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摘要：望东长江公路大桥45#索塔墩位处基岩裸露，水深12~22.2m，最大倾斜坡度达26°，钢围堰定位着床后，为抵抗钢围堰封底混凝土浇筑过程中混凝土对钢围堰的侧滑力，确保钢围堰的整体稳定性，故在钢围堰钢箱内设置6根锚桩。本文以望东长江公路大桥为例，详细介绍了大倾角裸岩高低异形刃脚钢围堰定位抗滑技术
关键词：大倾角；裸岩；高低异形刃脚钢围堰；定位抗滑技术
1、望东长江公路大桥概况
望东长江公路大桥主桥采用78+228+638+228+78=1250m的PK箱组合梁斜拉桥，大桥南岸索塔（45#墩）基础采用高桩承台结构形式，承台为 47m×25m 切除四角的矩形，高8m。索塔基础采用32根Φ3.0m钻孔灌注桩，桩基呈梅花型布置，桩长26m。45#墩位处河床为裸露中风化灰岩，总体从岸侧向江心侧倾斜，最大坡度约26°，由于支撑岩面高低起伏，为裸露岩面，采用高低异形刃脚钢围堰施工基础。钢围堰为罕见的“高低异形刃脚”，长50.4米、宽17—27米，侧卧高度28.4米。
2 锚桩施工方案
2.1锚桩渡洪计算
在钢围堰钢箱内设置了6根锚桩，围堰设计顶标高为+17m，当外部洪水水位达到百年一遇+20.61m，围堰内处于非抽水施工状态，此时，要求围堰的抗滑移能力最高。下面计算工况为外部水位涨至+20.61m时，最大水流速达2.1 m/s，计算围堰在锚桩和围堰摩阻力（但不考虑封底混凝土与河床的锚合作用）共同作用下的抗滑移能力。
2.1.1、水流力计算：
依据《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004水流力计算公式 ，
式中 ——钢围堰形状系数，取1.3；
——钢围堰阻水面积，钢围堰迎水面边长28.4m，河床底标高取平均高度-7.5m，水位取+20.61m，水深20.61+7.5=28.11m；
——设计流速取最大流速2.1m/s。
钢围堰水流力FW=2332.72KN，作用点位于水位线以下0.3倍水深处，河床底标高取平均高度-7.5m，水位取+20.61m，0.3倍水深处=20.61-（20.61+7.5）*0.3=12.177m即标高=+12.177m。
2.1.2、围堰自重在倾斜面上的分力：
钢围堰内部在不排开水的体积下自重最重，即钢围堰内不抽水，不在水中产生浮力，此时钢围堰重约1900T，则
横桥向方向河床岩面整体倾斜约α横=arctan（10/50.4）=11.22°；
纵桥向方向河床岩面整体倾斜约α横=arctan（10/28.4）=19.4°；
①、重力沿河床岩面水平分力的合力计算。
重力沿横桥向方向河床岩面水平分力F横1=G•sinα横1= G•sin11.22°=1900×0.1946=369.7T=3697KN。
重力沿纵桥向方向河床岩面水平分力F纵1=G•sinα纵1= G•sin19.4°=1900×0.3322=631.1T=6311KN。
重力沿岩面水平分力的合力F合力1=（F横12+F纵12）1/2=（36972+63112）1/2=7314.1KN
②、重力沿河床岩面竖直分力的合力计算。
重力沿横桥向方向河床岩面竖直分力F横2=G•cosα横2= G•cos11.22°=1900×0.9809=1863.7T=18637KN。
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重力沿纵桥向方向河床岩面竖直分力F纵2=G•cosα纵2= G•cos19.4°=1900×0.9432=1792.1T=17921KN。
重力沿岩面竖直分力的合力F合力2=（F横22+F纵22）1/2=（186372+179212）1/2=25855.4KN
钢围堰与岩面结合摩阻力为f=μN =0.31×25855.4=8015.17KN
2.1.3、锚桩抗滑移计算
