唐軍義

Study on Construction Technology of Reservoir Pile Foundation with Low Clearance under the Bridge

摘要： 近幾年來，伴隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，車輛保有量不斷增大，對高速公路及橋梁通行里程要求越來越高。近10年內(nèi)，對我國的橋梁工程的日益增多，獲得了快速的發(fā)展。同樣，橋梁一旦建成之后，作為隱蔽工程的樁基礎(chǔ)伴隨高速的發(fā)展，車流的增大，環(huán)境的變化等等，相應(yīng)的基礎(chǔ)病害漸漸出現(xiàn)，且不易被人們發(fā)現(xiàn)。因此，做好橋梁工程樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量控制以及后期的維護(hù)工作有著重要的意義。本文先對特殊樁基礎(chǔ)的特點以及施工過程進(jìn)行探討，并結(jié)合某高速公路上某大橋基礎(chǔ)加固工程案例對特殊環(huán)境條件下樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)工作進(jìn)行研究。

Abstract： In recent years， with the continuous acceleration of the process of urbanization in China， the number of vehicle ownership has been increasing， and the requirements for freeways and bridges have become higher and higher. In the past 10 years， the number of bridge projects in China has increased rapidly and rapid development has been achieved. Similarly， once the bridge is completed， as a pile foundation for hidden projects， with the development of high speed， the increase of traffic flow and the change of the environment， etc.， the corresponding basic diseases gradually appear and are not easily discovered by people. Therefore， it is of great significance to do a good job in the construction quality control of bridge foundation piles and the maintenance work in the later period. This article firstly discusses the characteristics of special pile foundations and the construction process， and studies the construction technology of pile foundation under special environmental conditions with the case.

關(guān)鍵詞： 橋下低凈空；水庫樁基礎(chǔ)；施工技術(shù)

Key words： low clearance under bridge；pile foundation of reservoir；construction technology

中圖分類號：U445.55+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0144-03

0 引言

樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量直接影響到橋梁工程的安全性與耐久性，因而在進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工過程中，要控制好樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，同時施工前做好施工準(zhǔn)備工作，施工過程中進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督檢查工作。橋梁建成之后，要重視樁基礎(chǔ)的檢測與維護(hù)工作，確保樁基礎(chǔ)不出現(xiàn)質(zhì)量問題，提升橋梁工程運(yùn)營過程中的安全效果。

1 工程概況

該工程為某高速公路上某大橋，南行起止樁號為K66+232.86～K66+484.42，橋梁全長251.56m；北行起止樁號為K66+172.86～K66+454.42，橋梁全長281.56m，橋面全寬32m。橋梁上部結(jié)構(gòu)南行為30.3m+6×30.0m+30.3m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后橋面連續(xù)T 梁，北行為30.3m+7×30.0m+30.3m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后橋面連續(xù)T 梁，單幅均由7 片T 梁組成。下部結(jié)構(gòu)橋臺有框架式橋臺和重力式橋臺、雙柱式橋墩結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)和趾板式基礎(chǔ)。橋墩編號：北行0#臺至9#臺，南行2#臺至10#臺，共19個墩臺。該大橋跨越某水庫，該水庫屬于地方飲用水保護(hù)區(qū)，保護(hù)等級一級。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋下凈空，即梁底距離水面3～5m，水庫中水位高差變化不大，基本為靜態(tài)。河床距離水面深度0.8～5.7m不等，最深位于5#墩和6#墩。

