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沪宁城际铁路股份有限公司 210042
摘要：近年来，随着我国铁路建设的迅速发展，桥梁建设也取得了巨大成就。深水基础是大跨度桥梁施工的关键，施工技术复杂，投入的设备多，对整个桥梁造价影响甚大。本文以沪通铁路站前工程太安特大桥102#墩桥梁工程钢围堰加钻孔灌注桩基础为例，深入分析了铁路桥梁深水基础的施工，供今后类似工程借鉴。
关键词：铁路桥梁；深水基础；钻孔灌注桩；钢围堰
1 引言
铁路桥梁技术发展相对较早，桥梁深水基础技术从 20 世纪 50 年代开始发展至今，已进入国际先进水平。从己建成工程的基础形式看，可以粗略地将其划分为三个发展阶段：一是管桩及混凝土桩基础，二是沉井和钻孔桩基础，三是复合基础。拉森钢板桩作为一种新型建材，在建桥围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时作挡土、挡水、挡沙墙；在码头、卸货场作护墙、挡土墙、堤防护岸等，工程上发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。所以它在我国铁路桥梁深水基础中应用最为普遍。
2工程概况
2.1工程总体概况
沪通铁路站前工程太安特大桥102#墩、103#墩桥梁工程，工程地点位于上海市嘉定区娄塘镇，跨越新浏河。浏河为V级航道，最高通航水位1.85m，要求通航净宽50m、净高5m，与铁路交角45°，交叉水域河面宽123m、河底标高-3.63m。
2.2设计概况
设计采用60m+100m+60m连续梁跨越浏河，其102#、103#主墩位于浏河航道内，设计为水中墩。102#墩设计为群桩基础，桩基直径1.5m，桩长95m，桩顶高程-11.479m；承台设计为两级承台，一级承台尺寸为14.3m×14.3m×4m，顶面高程-7.379m；二级承台尺寸为8.3m×8.3m×2m，顶面高程-5.479m；墩柱设计为直径5.5m圆形墩柱，墩高13.35m；墩位处实测河床高程-4.13m。
3 施工工艺
3.1 栈桥架设
涉水桥梁基础施工前需做好人员通行、材料运输及作业机械运转通道的建设，通常采取水上运输船只或搭建临时栈桥的方式来实现。与船只运输相比，临时栈桥不受风浪、水位涨落的影响，因此应用较为广泛。同时，栈桥还可兼做水上施工平台，为以后的钢围堰及钻孔灌注桩施工奠定技术保证和安全保证。栈桥的上部结构形式，理论上可以采用任何结构形式，但出于施工快捷及拆除方便的需要，一般采用便于拼装的结构形式，如桁架梁、钢箱梁等；栈桥下部结构普遍采用施工与拆除较为方便的钢管桩基础形式。栈桥施工工序主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面铺装三部分组成。栈桥基础施工采用履带吊配合打桩锤振打钢管桩；主桁采用在后方场地内拼装分组桁架，运至现场利用吊车组拼成整体；桥面施工采用在后方将桥面分块加工成标准化模块，由车辆运输到位后吊装架设。
3.2 钢围堰施工
所谓围堰，就是在修筑地下和水中构筑物时，所做的临时围护结构，把水隔开，防止水和土石进入构筑物的修建位置，以便在围堰内进行基坑开挖和基础施工。围堰按材质进行分类，可分为木围堰、混凝土围堰和钢围堰等，其中钢围堰由于材料本身的强度高，能抵抗外侧的水土压力，所以更适合于深水基础施工，因而近年来广泛地运用于铁路跨水桥梁深水基础施工中。
本工程中的102#墩钢围堰设计由拉森（U型）FSP-VL型钢板桩、工字钢围檩及钢管内支撑组成，FSP-VL型钢板桩宽度为50cm，厚度为20cm。考虑到承台施工的作业空间，围堰尺寸每边比承台大1.35m，则围堰平面尺寸为17.0×17.0m。共使用FSP-VL型钢板桩136根，单根钢板桩长度24m。钢板桩围堰顶高程为3.0m，钢板桩打入河床底以下16.87m。
