摘 要：本文通過(guò)東非第一跨海大橋坦桑尼亞基甘博尼橋施工中采用的美國(guó)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[1]，以樁基施工為例，與中國(guó)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[2]對(duì)比分析，概括總結(jié)了國(guó)際與國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)于樁基施工中的差異性。希望對(duì)今后我國(guó)公路橋梁工程發(fā)展有一定的借鑒意義，并幫助廣大技術(shù)人員開(kāi)闊視野，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：中美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；基甘博尼橋；樁基施工；對(duì)比分析

1 前 言

基甘博尼橋橫跨非洲東部坦桑尼亞共和國(guó)前首都達(dá)累斯·薩拉姆市東南部庫(kù)拉西尼海灣，是溝通主城區(qū)和東南郊區(qū)的唯一橋梁，同時(shí)也是東非第一座跨海大橋。業(yè)主是坦桑尼亞國(guó)家社?；餘SSF，設(shè)計(jì)及監(jiān)理（咨詢）均為埃及阿拉伯咨詢公司ACE，承包方為中國(guó)中鐵大橋局MBEC。施工合同條款采用國(guó)際咨詢工程師聯(lián)合會(huì)FIDIC條款（2005年多邊開(kāi)發(fā)銀行協(xié)調(diào)版）；技術(shù)規(guī)范采用美國(guó)公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AASHTO規(guī)范；材料規(guī)范采用美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM規(guī)范和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)BS規(guī)范，以ASTM為主。

2 工程概況[3]

基甘博尼主橋長(zhǎng)400m，布置形式為（40+60+200+60+40）m的五跨雙塔單索面斜拉橋，引橋?yàn)?×40m及3×40m跨連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。主橋橋面板寬32m，包括雙向6車道以及2條人行道。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，塔柱混凝土箱型截面。兩岸引橋均為等高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，分為左右兩幅，單幅梁頂面寬14.8m，兩幅凈距2.4m。全橋基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)。全橋結(jié)構(gòu)圖如“圖1”所示：

全橋樁基均為鉆孔灌注樁，C42海工混凝土，摩擦型樁，共202根，其中直徑φ1.5m 162根，φ1.0m 40根。樁長(zhǎng)為25m～64.48m。其中主塔墩為7#、8#墩，均為40根直徑φ1.5m的樁基。7#、8#墩樁頂標(biāo)高均為-2.0m。各支墩承臺(tái)底基本坐落于海床線以上。主梁底面標(biāo)高+11m，不考慮通航要求。

本橋橫跨庫(kù)拉西尼海灣，水位主要受印度洋潮汐影響，一天兩次漲落潮。設(shè)計(jì)最高水位+2.3m，最低水位-2.0m，平均水平面為+0.00m，最大水深為11.30m。橋位最大風(fēng)速為19.4m/s，氣溫為16℃～33℃，相對(duì)濕度為51%～80%。海灣中地質(zhì)情況從上向下依次為：1、軟質(zhì)粘土。海床處頂層土為軟質(zhì)和非常軟質(zhì)粉質(zhì)粘土，延伸至海床以下8.0～19.0m。2、粘土。中間或夾雜著中等堅(jiān)硬粉質(zhì)粘土的土層：分布在軟粘土下面并延伸至海床以下18m。3、砂。中等致密到非常致密的砂層并帶有不同含量的粉土和粘土的土層：分布在上述土層下面并延伸至海床下35～40m。4、石灰?guī)r。有夾雜珊瑚礫石的石灰?guī)r層：分布在海床下41～53.6m。不同厚度的粘土或粉土夾層出現(xiàn)在不同的深度。本橋西北岸側(cè)表面覆蓋了納爾遜·曼德拉道沿線橋梁與海邊珊瑚礁崖之間的沼澤地帶，位于道路橋梁與印度洋間的沼澤地帶之下主要是：松散的細(xì)至中粉砂，深度約為16m，粉砂層之下為中等密度粘土砂層，再下為細(xì)粉砂。此外在局部位置靠印度洋海邊發(fā)現(xiàn)了珊瑚石灰?guī)r，深度2～10m。大橋東南岸側(cè)表面存在大約5m深的細(xì)砂，細(xì)砂層下為粘土砂，深度達(dá)10m?？傮w上，沿基甘博尼橋引道沿線無(wú)可壓縮土壤。庫(kù)拉西尼海灣水流流速0.03m/s～0.3m/s。海水漲落潮對(duì)海岸線沖刷明顯，需要注意邊坡防。

