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摘要：随着我国桥梁建设的不断完善，一座座横跨江河湖海的特大型桥梁也随之得以建造，当下发展跨海大桥已经成为一种大势所趋。其中，沉水基础作为大跨度桥梁中较为常用的基础形式之一，其应用十分广泛，本文就湄洲湾跨海大桥大型深水基础施工技术进行研究探讨。
关键词：湄洲湾跨海大桥；深水基础施工；技术研究
引言
由于跨海大桥的建设所处的地理环境和所受的周遭的外界影响较为特殊，因此与普通的桥梁建设有所不同。跨海大桥建设一般都会面临多变的气候，恶劣的海区地貌和复杂的地质环境等多种不利的自然条件，此外，还需面对混凝土运输困难、设计建设年限跨度较长、工程作业量巨大和海上施工过程不能持续等众多不利的工程问题。
一、工程背景
中铁十一局一公司福厦高铁项目：福厦高铁是我国首条跨海高铁，设计为双线无砟轨道高速铁路，时速350公里每小时，全长277.42公里，是“八纵八横”东南沿海高速铁路重要通道。新建福州至厦门铁路站前工程施工FX-4标段起止里程为DK86+801.42～DK108+317.84，其中，湄洲湾跨海大桥从46-7#桩基开始作为福厦高铁的紧张组成部份，共有桩基3076根，墩台342个，其中10公里位于海上，海域线路长、工程量大、工程难度高，海上桥梁施工要应对雨季、大风、台风等恶劣天气。采用40米箱梁海上施工技术，主栈桥贯通连接，操作平台即钻孔平台现在有50个，施工人员采用冲击钻、履带吊等大型设备进行海上桩基、栈桥及钻孔平台施工，钻孔灌注桩的浇筑工程在海上栈桥已建设7.33公里，钻孔平台施工完成59个，桥梁承台完成建设7个。
二、深水基础施工技术分析
海上桥梁基础工程常常受到恶劣海况条件，复杂多变的自然条件等多种不利条件因素影响，由于桩基础是深水桥梁基础的主要形式，因此，需选择不同的深水桩基础形式进行施工，如大直径钢管桩基础和钻孔灌注桩基础。同时需根据汐潮水位差和水波力等参数值选择合适的承台结构形式以有效利用海况特性进行施工。
2.1跨海桥梁深水桩基础施工平台形式
在跨海大桥的桥梁建设工程中，钻孔平台的施工条件不适用于水深较大的情况，因此在建设湄洲湾跨海大桥时采用了组合平台施工技术，即把施工平台的主要受力结构选为钻孔灌注桩的钢护筒，并安装少量的定位钢管桩于钻孔平台的周围，这种施工方式优点在于较大幅度的节省钻孔平台使用的特定钢管桩的耗费。
对于湄洲湾跨海大桥来说，选用这种形式的平台十分符合条件，因为钢护筒入河床具有一定的深度，否则平台的稳定性、沉降和变形乃至位移都会不利于成桩的质量和安全。
而在实际建设湄洲湾跨海大桥中，深水桩基施工平台又可被划分为固定施工平台和浮动施工平台。其中，固定施工平台按照构造形式可继续被划分为围堰施工平台和支架施工平台。支架施工平台包括钢筋混凝土桩施工平台、木桩施工平台、桁架平台、型钢平台型钢与桁架组合平台；围堰施工平台包括钢板桩围堰施工平台、钢套箱围堰施工平台、浮运薄壳沉井施工平台。
2.2桥梁深水桩基础施工
在跨海大桥的桥梁建设工程中，桥梁深水基础施工是桥塔施工中的关键环节，施工条件具有的高风险性和不可预知性使得施工难度加大，且需要较高的施工技术水平保证工程顺利进行。而桩基础作为跨海大桥中深水桥梁基础的主要形式，可以根据施工方法的不同再可划分为打入桩和灌注桩。
2.2.1打入桩基础施工