钢板桩围堰内共有三道内支撑及围檩，由上至下分别为第一层、第二层、第三层。第三层内支撑下缘距承台顶面50cm，第三层与第二层内支撑及围檩间中心间距310cm，第一层与第二层内支撑及围檩间中心间距390cm。
3.3 钻孔灌注桩基础施工
3.3.1 水上工作平台
水上施工平台是为钢护筒竖立埋设、钻机钻孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭设的，分为固定工作平台和浮动工作平台两种。浮动工作平台即利用浮体（船舶、浮箱）组成工作船，在其上搭设平台，再于平台上安装沉桩设备，水中桩基施工的全部作业均在此平台上完成。浮船式平台自重轻，易拆装，水陆运输均很方便，缺点是它在沉桩全部作业过程中均受水位升降、水流速度的影响而浮动，作业时需严格控制其倾斜度才能保证沉桩的质量，所以，它的使用有较大的局限性；固定工作平台以钢管桩受力为主，钢护筒受力为辅，并依靠钢管桩间多道纵横向联结来保证其整体稳定，平台平面尺寸根据主墩承台的大小及施工作业需要而定，为钻孔桩本身施工和承台套箱围堰拼装、下沉提供宽阔的作业面。水上钻孔平台通常采用与栈桥相同的结构，可与栈桥同步搭设。
3.3.2 钢护筒埋设
施工工序为先在工作平台安装钢护筒导向架，接着用振动锤振沉护筒，当护筒底部落床精确定位后，在水面用角钢和围堰壁焊接临时固定。
护筒全部安放就位后，护筒之间再次用型钢加固，使全部护筒连成整体。
水上工作平台架设和钢护筒埋设对水环境的影响与栈桥钢管桩的影响相似，都是水下基础打入及拔出引起周边河床泥沙上浮，造成局部水体浑浊。
3.3.3 钻孔
进行钻孔作业前，需先进行泥浆的制备，然后根据不同情况选择正循环钻进或反循环钻进成孔，整个钻孔过程包括冲击钻进，冲抓钻进，回转转进等步骤，均在钢护筒内进行。泥浆是钻孔灌注桩施工中的重要施工材料之一，起着平衡井壁压力、冷却钻头、悬浮钻渣以及保护孔壁等作用。
在钻孔钻进过程中，钻渣与泥浆混合物从孔内被砂石泵吸出，经过过滤砂滤去颗粒较大的钻渣或中、细砂颗粒后流入排浆槽内，从排浆槽流入沉淀池中，通过沉淀池对泥浆进行自然沉淀后，经沉淀池与储浆池的连接口中流入储浆池，再从储浆池利用泥浆泵送入泥浆旋流器中，滤掉特细的粉细砂颗粒，然后返回孔内。
3.3.4 清孔及吊放钢筋骨架
钻孔钻至设计标高后便开始清孔，此时将钻头提离孔底 30 cm 左右空转，然后根据泥浆比重情况，泵入相对密度和含砂率较小的泥浆或清水，直到孔内的泥浆比重达到 1.05 ～ 1.2，含砂率小于 4%。然后将符合工程质量要求的整体制作或分节制作的钢筋骨架，用机械设备吊放进已经清孔的钻孔内。钢筋笼骨架上端应设置四根吊环上穿钢管，定位于钻机平台上，以保证有足够长度的钢筋嵌入系梁中。
3.3.5 灌注水下混凝土
所谓混凝土灌注即将符合设计配比要求的混凝土拌和物，通过刚性导管进行灌注。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔口返水情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除，保持导管的合理埋深。在水下混凝土灌注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，防止污染水体。
4 结束语
随着交通建设的不断发展，铁路的需求量不断的加大，桥梁建设过程中对跨度的要求，大跨度的桥梁建设也是在不断地创新，由最初的水中沉箱、沉井基础发展到了管桩基础以及各种组合的基础建设，而且国内在采用的桥梁建设中大部分都采用的是大直径的钻孔灌注桩的施工方法，往往也是采用扩孔的方法来进行的，直径可达到3～4m，这也标志着桥梁基础工程施工技术得到了很大的发展。钻孔灌注桩的施工过程中还应根据现场的位移以及沉降的观测来进行施工，保证桩基在规定的范围内综合混凝土施工，提高工程施工质量。
参考文献：
[1] 黄宏伟，张冬梅，徐凌等.国内外桥梁深基础形式的现状[J].公路交通科技，2002（4）：60 - 64.