3 中、美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在樁基施工中對(duì)比分析

本橋鉆孔灌注樁施工所采用是美國(guó)公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)制定的《公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范AASHTO LRFDCONS-2004》，它與中國(guó)交通運(yùn)輸部制定的《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）相比，有以下幾個(gè)方面的差異，值得我們中國(guó)工程師學(xué)習(xí)和借鑒：

3.1 開(kāi)鉆前準(zhǔn)備工作

美國(guó)規(guī)范規(guī)定：承包商必須在開(kāi)鉆前四周向咨詢工程師提交有關(guān)鉆孔施工的全部施工方案。包括：設(shè)備清單；整體施工程序；泥漿、鋼筋、混凝土、荷載試驗(yàn)的施工方法、工藝。在施工圖未得到咨詢工程師批準(zhǔn)前，承包商不得開(kāi)工。這證明咨詢工程師雖然角色和中國(guó)的監(jiān)理工程師差不多，但是咨詢工程師在整個(gè)工程施工中處于核心地位，業(yè)主、承包商必須聽(tīng)從咨詢工程師符合施工合同條款的指令。而中國(guó)的工程施工是業(yè)主占主導(dǎo)地位，監(jiān)理工程師服從業(yè)主的指示。這點(diǎn)需要中國(guó)向美國(guó)學(xué)習(xí)。

3.2 混凝土

本橋要求混凝土材料必須為A類的高性能混凝土。美國(guó)規(guī)范規(guī)定：A類混凝土是指除了暴露海水中或者其他等級(jí)混凝土要求，一般情況下適用于所有橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件。而中國(guó)普通混凝土沒(méi)有A類這種說(shuō)法，只有部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件有A、B類說(shuō)法[4]。中國(guó)規(guī)范規(guī)定：A類指使用荷載短期效應(yīng)組合作用下，構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土正截面拉應(yīng)力不超過(guò)規(guī)定的容許值；B類則指使用荷載短期效應(yīng)組合作用下，構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力區(qū)混凝土正截面的拉應(yīng)力超過(guò)規(guī)定的限制，但裂縫寬度不超過(guò)容許值。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)ACI規(guī)定：高性能混凝土是一種易于澆注、搗實(shí)、不離析，能長(zhǎng)期保持高強(qiáng)、韌性與體積穩(wěn)定性，在嚴(yán)酷環(huán)境下使用壽命長(zhǎng)的混凝土。它并不一定需要很高的抗壓強(qiáng)度，但仍需達(dá)到55MPa以上，需要具有很高的抗化學(xué)腐蝕性或其他一些性能。而中國(guó)交通運(yùn)輸部參照中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定的《高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS 207：2006）[5]，對(duì)高性能混凝土定義為：采用常規(guī)材料、常規(guī)工藝，在常溫下，以低水膠比、大滲量?jī)?yōu)質(zhì)滲合料和嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施制作的，具有良好的施工工作性能且硬化后具有高耐久性、高尺寸穩(wěn)定性及較高強(qiáng)度的混凝土。兩國(guó)關(guān)于A類混凝土定義完全不同，關(guān)于高性能混凝土定義基本一致。

3.3 護(hù)筒

關(guān)于護(hù)筒，美國(guó)規(guī)范要求靈活：只要求護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)不小于樁徑，對(duì)于埋設(shè)沒(méi)有具體規(guī)定。而中國(guó)規(guī)范要求詳細(xì)：陸上或淺水區(qū)筑島處的護(hù)筒內(nèi)徑至少大于樁徑200mm；在水中以機(jī)械沉設(shè)的護(hù)筒，內(nèi)徑依實(shí)際情況而定。護(hù)筒頂宜高于地面0.3m或水面1.0～2.0m；護(hù)筒埋置深度在旱地或筑島處宜為2～4m。