在當(dāng)前車流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出建設(shè)期設(shè)計要求條件下，針對該橋基礎(chǔ)及上構(gòu)進(jìn)行了全方面檢測和結(jié)構(gòu)驗算，發(fā)現(xiàn)存在以下主要病害有：原橋樁基礎(chǔ)承載力欠缺，不滿足當(dāng)前車流作用下恒活載，須進(jìn)行基礎(chǔ)加固；另通過水下排查發(fā)現(xiàn)原樁身及樁柱連接位置質(zhì)量較差，受常年水腐蝕，部分樁頭已破損；最后為墩柱及上部主梁、橫隔板、濕接縫局部剝落露筋、麻面露骨，產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。為此，須對其進(jìn)行維修加固，加固重點：沿原樁邊新增樁基礎(chǔ)，通過新增承臺結(jié)構(gòu)連接原立柱，通過100%基礎(chǔ)替換原橋基礎(chǔ)承載力，本橋共計加固橋墩15座，新增直徑1.5m樁基礎(chǔ)30根，外包立柱15座，其余進(jìn)行裂縫修補(bǔ)和砼破損修補(bǔ)。

2 已建成橋梁工程樁基礎(chǔ)的病害分析

在進(jìn)行橋梁工程樁基礎(chǔ)的施工工作時，如果施工現(xiàn)場橋梁地基處淺層的土質(zhì)較差，并且施工中很難進(jìn)行地基的處理時，橋梁結(jié)構(gòu)物將會對地基的變形、穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生不利的影響，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁工程存在安全性隱患。對于低凈空跨越庫區(qū)的橋梁來說，樁基礎(chǔ)是一種最常用到的基礎(chǔ)加固形式，并且利用樁端阻力以及樁側(cè)的摩擦阻力，可以將橋梁工程產(chǎn)生的豎向載荷集中的傳遞到深層的巖層上。對于本工程來說，樁基孔內(nèi)水位低于圍堰外水庫水面標(biāo)高（約2m左右），水庫水通過水壓極易滲透至樁孔內(nèi)和泥漿池內(nèi)，造成樁基成孔困難，易出現(xiàn)樁基塌孔現(xiàn)象。另外，橋底凈空較低僅4m左右，不滿足施工鉆機(jī)高度6m要求，須進(jìn)行基坑開挖換填。此外，樁基施工均位于橋下，原有橋梁的交通量較大，新增樁距離舊樁較近，樁基鉆進(jìn)過程對舊橋基礎(chǔ)有一定干擾，存在較大安全隱患，須全程對舊橋連續(xù)監(jiān)測，包括水平位移和沉降觀測等，確保原有舊橋結(jié)構(gòu)安全。同時樁基施工工作面小，比較集中，工作任務(wù)重，受天氣及水位變化影響較大，工期較緊，進(jìn)行周密的施工組織安排。

3 橋梁工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行橋梁工程的施工工作前，要對施工現(xiàn)場的水位、地質(zhì)資料進(jìn)行收集，同時還要對相關(guān)的資料進(jìn)行研究與了解。另外，施工單位要組織人員進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工圖紙的審核工作，并且要對施工現(xiàn)場附近的地下管線資料進(jìn)行收集。之后，要進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工方案報告的設(shè)計、整理與制定，確保施工工作的順利進(jìn)行。

3.2 泥漿的制備

泥漿的制備將會對樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量造成重要的影響，因而要確保泥漿的防滲、防水效果，同時還要確保泥漿的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)不受外界環(huán)境的影響。制備過程中，通過試驗確定泥漿的配合比，同時還要確保泥漿符合強(qiáng)度以及和易性等方面的要求。

3.3 鉆孔施工技術(shù)

在進(jìn)行樁基礎(chǔ)的鉆孔施工工作時，首先要開啟泥漿泵與轉(zhuǎn)盤，空轉(zhuǎn)一定時間之后再進(jìn)行鉆進(jìn)工作，這樣一來可以保證泥漿的輸入數(shù)量達(dá)到相關(guān)規(guī)定的要求。鉆進(jìn)過程中，要保證接卸鉆桿工作的安全性與穩(wěn)定性， 同時還要避免停鉆時間太長的問題。另外，在進(jìn)行鉆孔施工時，要對鉆桿進(jìn)行實時的檢查，避免彎曲問題的出現(xiàn)。鉆孔工作結(jié)束之后，要對孔徑以及孔深、鉆孔的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題要進(jìn)行及時的調(diào)整。

