张立军
中铁港航局集团桥梁分公司 广州花都 510800
摘要：本文结合拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥地形极为复杂的实际情况，对拱座施工方案深入探讨分析，从围堰填筑、基坑防护、注浆止水、横竖桩开挖等各个方面考虑，多次比选后得出最适用的施工方案，分析了复杂地形条件下拱座施工应该注意的问题，提出了可供施工参考的意见。
关键词：深沟峡谷；复杂地形；钢管拱桥；拱座围堰；支护止水
1、概述
近年来，我国基础设施建设突飞猛进，高速公路、铁路和市政等各类桥梁工程大规模相继建成，使我国的桥梁建设水平逐步进入世界领先水平。其中，有很多跨越峡谷、河流、深沟的桥梁，特别是拱桥，因两侧山体陡峭，自然环境恶劣，拱座施工极为不便。根据不同的地形条件，拱座施工时需采取填筑围堰、搭设平台、注浆止水等多种辅助措施，但实施效果各不相同，因此对特定条件下拱座施工的方案研究显得极为重要。
2、工程概况
2.1桥梁简介
拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥为中承式内倾提篮钢管混凝土拱桥，桥梁全长525.30米，主拱计算跨径430米，矢高112米，矢跨比为1：3.84，采用悬链线拱轴线，拱轴系数2.1，采用内倾角为4.59度的提篮拱结构，拱肋拱顶处中心距为7米，拱脚中心距为25米；采用变桁高拱肋，拱顶和拱脚桁高分别为8.8米和15米，拱脚局部钢管直径1.8米，其余钢管直径1.6米，钢管壁厚为24-52毫米。
藏木雅鲁藏布江特大桥效果图
2.2地理位置
桥址位于桑加峡谷内的藏木水电站库区，距大坝约1.2k米，山高谷深，桥址水深达55米，河床下切较深，两岸施工场地极为狭小，气候极端恶劣，林芝岸有桑加公路，拉萨岸则无道路可前往，交通极为不便。
2.3拱座构造
藏木特大桥拉萨侧下游拱座斜向49度嵌入山体中，截面为19.2*8米，深度12米。其余三个拱座顶部为菱形体，基础为横桩和竖桩形式，拱座底面标高3303米，比最高蓄水位低7米。竖桩向内倾斜4.609度，为截面6米的正方形；斜桩向下倾斜15度，顶部为拱形，另外三面为垂直面，截面为6*6.5米。其中拉萨侧上游竖桩长38米，横桩长29.8米；林芝侧上游竖桩长15米，横桩长18米；林芝侧下游竖桩长30米，横桩长13米。拱座混凝土共计12687立方米。
3、整体方案概述
由于拉萨侧上游侧拱座及林芝侧两个拱座拱脚局部位于水中，拱脚基础标高低于水面标高，需进行回填筑岛以便后续施工。林芝侧拱座位置在蓄水前为弃渣场，弃渣形成的平台坡面较为平缓，故拱座拱座围堰采用自然放坡回填。拉萨侧山体坡度约45度，若采用自然放坡回填，填筑方量约33万立方，将对水电站库区造成影响，因此需先施工挡土板，再进行拱座围堰填筑。在已填筑完成的拱座围堰上，采取挖孔桩的方式进行拱座开挖。
4、拱座施工方案
4.1拱座围堰施工方法
采用隧道出渣和外购石渣等填筑拱座围堰至标高3312米，比藏木水电站最高蓄水位3310米高出2米，比测时最高水位高3308米高出4米。在水位以下部分采用石料进行填筑，水位以上部分采用土石混填，碾压密实。
4.1.1土体稳定性分析
围堰自开始填筑至注浆固结前，所填填料为不稳定状态，有向下滑动的趋势。经相关专业的计算分析，在现状接触面的粘聚力C取0、摩擦角Φ取27 °的假定条件下，围堰在坡比不陡于1：2.75的情况下，计算分析得出整体稳定性系数为1.21，大于规范允许的1.15，土体能够自稳，且不会沿现状地形滑动。
4.1.2林芝侧拱座围堰
林芝侧拱座伸入水中约3-4米，受桑加公路的影响，且拱座范围和周边全部为电站的弃渣，岩石非常松散，冲孔机具和爆破开挖设备需要开设下河便道，并考虑拱座放坡开挖，所以拱座需要整体回填筑岛。筑岛面积根据下河便道、冲孔桩机具摆放、爆破开挖设备和汽车吊进入平台等因素考虑，结合土力学计算，填筑边线离拱脚最边线18米，则定出回填半径约21.48米的筑岛平台。根据顶面范围，结合实际地形的断面图，按照1：2.75的坡度进行放坡，算得围堰底口需向河道中心方向填筑约42米，顺河道方向填筑约74米，平均深度5米，填筑方量为24736米3。
4.1.3拉萨侧拱座围堰
拉萨侧左幅拱座伸入水中约5.5米，需要进行筑岛施工。筑岛面积根据后期的冲孔桩机具摆放，爆破开挖设备和汽车吊进入平台，填筑边线离拱脚最边线14.75米，则定出回填半径约23.45米的筑岛平台。结合实际地形的断面图，若按照1：2.75的坡度进行放坡，算得围堰底口需向河道中心方向填筑约180米，顺河道方向填筑约220米，平均深度20米，填筑方量为332452米3，将对水电站库区造成影响，因此采取先施做挡土防护桩再填土的方案。
（1）以拉萨侧上游拱座最外侧为起点，至挡土防护桩最外侧为15米，此区域作为拱座施工的平台和车辆通行的便道。挡土防护桩采用31根直径为1.5米的冲孔灌注桩，嵌入基岩6米，岩面以上部分的钢护筒直径为1.8米。