3.4 泥漿

關(guān)于鉆孔泥漿，美國(guó)規(guī)范的鉆孔樁泥漿性能指標(biāo)見(jiàn)“表1”所示。關(guān)鍵指標(biāo)是相對(duì)密度、黏度、含砂率、酸堿度這四項(xiàng)。而且美國(guó)規(guī)范規(guī)定，在灌注樁混凝土之前，應(yīng)在孔底和整個(gè)孔內(nèi)充滿泥漿的高度每間隔不超過(guò)3m處分多次取泥漿樣本。

表1 美國(guó)《公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》鉆孔樁泥漿性能指標(biāo)

泥漿特性 20?C下測(cè)得合規(guī)性值 試驗(yàn)方法

鉆孔時(shí)攪拌的泥漿 澆筑混凝土?xí)r

相對(duì)密度 1.03～1.11 1.03～1.20 泥漿比重秤

黏度（Pa·s） 14～22.5 14～22.5 馬什漏斗

含砂率（%） <2 <2 砂篩試驗(yàn)

酸堿度PH 8～11 8～11 PH值電子計(jì)

中國(guó)規(guī)范對(duì)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)不做硬性規(guī)定，可根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況與鉆孔方法和土層情況相適應(yīng)即可。當(dāng)設(shè)計(jì)缺乏泥漿的性能指標(biāo)參數(shù)時(shí)，可參照 “表2”。中國(guó)規(guī)范規(guī)定，在灌注樁混凝土之前，從樁孔的頂、中、底分三次取樣。

表2 中國(guó)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》鉆孔樁泥漿性能指標(biāo)

泥漿特性 清孔后 試驗(yàn)方法

相對(duì)密度 1.03～1.10 泥漿比重秤

黏度（Pa·s） 17～20 標(biāo)準(zhǔn)漏斗黏度計(jì)

含砂率（%） <2 砂篩試驗(yàn)

膠體率（%） >98 量杯

通過(guò)對(duì)比可以看出美國(guó)規(guī)范取樣次數(shù)多，樣本更能反映孔內(nèi)泥漿的真實(shí)情況；但是中國(guó)規(guī)范對(duì)取樣的參數(shù)要求更詳細(xì)，增加了膠體率這一項(xiàng)。而美國(guó)規(guī)范沒(méi)有膠體率硬性規(guī)定，只要求泥漿應(yīng)具有足夠的凝膠特性，膠體率應(yīng)充分保證孔壁的穩(wěn)定和混凝土順利灌注。

3.5 清孔

關(guān)于孔底沉淀厚度，美國(guó)規(guī)范規(guī)定：摩擦樁≤50mm。中國(guó)規(guī)范規(guī)定：摩擦樁①應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；②設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，對(duì)于樁徑≤1.5m的樁，沉淀厚度≤200mm；③設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，對(duì)于樁徑>1.5m或樁長(zhǎng)>40m或土質(zhì)較差的樁，沉淀厚度≤300mm。美國(guó)規(guī)范對(duì)于涉及到樁頭質(zhì)量的孔底沉淀控制比中國(guó)要求嚴(yán)格。

3.6 鋼筋籠保護(hù)層墊塊

關(guān)于鋼筋籠，兩國(guó)要求基本相同，均要求應(yīng)能保護(hù)樁基鋼筋質(zhì)量。唯一不同點(diǎn)在于保護(hù)層墊塊。美國(guó)規(guī)范規(guī)定：①墊塊的豎向間距≤1.5m；②當(dāng)鋼筋籠的縱向主筋是直徑>25mm時(shí)，墊塊的豎向間距≤3m。而中國(guó)規(guī)范規(guī)定：墊塊的豎向間距≤2m。對(duì)比可以看出，中國(guó)規(guī)范是要求所有類型的樁，墊塊都是同樣的布置。而美國(guó)規(guī)范對(duì)于不同直徑類型的樁，墊塊布置各有區(qū)別，更適應(yīng)實(shí)際需要。

3.7 混凝土的灌筑及養(yǎng)護(hù)

