年流水，切割深度为1～2m，长度为3.5km左右。
1.2.2 气候条件
桥址处属亚热带季风性湿润气候。气候特征是：气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明多年平均气温17.2℃，年积温为5457℃，年均降水量1361.6毫米，年均降水量1358.6～1552.5毫米。多年平均日照时数达1677小时．冬春多偏北风，夏季多偏南风，全年保持着温和湿润的气候特点。
1.2.3 水文条件
根据水文站近十年该河段水文资料：最大断面平均含沙量 为 1.23kg./s3；最大测点流速为2.86m/s；100年一遇洪水水位44.20m；50年一遇洪水水位43.52m；20年一遇洪水水位42.41m。
近十年的月平均水位见下页：某特大桥水位趋势图。
通航资料：根据xx省航务管理局文件，该河为Ⅲ级（2）等航道，通航净高为10m，侧高为6m，净宽为70m，上底宽55m。桥址处最高通航水位：H10％=41.67m。
1.2.4 地质条件
河床部位表层为第四系全新统冲积层(Q4al)，下伏基岩主要是泥盆系石英砾岩、灰岩与页岩以及白垩系泥质砂岩与砾岩；北岸丘坡表层为第四系全新统坡积层粉质黏土，下伏基岩为元古界板岩，山坡边缘有基岩裸露；南岸Ⅰ级阶地为第四系全新统(Q4al)冲积层，下伏基岩为白垩系泥质砂岩；Ⅱ级阶地为第四系中更新统(Q2al)粉质黏土与圆砾土，下伏基岩为白垩系泥质砂岩。
桥址区北岸地形起伏较大，未发现滑坡等不良地质现象，但6号墩、7号墩、8号墩不同程度的存在岩溶工程地质问题。根据勘察结果，桥址区岩溶埋藏条件为覆盖型，但地下洞穴系统未形成，岩溶中等发育。钻探揭露岩溶主要分布于7号墩，分布范围在标高－12m～－19m之间，溶洞高度为0.5～0.6m，总溶洞率为0.61％，总岩溶率为1.75％。此外在弱风化砾岩与弱风化页岩岩体中未发现有岩溶分布。
1.3 施工方案的选择
大桥建设合同工期为2006年5月至2008年10月,共计30个月。为满足统一铺架的要求,主桥线下及两岸引桥下部主体结构必须在2008年7月前完成,即主桥工期27个月。因前期征地拆迁等各种因素的影响,该桥实际于2006 年9月10日才被正式批准开工。此工程铺架工期必须保证,主墩基础必须在2006～2007年之间的枯水期内完成并能形成连续的作业条件。因此,方案应充分考虑工期要求,既要安全可靠,又必须简捷、快速方便。
设计单位在指导性施工组织设计中建议主墩基础采用插打钢板桩施工,此方案虽方便快捷，但河床覆盖层浅，河水深，不利于钢板桩插打支护及平台的安全稳定。通过比对研究，确定了采用双臂钢围堰的方案施工。该方案采用整体拼装，分段焊接大大的增强了可操作性和安全性，满足了施工的要求。
1.4 方案的实施
1.4.1 总体施工方案
钢围堰在钢结构加工场（委外）分块加工制造，然后经水运运至主墩旁，由50t吊船逐块吊起在墩位基础处的钢围堰组拼平台上组拼，电焊成型；再由吊挂结构吊起围堰脱离组拼平台，拆除围堰下沉相碰的平台杆件，然后下放围堰至自浮水面；往围堰隔舱内灌混凝土，使其刃脚落入河床覆盖层，继续灌混凝土并配合围堰内吸泥使围堰下沉至设计标高。
根据水文资料及工期安排，钢围堰施工主要在10月～12月，施工水位初步定为30m，围堰顶比施工水位高1m，标高为31m，围堰底落入河床面以下约1.5m，标高为20.5m。围堰总高度为10.5m。钢围堰立面布置为：底节（第一节）7m高，为双壁型，第二节3.5m高，为单壁。根据受力情况，围堰内设置支撑框梁，形成密闭的防水结构。7号墩围堰外形尺寸约为Φ22.8m ，8号墩围堰外形尺寸约为Φ24.5m。
施工步骤：施工准备（筑岛修便道至6号墩、9号墩，建下河码头，钢围堰加工）→组拼导向船与导向架→定位导向船→插打定位钢护筒（6根）→安装定位钢护筒之间的联结系与施工平台分配梁→将导向架下落到施工平台分配梁上，退出导向船→延伸导向架→插打其他钢护筒并连成整体→以导向架为施工平台，安装钻机钻孔→浇筑桩基水下混凝土→以施工平台作为围堰组拼平台拼装钢围堰→接高支撑钢护筒→在支撑钢护筒上安装围堰起吊支架及起吊系统→起吊围堰，拆除与围堰下沉相碰的组拼平台构件→下沉钢围堰→封底→抽水施工承台。
