中国葛洲坝集团基础工程有限公司湖北宜昌443002
摘要：在桥梁水中群桩基础筑岛法施工中，通过采用大直径钢波纹管分流方式，很好地解决了狭窄河道筑岛围堰施工造成的水位雍高、对河床冲刷的问题；同时通过钢波纹管具有强度高、施工方便、工期短等优点。本文结合拉林铁路LLZQ-7标6座跨雅鲁藏布江特大桥的施工特点，具体介绍了大直径钢波纹管导流施工技术，供类似工程参考借鉴。
关键词：大直径钢波纹管导流技术；筑岛法施工；应用
1.工程概况
新建川藏铁路拉萨至林芝段站前工程LLZQ-7标位于西藏山南地区加查县境内，标段全长26.7km。项目共有6座跨雅鲁藏布江特大桥，桥梁水中墩基础全部为大直径群桩基础，桩基础施工全部采用筑岛法施工。
本文以6座桥中的加查1号特大桥作为工程范例进行研究，该桥桥址地形地貌及地质条件最为复杂。加查1号桥全长1135.39m，桥梁孔跨布置为8×32m+（44+80+44）m连续梁+21×32m。本桥为跨雅鲁藏布江而设，设计行车速度160m/h；桥墩采用单线圆端形桥墩，下部结构基础为群桩基础。
该桥桥址处江面宽约150m，水流湍急，卵石、漂石河床，枯期测时最大水深约9m。桥址处地形相对高差较大，属高原河谷地貌。本桥9号、10号墩为连续梁主墩，位于雅江河道中，桥梁基础采用筑岛法进行桩基施工。
2.水中群桩基础筑岛法施工导流技术研究的意义
现有的桥梁施工中，关于水中筑岛施工的研究已有不少，但因水中筑岛而引起的河道龙口水位抬高问题，将会极大的增加筑岛的工程量；同时，有的河床比较狭窄，在河床中筑岛会进一步占用河床，导致水流流速增大，会增大对河床和河岸的冲刷，还会危及围堰的安全稳定，对河道的原始形态造成破坏。以往的施工研究大多为确保安全，在增加筑岛安全性，提高岛体抗冲刷能力方面采取一定的措施，如加强岛体周边防护及加高岛体等措施。这些措施虽能保证安全，但工程量大、施工困难也不利于环保，所以无论从工程本身的安全方面还是在环境保护方面都应该避免此种情况的发生。
因此研究一种导流技术，减小河床水流对岛体的直接冲刷破坏作用显得尤为重要。本文通过研究比选，在拉林铁路桥梁筑岛施工中通过采用埋设大直径钢波纹管在岛体间进行分流水流，减少筑岛形成的丁字坝导致的江水涡流及分散龙口处的集中水流，取得较好的效果。
3.水中群桩基础筑岛法施工中大直径钢波纹管导流技术的研究
（1）导流技术方案研究
为减小筑岛后水流对岛体及河床的冲刷及破坏作用，需选择一种可以分散水中筑岛施工中龙口的过流量，做到有效避免因集中过流时流速增大对河床、河岸的冲刷。通过研究，为保证岛体的安全，采取降低河道水流主动冲刷作用的方法较为可靠，且经济合理。降低河道水流主动冲刷的方法，可采取在筑岛施工时岛体间预留明渠或预埋暗管的方式分散水流，降低冲刷。
（2）钢波纹管导流技术研究
在两座筑岛之间埋设直径4m的钢波纹管，并结合中间河道过水；降低了由于水中筑岛而引起的上游水位高，减少了筑岛的施工量；分散过流有效避免的集中过流时流速增大对河床、河岸的冲刷；同时波纹管具有适应地基与基础变形的能力，可以解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题。钢波纹管现场安装简便，孔径大，导流效果好，该方法经济合理。
（3）波纹管施工工艺
波纹管的施工工艺为挖基→施工放样→基础垫层填筑→管身安装→涵背回填→洞口铺砌及护坡防护。
本工程由于水中桩基础施工采用的是筑岛方案，所以先向江中抛填土石，形成桩基施工的填筑平台，然后再进行开挖埋设波纹管。钢波纹管涵是一种柔性结构，它建成后与周围土体形成一种组合结构，共同受力，波纹管涵楔形部及两侧的回填土在施工中要严格控制。
4.波纹管过流及防冲刷计算
本项目水中墩基础施工采用的是利用筑岛作为桥梁桩基施工平台，雅鲁藏布江河床本身就比较狭窄，在河床中筑岛会进一步占用河床，导致河流水位雍高和流速增大，会增大对河床和河岸的冲刷，危及围堰的安全，对河道的原始形态造成破坏，所以无论从工程本身的安全方面还是在环境保护方面都应该避免此种情况的发生。而利用大直径波纹管过流就能够很好的解决这个问题，如加查1号桥在8#与9#之间、10#与11#之间各埋5根直径4m的波纹管，分散水流，有效降低水位雍高。
4.1水位雍高计算
（1）不设波纹管
①筑岛处水位
②筑岛处断面平均水流速度
（2）埋设波纹管
①筑岛处断面平均水流速度
假设波纹管内水流为满流，流速与龙口流速相同，因为：
求解得到筑岛处断面平均水流速度。
②筑岛处水位
4.2冲刷深度计算
（1）埋设波纹管的冲刷水深
①冲刷深度计算依据
河流的冲刷深度主要受水流流速控制，根据《堤防设计规范》（GB50286-2013），平顺护岸冲刷深度可按下列公式计算：
根据设计图纸资料，两桥墩基础地质条件均为卵石、漂石以及千枚岩，卵石的粒径为60～200mm，而粒径大于200mm的则称为漂石，所以综合考虑砂石的粒径取200mm。
③冲刷深度计算
（2）无波纹管的冲刷水深
由计算可知，埋设波纹管也可有效减小河岸的冲刷深度，对保护河岸和工程的安全非常有利。
5.结语
本工程位于高原峡谷区，山高路险，在桥梁水中群桩基础筑岛法施工中，通过采用大直径钢波纹管过流方式，很好地解决了狭窄河道拦河围堰施工造成的水位雍高、对河床冲刷的问题；同时通过钢波纹管与普通混凝土涵管及预留明渠对比分析，钢波纹管具有强度高、施工方便、工期短，导流效果好等优点，采用大直径钢波纹管在桥梁水中基础筑岛法施工中导流作业显著，有效降低筑岛施工安全，且经济合理。
参考文献：
（1）JTG/TD65-04-2007，《公路涵洞设计规则》【人民交通出版社】；
（2）JTG041-2000，《公路桥涵施工技术规范》【S】。
作者简介：龚承强（1979－），男，助理工程师。