【摘要】深中通道伶仃洋大桥为（580＋1666＋580）m三跨钢箱梁悬索桥，东、西锚碇均为大型海中重力式锚碇，由于海上施工难度大，安全风险高，2座锚碇均采用筑岛围堰施工。
东锚碇筑岛围堰采用锁扣钢管桩＋工字形板桩组合方案；钢管桩按先上、下游侧，后两侧的顺序，采用YZ－300振动锤施沉；工字形板桩采用起重船起吊并插入相邻锁扣钢管桩，利用DZJ－240振动锤分区、分段施沉；围堰内侧吹填砂，外侧抛填袋装砂护坡。
西锚碇筑岛围堰采用水上地基处理（DCM桩）＋抗浪砂袋围堰＋吹砂填筑＋陆上地基处理（挤密桩）的施工方案；砂垫层抛完后由整平驳船进行水下整平；抗浪砂袋分4层施工，采用水下填充和水上填充2种方法。
该桥锚碇采用2种筑岛围堰施工技术，施工期间结构安全，减小了海上施工风险，提高了施工工效。
【关键词】伶仃洋大桥；悬索桥；海中锚碇；筑岛围堰；锁扣钢管桩；抗浪砂袋；砂垫层；施工技术
1 工程概况深中通道北距虎门大桥约30km，南距港珠澳大桥38km，东接机荷高速，跨越珠江口，西至中山马鞍岛，与规划的中开、东部外环高速对接，实现在深圳、中山及广州南沙登陆。该工程全长约24.03km，其中跨海段长22.39km，采用100km/h设计速度、双向8车道高速公路技术标准，是集“桥、岛、隧、地下互通”为一体的系统集群工程。
深中通道桥梁工程包含2座特大桥，其中伶仃洋大桥为（580＋1666＋580）m悬索桥，门形桥塔高270m，东、西锚碇均为大型海中重力式锚碇。锚碇基础采用8字形地下连续墙＋内衬结构。
大桥桥位区属南亚热带海洋性季风气候区，降水量多且强度大，平均潮差在0.85～1.70m。桥位区附近主要有伶仃洋航道和龙穴南水道，通航等级分别为100000t、5000t，其中龙穴南水道横穿西侧塔锚之间，最近距离不足100m。
2 东锚碇筑岛围堰施工关键技术2.1 东锚碇筑岛围堰东锚碇结构巨大，地处宽阔海域，毗邻10万吨级伶仃洋航道。施工区域多为流塑性淤泥，淤泥层厚、侧向稳定性极差，且该区域台风频繁。经研究，东锚碇采用筑岛围堰施工，将海上施工转为陆上施工。
为快速稳定成岛，东锚碇筑岛围堰采用锁扣钢管桩与工字形板桩组合方案。围堰为直径150m的圆形结构。钢管桩采用Φ2000mm×18mm钢管，桩长38m，中心间距2.95m，共计158根。工字形钢板桩规格为H770mm×80mm，腹板及翼缘板厚14mm。钢管桩通过锁扣与工字形板桩连接，锁扣采用Φ2180mm×14mmC形钢管（见图1）。
图1 东锚碇筑岛围堰锁扣与工字形板桩结构
钢管桩顶部采用矩形钢箱作为围箍结构。围堰内部分3层吹填，吹填高度分别为3，3，2.5m。围堰外侧抛填袋装砂护坡并在其表面抛块石进行防护，采用分级放坡，有效防护宽度约40m（见图2），在围堰内吹填时同步施工围堰外侧防护砂袋，并监测钢管桩围堰变形。
图2 东锚碇筑岛围堰护岸结构立面
2.2 施工关键技术东锚碇筑岛围堰施工流程为：施工准备→锚碇区域清淤施工→砂石垫层施工→塑料排水板施工→锁扣钢管桩施工→工字形板桩施工→钢箱围箍施工→围堰内回填施工（围堰外围防护施工）→附属工程施工→围堰护底。限于篇幅，仅重点介绍锁扣钢管桩和工字形板桩施工技术。