1.4.2 钻孔桩施工
（1）施工准备工作：完成南岸筑岛至9号墩、北岸筑岛至6号墩、下河码头、便道等先期工作；
（2）组拼导向船与导向架：利用50吨吊船将导向船与导向架先组拼成整体；
（3）定位导向船：用拖轮将导向船、导向架整体托至设计位置，抛锚固定；
（4）插打定位钢护筒：钢护筒按设计图在钢结构场加工制造，经下河码头船运至墩位，利用50t吊船配合中-250型振动打桩机先插打6根钢护筒作，并连接为整体作为定位钢护筒；
（5）将导向架下落到施工平台分配梁上，退出导向船，延伸导向架，插打其他钢护筒并连成整体，以导向架平台作为钻孔施工平台及围堰组拼平台；
（6）钻孔、浇筑桩基水下混凝土：在施工平台上安装钻机，用旋转钻机钻孔，用导管法浇注桩基水下混凝土。
为加快施工进度,高峰期平台上共布置了大扭矩旋转钻机及普通冲击钻机共计达7 台之多,于200６年８月２０日开钻,至200６年９月３０日全部水封完毕,仅用时４０d 就完成了１４ 根长度42m ,入岩达22m 左右的Φ2. 5m 钻孔桩,提前达到了预期的目标。全部桩基经小应变及超声波两种方法检测均判定为Ⅰ类桩,优良率达100 %。
1.4.3 承台施工
（１）起吊围堰，拆除与围堰下沉相碰的组拼平台构件，利用桩基钢护筒作定位导向，放松吊挂逐步下放围堰，围堰着河床后，通过在围堰内吸泥、加压等办法使围堰到达设计标高；
（２）封底：围堰下沉到位，经清基检查合格后，进行围堰封底，封底采取垂直导管法灌注水下C20混凝土封底；
（３）钢护筒割除、清淤：围堰内水抽干后，对漏水部位进行堵漏处理，测量放出桩顶高程，放出钢护筒的切割线，混凝土顶面以上割除钢护筒；钢护筒割除过程中，同时人工清除封底砼表面浮渣；高于设计顶标高部分用风镐凿除，低于设计顶面标高部分，用砼找平；钢护筒割除完毕，桩头高于设计标高的混凝土用风镐凿除，桩头处理好后，进行桩基混凝土质量检测，合格后，安装承台钢筋；
（４）钢筋、混凝土工程：按常规及大体积混凝土施工方法施工。
水中墩承台施工工艺框图
1.4.4 施工工期安排及保证措施
7号主墩基础及下部构造施工从2006年8月1日起至2007年4月13日完成墩身施工结束，共计176天。
主要控制工期的工序为桩基础钻孔及钢围堰组拼下沉，为保证工期按时完成，制定如下措施：
（1）细化施工工序，制定重点工序的施工细则，对参与施工的所有人员进行技术与安全交底，工作落实到人；
（2）加强对机械设备的检查，确保机械设备工作状态良好，必要时可增加重点工序设备数量，如旋转钻机等；
（3）加强与海事、航道等部门的协调工作，确保在不影响通航的情况下，水上施工不受外界干扰；
（4）保证足够的材料储备，不发生停工待料现象。
1.4.5 施工安全注意事项
（1）按照最不利荷载情况，对围堰进行设计，各项指标达到要求。
（2）对已沉钢护筒和平台，要做好防护措施，加强管理。
（3）大型施工设施如钢围堰、起吊钢围堰吊架须经检查合格办理签证后方可使用。
（4）钢围堰内外侧设置脚手架、梯子、脚手板、搭设应牢固可靠。
（5）在围堰四周上设置必要的临时措施；使用信号灯、旗以明示，设若干浮标，配置限航标志设施，发布限航通告。
（6）大型构件的起吊、拖运、安装施工前，要掌握当天的天气预报，选择在风浪较小的天气状态下进行作业。
（7）加强个人劳动保护工作，上甲板作业必须穿好救生衣，人行通道，施工平台设置栏杆，外挂安全网。
（8）用电规范化，临时线路均架空、稳固，配电箱加盖锁盖。
（9）配置足够的水上救生设施和消防设施。
2 总结
该大桥因水文地质条件复杂、施工难度及风险大, 工程工期紧,其基础施工能够在较困难的条件下提前达到预计目标,为后续工程赢得宝贵的施工时间,完全得益于施工方案的成功。该方案针对实际工程条件,极好地把握住了施工的关键环节,以常规的设备及工程手段解决了一系列的施工难题。对于复杂条件下的水文地质桥梁基础施工,认真细致准确地掌握和分析资料,从资料中找出规律性和关键控制点, 合理地确定施工方案,有针对性地采取工程施工措施,既可有效地降低施工风险,又能增加工程效益。