[2] 刘自明.桥梁深水基础[M].北京：人民交通出版社，2003
摘要：近年来，随着我国铁路建设的迅速发展，桥梁建设也取得了巨大成就。深水基础是大跨度桥梁施工的关键，施工技术复杂，投入的设备多，对整个桥梁造价影响甚大。本文以沪通铁路站前工程太安特大桥102#墩桥梁工程钢围堰加钻孔灌注桩基础为例，深入分析了铁路桥梁深水基础的施工，供今后类似工程借鉴。
关键词：铁路桥梁；深水基础；钻孔灌注桩；钢围堰
1 引言
铁路桥梁技术发展相对较早，桥梁深水基础技术从 20 世纪 50 年代开始发展至今，已进入国际先进水平。从己建成工程的基础形式看，可以粗略地将其划分为三个发展阶段：一是管桩及混凝土桩基础，二是沉井和钻孔桩基础，三是复合基础。拉森钢板桩作为一种新型建材，在建桥围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时作挡土、挡水、挡沙墙；在码头、卸货场作护墙、挡土墙、堤防护岸等，工程上发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。所以它在我国铁路桥梁深水基础中应用最为普遍。
2工程概况
2.1工程总体概况
沪通铁路站前工程太安特大桥102#墩、103#墩桥梁工程，工程地点位于上海市嘉定区娄塘镇，跨越新浏河。浏河为V级航道，最高通航水位1.85m，要求通航净宽50m、净高5m，与铁路交角45°，交叉水域河面宽123m、河底标高-3.63m。
2.2设计概况
设计采用60m+100m+60m连续梁跨越浏河，其102#、103#主墩位于浏河航道内，设计为水中墩。102#墩设计为群桩基础，桩基直径1.5m，桩长95m，桩顶高程-11.479m；承台设计为两级承台，一级承台尺寸为14.3m×14.3m×4m，顶面高程-7.379m；二级承台尺寸为8.3m×8.3m×2m，顶面高程-5.479m；墩柱设计为直径5.5m圆形墩柱，墩高13.35m；墩位处实测河床高程-4.13m。
3 施工工艺
3.1 栈桥架设
涉水桥梁基础施工前需做好人员通行、材料运输及作业机械运转通道的建设，通常采取水上运输船只或搭建临时栈桥的方式来实现。与船只运输相比，临时栈桥不受风浪、水位涨落的影响，因此应用较为广泛。同时，栈桥还可兼做水上施工平台，为以后的钢围堰及钻孔灌注桩施工奠定技术保证和安全保证。栈桥的上部结构形式，理论上可以采用任何结构形式，但出于施工快捷及拆除方便的需要，一般采用便于拼装的结构形式，如桁架梁、钢箱梁等；栈桥下部结构普遍采用施工与拆除较为方便的钢管桩基础形式。栈桥施工工序主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面铺装三部分组成。栈桥基础施工采用履带吊配合打桩锤振打钢管桩；主桁采用在后方场地内拼装分组桁架，运至现场利用吊车组拼成整体；桥面施工采用在后方将桥面分块加工成标准化模块，由车辆运输到位后吊装架设。
3.2 钢围堰施工
所谓围堰，就是在修筑地下和水中构筑物时，所做的临时围护结构，把水隔开，防止水和土石进入构筑物的修建位置，以便在围堰内进行基坑开挖和基础施工。围堰按材质进行分类，可分为木围堰、混凝土围堰和钢围堰等，其中钢围堰由于材料本身的强度高，能抵抗外侧的水土压力，所以更适合于深水基础施工，因而近年来广泛地运用于铁路跨水桥梁深水基础施工中。
本工程中的102#墩钢围堰设计由拉森（U型）FSP-VL型钢板桩、工字钢围檩及钢管内支撑组成，FSP-VL型钢板桩宽度为50cm，厚度为20cm。考虑到承台施工的作业空间，围堰尺寸每边比承台大1.35m，则围堰平面尺寸为17.0×17.0m。共使用FSP-VL型钢板桩136根，单根钢板桩长度24m。钢板桩围堰顶高程为3.0m，钢板桩打入河床底以下16.87m。