3.4 鋼筋籠的加工和安裝

在進(jìn)行鋼筋籠的加工制作過程中，要保證鋼筋的鋼號、直徑以及種類等方面均符合設(shè)計要求。鋼筋籠可以在工廠進(jìn)行集中的加工，制作結(jié)束后再使用運(yùn)輸機(jī)械將其運(yùn)送到相應(yīng)的樁位。在進(jìn)行鋼筋的焊接工作時，要合理選擇焊接的方法，控制好焊接工作的質(zhì)量。

3.5 混凝土的灌注

在進(jìn)行混凝土的灌注工作之前，要對混凝土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，同時還要對鉆孔工作的質(zhì)量以及鋼筋的綁扎質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保各項工作無誤之后在進(jìn)行混凝土的澆筑工作。灌注過程中，要保證導(dǎo)管的分節(jié)長度小于提升設(shè)備的高度，這樣一來便于設(shè)備的拆裝、搬運(yùn)。施工時將導(dǎo)管放入樁孔的中間位置，同時要保證導(dǎo)管絲扣的嚴(yán)密性。一般來說，灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管的底部和孔底之間要控制在3～5m。

4 施工中的難點以及相應(yīng)的處理措施

4.1 施工難點

4.1.1 臨建工程（便道、棧橋、鋼板樁、臨時支架搭設(shè)及駐地建設(shè)方面）

①施工便道需從高速路兩旁開口進(jìn)入，交通量大，維護(hù)壓力較大。

②施工區(qū)域為一級保護(hù)水源，環(huán)境保護(hù)要求非常嚴(yán)格。

③施工區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，給便橋搭設(shè)及鋼板樁插打帶來較大難度。

④施工條件及場地空間有限，臨時出入很不方便，缺少干凈的飲用水資源。

⑤場地淤泥嚴(yán)重，進(jìn)入場地內(nèi)施工難度大。

4.1.2 低凈空橋下水庫圍堰

①橋底下凈空嚴(yán)重不足，圍堰施工難度極大。

②分階段施工，圍堰內(nèi)擋水施工困難。

4.1.3 樁基工程施工

①樁基施工護(hù)筒內(nèi)水位較水庫水位底，存在較大水位差（達(dá)2～3m），易出現(xiàn)反涌現(xiàn)象。

②淤泥層比較厚，出現(xiàn)塌孔縮孔等現(xiàn)象。

③地質(zhì)復(fù)雜，存在夾層、孤石、砂層、淤泥層等問題，樁基施工難度大。

④凈空高度不足，需要進(jìn)行開挖，場地淤泥多，給鉆機(jī)就位帶來很大難度。

4.2 施工過程中的工藝技術(shù)點

本工程加固橋墩長期處于泡水基礎(chǔ)水庫中，受地質(zhì)情況復(fù)雜，舊結(jié)構(gòu)病害嚴(yán)重，樁基水位高差懸殊等因素，項目施工開展過程遇到較多施工問題，針對各項施工難點，本部通過對工藝的改進(jìn)和優(yōu)化，擬總結(jié)以下新工藝技術(shù)點：

4.2.1 主要臨建施工工藝改進(jìn)

本項目主要臨建工程施工包括便橋施工、鋼板樁圍堰堵水施工及軟基基礎(chǔ)的支撐方案。便橋搭設(shè)初期，施工設(shè)計采用45kW的振動錘進(jìn)行鋼管樁插打，考慮本橋橫跨水庫，兩側(cè)南北行基于山腳相切，橋墩常年浸泡水中，結(jié)合原地質(zhì)超前鉆情況分析，該處地質(zhì)復(fù)雜，存在夾層、傾斜破碎帶巖面，致使插打鋼護(hù)筒過程中入土深度不滿足方案設(shè)計要求，后通過比對材料、設(shè)備、工藝等，選用90kW的振動錘，徹底有效解決了便橋鋼管樁基礎(chǔ)的入土深度不足的問題。本項目由水庫水中作業(yè)轉(zhuǎn)為陸上作業(yè)（橋下凈空不足4m，無法施工），項目部擬采用12～18m的拉森Ⅳ型鋼板樁進(jìn)行堵水圍堰，利用兩側(cè)貫通的施工便橋作為側(cè)向支擋，通過模擬水庫中土壓力、水壓力以及側(cè)向抗拔力結(jié)構(gòu)驗算，設(shè)計了本次堵水圍堰方案，圍堰內(nèi)外水位差控制在2m范圍內(nèi)，圖1為施工現(xiàn)場的鋼板樁圍堰以及分階段自行設(shè)計橋下低凈空堵水圍堰套箱。