预应力混凝土（PC）桩基础是打入桩的主要应用形式。预应力混凝土桩工法可分为打入桩工法、压入桩工法以及埋入桩工法。打入桩可打入斜桩，而灌注桩中钻孔桩则无法实现斜桩打入。此外，因为打入桩不受到扩孔率的影响，能够较准确地计算和核定出其所负担的承载力。常用的典型水下沉桩工艺流程表示为：打桩船初定位→立桩→再次进行桩定位→初步沉桩且校正→正式进行沉桩→接桩→继续沉桩至符合规定的设计要求。
在桩径选择和给桩配筋时必须考虑钢管打入桩在运输和起吊过程中受到的横向荷载力的作用。特别是桩长达到数十米甚至更多的深水桥梁，桩径和配筋的增大会使得造价变高。此外，选用大直径开口桩的闭塞效果不太好，且用作较短的摩擦桩或者承受不了太大水平力的桩时又不太经济。因此，对于跨海桥梁深水基础施工，采用灌注桩基础较为合理。
2.2.2灌注桩基础施工
在跨海大桥的桥梁建设工程中，深水高桩承台钻孔灌注桩基础的施工流程表示为：插入或打入钢管桩→建设钻桩施工平台→振动下沉钢护筒→钻孔灌注桩进行施工→拆除施工平台→钢板桩安装→钢板桩围堰封底→施工承台。施工流程中，钻孔施工平台和钢板桩围堰施工在桥梁建设中起着重要作用。
2.2.3搭设钻孔施工平台
深水基础钻孔桩一般为大直径，钻孔施工时为避免洪水、通航、大流速等因素对施工的影响，需要在桩位安置钻孔施工作业平台。施工作业平台作为钢护筒下沉定位的导向辅助平台，不仅是桩基础钻孔、水下混凝土灌注的作业平台，更是基础施工材料和工具临时存放场地和双壁钢围堰施工拼装、下沉的支承平台。在对墩位区水位深且水流急、风疾浪大的灌注桩施工时，由于现代大型桥梁的桥梁跨度和桥址水位深度不断增大，采用钢管桩与钢护筒同时受力，可以保证固定平台体系受力均衡，操作更具有优越性和可行性，是一种提倡采用的现代大型桥梁工程的平台形式。
2.2.4钢板桩围堰施工
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰，适用于4米以上水位较深的区域。在施打钢板桩前，应在围堰上下游及两岸设置测量观测点，控制围堰长、短边方向的施打定位；施打时，施打顺序从上游向下游合龙，必须备有导向设备，以保证钢板桩的正确位置。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，钢板桩围堰有各种大小尺寸及联锁形式，依据需要做成单层与双层围堰。施工时，浅基处常使用矩形及木导框，深基则多使用圆形及型钢，由于钢板桩围堰本身防水性能优良，常做成单层围堰即可。当做成双层围堰时，夹层中会填充黏土，根据需要也会在夹层底部灌注水下砼，均用于增强防渗性能。施工钢板桩围堰时，会出现围堰顶面最高水位高出正常0.5米以上的情况，因此在深基，坑壁土质梳松，易塌陷且渗水量大的位置，会适当增大围堰内侧坡脚至基坑顶边缘的距离，同时，通过检算确定钢板桩的入土深度及是否需要使用支撑，以确保施工顺利和安全进行。
2.2.5抽水、破桩头和承台施工
首先，完成钻孔桩施工并经过检验，得到合格后进行钢围堰抽水；然后，进行桩头处理并清除围堰内的碎石和其他杂物，凿平围堰底部的混凝土，并浇筑垫层混凝土；最后对承台混凝土进行施工。
三、总结
跨海大桥是实现跨海峡两岸互通交往的一种重要方式，发展跨海大桥已经成为未来海峡交通运输的一种趋势。跨海大桥的深水基础结构对大桥桥梁建设具有特殊的意义，更是跨海大桥建设的重点和难点。本文对湄洲湾跨海大桥的深水基础施工技术进行研究，旨在对未来跨海大桥的建设提供参考，有助于进一步完善跨海大桥今后的发展。
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