（2）选择现状山体标高为3312米的便利位置，在上游拱座的上中下游分别修筑施工平台，自三个工作面开始第一根桩基的施工，同时施工岸边的地锚。待中间的防护桩时候完毕后，再添加第四台钻机，四台钻机同步施工。
（3）挡土防护桩施工时，在桩与桩之间设置阴阳卡（锁扣），阴阳卡采用钢板焊接的角钢截面与T字型截面组合（工36b与[32b组合），并在卡槽内浇筑小石子混凝土，增加其稳定性，同时起到一定止水作用。
（4）钻孔平台采用[14作受力牛腿，工25b作分配梁，上面铺设6毫米厚花纹板；平台两侧设置高度1.2米的栏杆。
（5）为了增强桩基施工平台的稳定性，设置刚性杆与岸边山体连接。刚性连杆在钢结构加工厂提前制造，运送至现场，再用吊机进行整体吊装。
（6）根据检算，需在桩顶设置拉杆，拉杆最大合拉力为1912.5KN，实际按2000KN考虑。岸上设桩基锚，根据检算分析，采用直径1.5米的锚桩，锚固深度不小于4.2米。
4.2竖桩开挖
竖桩施工前，需先进行止水防护桩的施工，再在桩间进行注浆止水，开挖前施工砼冠梁，采取分层潜孔爆破开挖的同时施工内支撑并喷射砼护壁，直至竖桩桩底。
4.2.1防护止水桩
林芝侧下游竖桩长15米，需打47根防护止水桩；上游竖桩长30米，需打45根防护止水桩；拉萨侧上游竖桩长38米，需打48根防护止水桩。全桥共需打140根防护止水桩，均采用直径1.1米的钢筋混凝土桩，嵌入岩层6米深。
防护止水桩立面示意图
4.2.2注浆止水
为防止开挖过程中孔内不断渗水，防护桩施工完后需再其周围进行注浆止水。本工程采用普通水泥-水玻璃双液浆（简称C-S双液浆）作为注浆材料，地质钻机垂直钻孔，袖阀管后退式分段注浆方法进行处理。注浆孔在防护止水桩交界处布置一排，可分区投入多套设备，缩短施工工期。
4.2.3冠梁
为了提高防护止水桩整体性，在外侧桩顶上部施作尺寸为1.25*0.8米钢筋混凝土冠梁，混凝土强度等级为C30。
4.2.4开挖
开挖竖桩基坑，分层安装内支撑至防护止水桩底部。
4.3斜桩开挖
斜井掘进前先清除上方松散碎石，进行挂网喷浆防护。洞口采用超前小导管进行超前支护，掘进后采用打锚杆、挂网片、立钢拱架支护直至完成的基岩为止。为确保安全进洞，洞口段均设置了超前小导管预支护。小导管为φ42×4毫米 热轧无缝钢管，环向间距 40c米。钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于 30c米，平行路线中线布置。斜桩设计倾角15°，所处围岩情况较好，采用垂直掘进一次再水平掘进一次的方法，以利于施工。每循环垂直进尺约2米，横向进尺1米。
4.4砼浇筑
基坑开挖到位检查验收后，从下至上进行混凝土工程施工。混凝土施工按大体积砼分层浇筑。冷却管采用壁厚2毫米，直径φ30毫米的薄壁钢管，每层设2层冷却水管。冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分层分区布置，平面间距按1.5米布置。进水管口设在靠近混凝土中心处，出水口设在混凝土边缘区，每层水管网的进、出水口相互错开布置。
5、结语
藏木雅鲁藏布江特大桥位于西藏自治区山南地区加查县桑加峡谷内的藏木水电站库区内，属于高原高寒地区，且峡谷下切较深，两岸地形复杂，施工场地极为狭小。针对桥位复杂的地理条件和特定的地形地貌，综合考虑方案的安全性、经济性、适用性，以及水保、环保等各方面需求，最终确定了本方案。本施工方案有以下几个难点：
（1）拱座施工所需的围堰填筑和平台搭设受制于藏木水电站库区，施工困难；（2）拉萨侧挡土防护桩处地表为斜向光板岩，冲击钻成孔困难；（3）拱座底面标高低于最高蓄水位7米，最大水头差达15米，止水难度大；（4）竖桩最大开挖深度达47米，支护要求高。
以上难点导致了本方案施工较为复杂，大大增加了施工难度。
本方案为高原高寒地区复杂地形条件下钢管拱桥的施工做出了一些探索，具有一定的推广和借鉴意义。
参考文献：
[1]、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
[2]、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
[3]、《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378-2007
[4]、《水工建筑物岩石基础开挖工程施工规范》DLT 5389-2007
[5]、《堤防工程施工规范》SL260-2014
[6]、《水利水电工程施工规范》SL303-2004
[7]、《爆破安全规程》GB6722-2014
论文作者:张立军
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：围堰论文; 林芝论文; 拉萨论文; 防护论文; 雅鲁藏布江论文; 地形论文; 标高论文; 《基层建设》2016年2期论文;