4.2.2 樁基施工工藝方面

本次樁基施工工藝做工藝改進(jìn)，主要從以下方面：

第一，改進(jìn)施工鉆機(jī)及配套鉆頭。根據(jù)橋下凈空最低要求、設(shè)計嵌巖要求以及超前鉆地質(zhì)情況摸查，特引進(jìn)國內(nèi)先進(jìn)最大型刮刀鉆500型鉆機(jī)1臺，400型鉆機(jī)2臺，選用鋼板厚度達(dá)7cm刮刀鉆頭，鉆尖位置合金片通過比選市場上多種合金片進(jìn)行多次嘗試試驗，最終挑選并改裝出滿足本項目要求的鉆頭及鉆機(jī)，圖2為施工中自行改造樁基鉆頭以及量身定做滿足要求的施工鉆機(jī)。

第二，改良提供鉆機(jī)工作環(huán)境。考慮新增樁入微風(fēng)化花崗巖，嵌巖深度較大，對鉆機(jī)自重要求較高，現(xiàn)場采用換填后再場地硬化這個比較經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行處理，首先對淤泥進(jìn)行換填1m的深度，經(jīng)過壓路機(jī)碾壓后，在上面進(jìn)行安裝鋼筋，澆筑25cm厚混凝土，確保沒問題后鉆機(jī)就位開始施工。

第三，雙護(hù)筒跟進(jìn)配套自制泥漿改進(jìn)工藝。經(jīng)項目研究，樁基施工分兩階段進(jìn)行，第一階段在護(hù)筒下放過程，采用大小雙護(hù)筒跟進(jìn)方法進(jìn)行施工，首先下放大鋼護(hù)筒一直跟進(jìn)到強(qiáng)風(fēng)化巖層面，該階段主要用于造漿，通過對地質(zhì)土樣的實驗數(shù)據(jù)調(diào)查，自制適合要求的泥漿調(diào)制配方，然后在第二階段下放正常鉆進(jìn)用的小護(hù)筒，大小鋼護(hù)筒間隙采用細(xì)砂灌注水的辦法使其密實，徹底解決孔內(nèi)滲水問題，確保鉆進(jìn)泥漿濃度，有效杜絕塌孔、縮孔以及反涌等現(xiàn)象出現(xiàn)，確保了安全并加快了施工進(jìn)度。

5 結(jié)束語

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會水平的不斷提升，我國對于公路交通事業(yè)的發(fā)展越來越重視，橋梁工程作為重要的路橋設(shè)施，其施工質(zhì)量直接影響到我國交通事業(yè)的發(fā)展。因而，在進(jìn)行橋梁工程的建設(shè)過程中，要重視樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，確保橋梁工程運(yùn)營過程中的安全性與耐久性。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙幫軒.試論橋梁樁基礎(chǔ)施工中的技術(shù)問題[J].四川建材，2012（6）：220-222.

[2]楊林.橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)與局部缺陷的處理方法[J].建筑學(xué)研究前沿，2012（3）：59-61.

[3]袁文忠.小議橋梁樁基施工方法及質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2011（23）：45-46.

[4]樊成.橋梁樁基礎(chǔ)施工淺述[J].西部交通科技，2011（4）：125-126.