關(guān)于混凝土的灌筑時(shí)間，美國(guó)規(guī)范規(guī)定：①對(duì)于直徑<2.4m的樁，混凝土從開(kāi)始灌注到完畢結(jié)束，時(shí)間≤2h；②對(duì)于直徑≥2.4m的樁，每2h應(yīng)灌注超過(guò)9m高的混凝土。而中國(guó)規(guī)范規(guī)定：水下混凝土的灌注時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。美國(guó)規(guī)范對(duì)混凝土灌注的連續(xù)性比中國(guó)嚴(yán)格多，更定量化，目的是確保樁基混凝土整體質(zhì)量良好。

關(guān)于灌筑混凝土施工工藝的規(guī)定，比如導(dǎo)管埋深，美國(guó)規(guī)范沒(méi)有具體要求，而中國(guó)規(guī)范要求詳細(xì)具體，更方便施工技術(shù)人員參考。

關(guān)于混凝土養(yǎng)護(hù)，美國(guó)規(guī)范規(guī)定：灌筑完混凝土48h內(nèi)，除適度振動(dòng)外，任何可以引起樁相鄰處土擾動(dòng)的施工都是禁止的。對(duì)樁基暴露在水中的部分應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，至少養(yǎng)護(hù)7天后才能拆除模板，防止遭到水的破壞。而中國(guó)規(guī)范沒(méi)有相關(guān)規(guī)定。美國(guó)規(guī)范對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)要求比中國(guó)更嚴(yán)格。

3.8 施工允許偏差

關(guān)于樁基施工檢驗(yàn)，兩國(guó)規(guī)范的檢查項(xiàng)目基本無(wú)差別，不同的在于允許偏差值不同。，中國(guó)規(guī)范要求更嚴(yán)格些。詳見(jiàn)“表3”。

表3 鉆孔樁施工允許偏差

項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差值

美國(guó)規(guī)范 中國(guó)規(guī)范

孔的中心位置（mm） ±75 群樁：100；單排樁50

孔徑（mm） ≥設(shè)計(jì)樁徑，≤25mm ≥設(shè)計(jì)樁徑

傾斜度（%） ≤2 <1

孔深（m） ≥設(shè)計(jì)規(guī)定 ≥設(shè)計(jì)規(guī)定

樁頂標(biāo)高（mm） <25 ±15

鋼筋籠頂標(biāo)高（mm） -75，+150 ±20

4 結(jié) 語(yǔ)

中國(guó)公路橋涵的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范總結(jié)了國(guó)內(nèi)的成熟經(jīng)驗(yàn)，也借鑒了國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制定了適合國(guó)情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，基本與國(guó)際接軌。但是我們廣大工程技術(shù)人員不可坐井觀天，要看到時(shí)代潮流的變化：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)產(chǎn)能趨向飽和，國(guó)家提倡 “走出去”戰(zhàn)略。但是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已成為國(guó)際市場(chǎng)準(zhǔn)入的隱形門(mén)檻和軟性貿(mào)易保護(hù)的技術(shù)壁壘，成為制約中國(guó)發(fā)展的瓶頸[6]。目前亞、非、拉等落后國(guó)家屬于前景廣闊的新興市場(chǎng)，但由于歷史上是發(fā)達(dá)國(guó)家的殖民地，受原宗主國(guó)文化、政治、科技、經(jīng)濟(jì)影響力，不完全相信中國(guó)的工程質(zhì)量，通常會(huì)優(yōu)先考慮采用歐美的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。從國(guó)家擴(kuò)大影響力和企業(yè)盈利出發(fā)，我們需要努力學(xué)習(xí)美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，取長(zhǎng)補(bǔ)短，打造復(fù)合型人才，爭(zhēng)取在全球經(jīng)濟(jì)一體化中從“遵守別人游戲規(guī)則”到自己“制定游戲規(guī)則”，從輸出“中國(guó)制造”到推廣“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”。提高個(gè)人、企業(yè)、國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力，在全球化的大潮中利于不敗之地。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

嚴(yán)杰（1987-），男，、助理工程師，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，2010年畢業(yè)于南京理工大學(xué)土木工程系。