2.2.1 锁扣钢管桩施工由于围堰规模较大，为最大限度地降低围堰施工对海域水动力的影响，以围堰附近海床冲刷深度最小为原则，先施工上、下游侧的钢管桩，再施工两侧的钢管桩。锁扣钢管桩采用YZ－300振动锤锤击下沉，锁扣最大允许偏差18cm。由于锁扣钢管桩施工精度要求高，采用导向架进行定位与安装。导向架采用“骑跨式”结构，施工时固定在前2根钢管桩桩顶，悬臂端设可伸缩千斤顶对钢管桩进行导向定位（见图3）。
图3 锁扣钢管桩施工
2.2.2 工字形板桩施工工字形板桩采用起重船起吊并插入相邻锁扣钢管桩，利用DZJ－240振动锤锤击下沉。根据类似结构施工经验，锁扣钢管桩顺序施沉会产生较大累计误差，难以保证锁扣连接质量。因此，该桥工字形板桩总体上采用分区、分段施沉，分区间和分段间设合龙段工字形板桩。
为保证合龙段的精度控制在±20cm以内，提前测量合龙口两侧已施沉钢管桩平面位置及倾斜度，特制两侧楔形钢板桩，使其锁扣与合龙钢管桩的锁扣平行，且宽度一致。钢板桩采用在两端钢管桩上焊接固定双层定位型钢精确定位导向，施沉时在内侧型钢上安装千斤顶辅助下沉，使钢板桩紧贴外侧限位型钢下沉，以起到导向和定位作用。
东锚碇筑岛围堰施工过程中，在锚碇区域清淤后施打塑料排水板，对淤泥层进行排水固结，保证了钢管桩的稳定，减小了围堰内回填砂施工后的岛内沉降，为后续工作展开提供安全保障；钢管桩采用先上、下游侧，后两侧的分区域插打顺序，有效地减少局部流场对河床的冲刷；采用骑跨式导向架提高了钢管桩的施沉精度；工字形板桩和C形锁扣钢管配合，提高了围堰合龙容错率，减小了合龙难度；围堰成岛后施工环境转化为陆上施工，降低了大型水上设备的施工频率，施工组织难度和安全风险都随之减小，同时也避免了油污和废气对中华豚保护区的破坏。东锚碇筑岛围堰施工如图4所示。
图4 东锚碇筑岛围堰施工
3 西锚碇筑岛围堰施工关键技术3.1 西锚碇筑岛围堰西锚碇结构形式与东锚碇类似。西锚碇地处伶仃洋海域，5000t级龙穴南水道横穿塔锚之间，锚碇边缘离航道不足百米，施工组织难度大，海上施工安全风险性高。
考虑到西锚碇所处海域水深情况（比东锚碇水深浅近1m）及航道情况，为减少锚碇清淤工作量，西锚碇筑岛围堰施工方案为海上地基处理＋抗浪砂袋围堰成型＋吹砂填筑＋陆上地基处理。其中，地基处理分为水上和陆上2种处理方法，水上地基处理采用DCM桩工艺，陆上地基处理采用挤密砂桩工艺。
西锚碇围堰采用抗浪砂袋分层堆填成岛体围堤结构，围堤内部吹填砂，形成不规则椭圆形岛体，岛体顺水流方向长210m、垂直水流方向宽150m。
采用斜坡抗浪砂袋形成岛壁，堤顶设置抗浪砂袋防浪墙，堤前采用充砂护面垫＋雷诺护垫的组合式防护结构，其中雷诺护垫宽度不小于17m。西锚碇筑岛围堰护岸结构立面如图5所示。
图5 西锚碇筑岛围堰护岸结构立面
3.2施工关键技术西锚碇筑岛围堰施工流程为：施工准备→基槽开挖清淤→土工布铺设→砂垫层抛填→海上DCM桩施工→铺设土工格栅→第一级抗浪砂袋吹填→第一级堰内中粗砂吹填→陆域挤密砂桩施工→第二级抗浪砂袋吹填→第二级堰内中粗砂吹填→附属工程施工→围堰护底。限于篇幅，仅重点介绍砂垫层抛填和抗浪砂袋施工技术。
3.2.1砂垫层抛填砂垫层抛填前应根据开挖后的地面标高，分区计算出抛填量，然后根据各区的抛填量进行抛填控制。砂垫层抛填前进行预抛填试验，测定水流冲刷偏移量，获取预抛砂偏移数据。抛填过程尽量选在平潮时段进行抛填，填料应尽量分布均匀，并实时监测水位，勤测水深，做到宁低勿高防止超抛，控制漏抛（见图6）。砂垫层抛填完后由整平驳船进行水下整平。