由上述计算可得：
①水流力F水流力=2332.72KN；
②围堰自重在倾斜面上的分力的合力F合力1=7314.1KN；
③钢围堰与岩面结合摩阻力f=688.54t=8015.17KN；
沿横桥向为水流力方向，按最不利考虑，最大水流力方向与岩面倾斜方向一致，则最不利工况组合为①+②-③=2332.72+7314.1-8015.17=1631.65KN，由6根锚桩共同承担，分配到每根锚桩F=1631.65/6=271.9KN。
2.1.4、计算结果
钢管混凝土C25最大拉应力0.73MPa< ft=1.23 MPa；Q235材质最大组合应力25MPa< σ=188.5 MPa；模型最大变形0.37mm，由此可得出，锚桩在洪水期结构强度设计值较低，安全储备较高，锚桩在洪水期受力满足施工要求。
2.2锚桩施工
2.2.1锚桩钻孔施工
锚桩钻孔施工在钢围堰着床后实施。利用钢围堰顶口2.5m高挡水板，在钢围堰顶口设置操作平台，用浮吊吊装12t重JK-1800（卷扬机8t）冲击钻至钻孔平台上，从钢箱内下放φ1.0m钢管桩至河床，然后冲击钻就位用φ0.9m钻头开始冲孔，钢管桩跟进1m，冲孔深度为入岩5m，即冲孔深度不小于钢管桩跟进深度加4m锚固深度。
为了保证锚桩混凝土灌注时混凝土能将钢箱和锚桩浇筑成一个整体，采取在锚桩成孔后在钢管桩内下放6m长梯子至孔底，潜水员从钢管桩内在河床岩面以上1.5处切割钢管桩，将切割的上节钢管桩吊离现场。潜水员再次进入钢箱内，在锚桩钢护筒切割的顶口焊接封闭环板，以防锚桩混凝土外流。
在冲击钻钻进过程中，采用气举反循环进行清孔及时排出钻渣。待成孔并清孔完成后，通过浮吊提升锚桩钢筋笼进行钢筋笼的下放。钢筋笼下放完成之后下放灌注导管，按照正常的水下混凝土灌注工艺进行锚桩混凝土的灌注。钢围堰锚桩施工时共布置3台冲击钻机，经过2个循环完成6根锚桩的钻孔施工。单个锚桩施工时间计划3天完成，6根锚桩两个轮次6天施工完毕。钻机的布置原则为相邻两根锚桩不同时进行钻孔施工。在钢围堰+13.4m处的内支撑钢管上沿着围堰顶口挡水板边缘铺设I36a工字钢加上钢围堰顶口的1.5m宽度或2.5m的挡水板作为钻孔施工平台。
2.2.2钢筋笼下放、锚固混凝土浇注
锚桩冲孔完成后，浮吊吊装加工好的钢筋笼下放至孔底。钢筋笼是锚桩抗剪的主要受力结构，钢筋笼直径0.75m，长度8.5m，由12根φ20mm主筋、φ20mm圆形内支撑（间距2.5m）、φ10mm螺旋箍筋等组成，钢筋笼在底部1.5m高度范围内加工成锥形，钢筋笼底口直径0.4m，便于钢筋笼顺利下放。
锚桩混凝土采用C25水下混凝土，采用刚性导管法灌注。根据孔深（孔底到钢围堰顶口的距离）确定所需导管长度。导管下放完成后，吊装大料斗与导管顶口连接紧密牢固。混凝土通过砼罐车运输至施工平台，然后用3m3料斗通过浮吊提升直接倒入7m3大料斗内。
3 结语
望东长江公路大桥在长江水域大倾角裸岩面进行钢围堰锚桩施工，既可以防止钢围堰整体向江心侧的滑移，又能起到提供抗拔力防止钢围堰整体上浮。采用三台钻机二轮钻孔施工，加快了施工进度，节约工期，同时也为项目节约了成本，为今后类似环境施工起到一定的推广作用。
参考文献：
[1]《铁路标准设计》2006年04期 作者：王引富，采用高低刃脚和定位桩的双壁钢围堰施工技术
[2]《国防交通工程与技术》2005年第1期 作者：林仁坤，高、低刃脚及定位支撑桩在深水基础双壁钢围堰中的应用
[3]《城市建设理论研究》2011年第29期 作者：孙溢科 陈文锦，浅析三干河大桥超大型双壁钢围堰水下定位钻孔灌注桩施工技术
作者简介：
陈亮，男，1980年11月出生，本科。
论文作者:陈亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2017/12/28
标签：围堰论文; 河床论文; 分力论文; 混凝土论文; 钻孔论文; 钢筋论文; 重力论文; 《基层建设》2017年第28期论文;