钢板桩围堰内共有三道内支撑及围檩，由上至下分别为第一层、第二层、第三层。第三层内支撑下缘距承台顶面50cm，第三层与第二层内支撑及围檩间中心间距310cm，第一层与第二层内支撑及围檩间中心间距390cm。
3.3 钻孔灌注桩基础施工
3.3.1 水上工作平台
水上施工平台是为钢护筒竖立埋设、钻机钻孔、灌注水下混凝土等施工需要而搭设的，分为固定工作平台和浮动工作平台两种。浮动工作平台即利用浮体（船舶、浮箱）组成工作船，在其上搭设平台，再于平台上安装沉桩设备，水中桩基施工的全部作业均在此平台上完成。浮船式平台自重轻，易拆装，水陆运输均很方便，缺点是它在沉桩全部作业过程中均受水位升降、水流速度的影响而浮动，作业时需严格控制其倾斜度才能保证沉桩的质量，所以，它的使用有较大的局限性；固定工作平台以钢管桩受力为主，钢护筒受力为辅，并依靠钢管桩间多道纵横向联结来保证其整体稳定，平台平面尺寸根据主墩承台的大小及施工作业需要而定，为钻孔桩本身施工和承台套箱围堰拼装、下沉提供宽阔的作业面。水上钻孔平台通常采用与栈桥相同的结构，可与栈桥同步搭设。
3.3.2 钢护筒埋设
施工工序为先在工作平台安装钢护筒导向架，接着用振动锤振沉护筒，当护筒底部落床精确定位后，在水面用角钢和围堰壁焊接临时固定。
护筒全部安放就位后，护筒之间再次用型钢加固，使全部护筒连成整体。
水上工作平台架设和钢护筒埋设对水环境的影响与栈桥钢管桩的影响相似，都是水下基础打入及拔出引起周边河床泥沙上浮，造成局部水体浑浊。
3.3.3 钻孔
进行钻孔作业前，需先进行泥浆的制备，然后根据不同情况选择正循环钻进或反循环钻进成孔，整个钻孔过程包括冲击钻进，冲抓钻进，回转转进等步骤，均在钢护筒内进行。泥浆是钻孔灌注桩施工中的重要施工材料之一，起着平衡井壁压力、冷却钻头、悬浮钻渣以及保护孔壁等作用。
在钻孔钻进过程中，钻渣与泥浆混合物从孔内被砂石泵吸出，经过过滤砂滤去颗粒较大的钻渣或中、细砂颗粒后流入排浆槽内，从排浆槽流入沉淀池中，通过沉淀池对泥浆进行自然沉淀后，经沉淀池与储浆池的连接口中流入储浆池，再从储浆池利用泥浆泵送入泥浆旋流器中，滤掉特细的粉细砂颗粒，然后返回孔内。
3.3.4 清孔及吊放钢筋骨架
钻孔钻至设计标高后便开始清孔，此时将钻头提离孔底 30 cm 左右空转，然后根据泥浆比重情况，泵入相对密度和含砂率较小的泥浆或清水，直到孔内的泥浆比重达到 1.05 ～ 1.2，含砂率小于 4%。然后将符合工程质量要求的整体制作或分节制作的钢筋骨架，用机械设备吊放进已经清孔的钻孔内。钢筋笼骨架上端应设置四根吊环上穿钢管，定位于钻机平台上，以保证有足够长度的钢筋嵌入系梁中。
3.3.5 灌注水下混凝土
所谓混凝土灌注即将符合设计配比要求的混凝土拌和物，通过刚性导管进行灌注。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔口返水情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除，保持导管的合理埋深。在水下混凝土灌注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，防止污染水体。
4 结束语
随着交通建设的不断发展，铁路的需求量不断的加大，桥梁建设过程中对跨度的要求，大跨度的桥梁建设也是在不断地创新，由最初的水中沉箱、沉井基础发展到了管桩基础以及各种组合的基础建设，而且国内在采用的桥梁建设中大部分都采用的是大直径的钻孔灌注桩的施工方法，往往也是采用扩孔的方法来进行的，直径可达到3～4m，这也标志着桥梁基础工程施工技术得到了很大的发展。钻孔灌注桩的施工过程中还应根据现场的位移以及沉降的观测来进行施工，保证桩基在规定的范围内综合混凝土施工，提高工程施工质量。
参考文献：
[1] 黄宏伟，张冬梅，徐凌等.国内外桥梁深基础形式的现状[J].公路交通科技，2002（4）：60 - 64.
[2] 刘自明.桥梁深水基础[M].北京：人民交通出版社，2003