图6 西锚碇筑岛围堰砂垫层施工
3.2.2抗浪砂袋施工抗浪砂袋按先上游侧后下游侧施工，施工作业分为水下充填和水上充填。其中第1、第2层为水下充填施工，第3、第4层为水上充填，每层抗浪砂袋每次的充填厚度控制在0.5m左右。西锚碇筑岛围堰抗浪砂袋施工流程如图7所示。
图7 西锚碇筑岛围堰抗浪砂袋施工流程
水下充填时，由于水深滩涂未露出水面，泵砂船在围堰一侧抛锚定位，在甲板上展开充填抗浪砂袋，将砂袋末端用双股丙纶绳连接，再由浮标人员配合将砂袋准确定位在测量放线点位，由工人乘坐小艇将充填软管与袖口连接。为避免砂袋移位，施工时先充填4个角点袖口，使砂袋沉降至设计边线位置，再充填其余袖口，每个袖口系上浮漂，两侧充填进度必须同步。
水上充填作业时，直接在围堰上展开抗浪砂袋，由工人将软管与袖口连接，先进行砂袋4个角点位置的充填作业，使砂袋定位（见图8）。
图8 西锚碇筑岛围堰抗浪砂袋施工
在充填过程中，应安排工人在砂袋顶面上来回踩踏，使砂袋内砂料均匀、平整、饱满，加快砂料排水固结，待砂袋进入内屏浆阶段，应放缓充填速度，防止砂袋爆裂。
西锚碇筑岛围堰施工过程中，采用海上DCM桩对岛壁结构下淤泥层进行了有效加固，保证了岛壁结构下地基的稳定，并将DCM桩顶表层2m厚淤泥开挖换填为中粗砂，确保了DCM桩头的质量，为后续工作展开提供安全保障；抗浪砂袋先施工上游侧后施工下游侧，将风浪口先挡住，有效地减小了风浪对施工的影响；岛内填砂采用泵砂船泵砂，保证填砂的均匀性及密实度；岛体稳定后，在重载区域施工挤密砂桩及水泥搅拌桩，加快了重载区域的土体固结，增强了地基承载力。西锚碇筑岛围堰施工如图9所示。
图9 西锚碇筑岛围堰施工
4 施工监测筑岛围堰施工期的整体稳定性需进行严格施工监测。施工监测显示，东锚碇钢管桩最大应力为62.7MPa，钢管桩深层水平位移累计最大值为84.9mm，均小于预警值，岛体处于稳定状态。
西锚碇围堰施工时，吹填砂及挤密砂桩施工对岛体的深层水平位移影响较为明显，单日位移量超过预警值4mm。通过放缓吹填砂施工及增加实施塑料排水板与反压护道后，深层水平位移变形得到有效控制，沉降及水平位移均在监控预警范围内，后期岛体一直处于安全可控状态。
5 结语深中通道伶仃洋大桥东、西锚碇均属于大型海中锚碇，考虑到锚碇工程地质、水文条件及机械设备配置等情况，东锚碇筑岛围堰采用锁扣钢管桩＋工字形板桩的组合方案，西锚碇筑岛围堰采用水上地基处理＋抗浪砂袋围堰＋吹砂填筑＋陆上地基处理的施工方案。目前东、西锚碇筑岛围堰已顺利完成，施工期间经历过几次较大台风的侵袭，结构安全稳固。实践证明，2种筑岛围堰都成功地解决了水上施工难题，将水上施工转换为陆域施工，降低了海上施工风险，为类似海上筑岛围堰设计及施工提供了参考。
本文转自《世界桥梁》——深中通道伶仃洋大桥筑岛围堰施工关键技术，作者姚志安；仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！
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