杜 鳳

（四川交通職業(yè)技術學院，四川 成都 611130）

0 引言

西南地區(qū)地處祖國的西南邊疆，青藏高原的東南部，地形相對復雜，多為高山、丘陵，交通建設相對落后，高速公路的建設方興未艾。其中丘陵多分布于山地或高原與平原的過渡地帶，其坡度一般較低緩、切割破碎、無一定的方向，沒有明顯的脈絡，頂部渾圓[1]。因此，丘陵地區(qū)高速公路建設多以橋梁連接路堤為主，但由于地形、地質條件的不足，施工中存在進度慢、不確定性因素多等諸多難題亟待解決，其中橋梁樁基是橋梁施工的關鍵基礎，尋求一種快速、安全、經(jīng)濟、適用的橋梁樁基施工技術迫在眉睫。

本文針對西南淺丘地區(qū)橋梁樁基的施工技術難題，討論了樁基施工方法、混凝土澆筑方法與質量控制等難點，以該地區(qū)某在建高速公路為工程背景，以橋梁樁基為研究對象，較全面地分析了樁基施工快速、安全、經(jīng)濟、適用的技術方案，為類似地區(qū)橋梁樁基施工提供技術指導。

1 淺丘地區(qū)橋梁樁基施工工藝流程

樁基礎是深基礎中應用最多的一種基礎形式，由若干個沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_或蓋梁組成。按照施工方法，樁基礎可以分為預制樁和灌注樁，根據(jù)淺丘地區(qū)的地質、地形等因素，推薦采用灌注樁施工。按照成孔方法的不同，灌注樁又可分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、套管成孔灌注樁等，其中鉆孔灌注樁施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣，被廣泛地應用于公路、鐵路、橋梁等結構工程中，高等級公路大、中、小橋梁和互通式立交橋基本采用鉆孔灌注樁。旋挖鉆孔灌注樁(簡稱旋挖樁)使用機械作業(yè)，施工時間短，同時可大量地節(jié)省人工費。旋挖樁施工工藝流程見圖1。

根據(jù)圖1，筆者對旋挖樁施工工藝流程進行如下分解。

圖1 旋挖樁施工工藝流程

（1）放樣定位。工程開工前，在場地內建立測量控制網(wǎng)，然后依據(jù)測量控制網(wǎng)測控各樁位點。

（2）旋挖機就位。旋挖機必須穩(wěn)定、水平、定位，鉆頭中心與樁位中心距離不大于10mm。

（3）埋設護筒。護筒的直徑應比樁孔直徑大200mm，護筒長度底進入黏土層不少于500mm，護筒頂部高出地面300mm，護筒埋設的傾斜度控制在1%以內，護筒埋設偏差不超過30mm，護筒四周用黏土回填，分層夯實。

（4）旋挖機成孔。護筒埋設并定位后，使用旋挖機鉆進。旋挖機扭矩大、轉速高、成孔效率高；自動化程度高，通過電腦程序精確控制，孔的傾斜度等可以較直觀地顯示；無泥漿循環(huán)，對環(huán)境污染小，適用于淺丘地區(qū)地質條件。丘陵地區(qū)地形限制了大型機械的進出，大樁徑的樁基可采用兩次成孔的方式施工。樁成孔后需要重點檢查：成孔的中心位置、孔深、孔徑、垂直度、孔底沉渣厚度、樁頂與樁底標高、地基持力層情況等。

（5）清孔。

（6）鋼筋籠制作與安放。鋼筋籠的主筋與加強筋全部焊接，螺旋筋與主筋采用隔點焊加固，制作好的鋼筋籠應逐節(jié)驗收，合格后掛牌存放。鋼筋籠長超過16m在孔口焊接，單面焊10d，焊縫高度≥0.3d，焊縫寬度≥0.8d。兩段籠子應保持順直，同截面接頭不得超過配筋的50%，間距錯開，不少于35d。鋼筋焊接完好后，應緩慢下放入孔內，嚴禁砸籠。

（7）下導管。

（8）混凝土澆筑?；炷恋馁|量保證主要是通過控制混凝土的坍落度和和易性?；炷恋奶涠葢刂圃?20mm左右。由于淺丘地區(qū)地形限制，混凝土攪拌站距離施工工地較遠，這就容易由于長距離的運輸而導致混凝土的坍落度不易控制，影響其強度，從而對工程質量產(chǎn)生較大的影響?；炷恋暮鸵仔砸话阃ㄟ^控制其坍落度、采用合理砂率、改善砂石級配、摻加外加劑等進行改善。同時，應盡可能地縮短混凝土的運輸時間。水下混凝土的配置強度應比設計強度標準值提高40%~50%，膠凝材料用料不少于360kg/m3，含砂率宜為40%~50%，并宜選用中粗砂，粗骨料選用碎石或卵石，最大粒徑不應小于40mm，且不得大于鋼筋最小間距的1/3。

在水下混凝土澆筑前，應對不同直徑、深度的樁孔分別計算出混凝土澆筑初灌量。施工過程中要保證澆筑初灌量，澆筑時導管埋深控制在2～6m，拆管前專人測量孔內混凝土面，并做記錄。澆筑混凝土接近樁頂標高時，應控制最后一次澆筑量，確保樁頂標高符合設計要求[2]。

水下混凝土減輕了環(huán)境水對混凝土拌合物的侵蝕，無需人工振搗，避免了分層灌注而引起的層間夾渣現(xiàn)象，克服了漏振、過振產(chǎn)生的混凝土蜂窩、空洞等現(xiàn)象，且灌注時間短，施工效率高。對水下澆筑混凝土質量要求較高，其必須具有水下不分離性、自密實性、低泌水性和緩凝等特點。水下混凝土澆筑可在很大程度上節(jié)約成本，同時，其施工技術成熟、效率相對較高，因此，對于干混凝土作業(yè)也可采用水下混凝土的澆筑方式，即：對混凝土施加與水壓相同的壓力。這樣，可有效地縮短時間、節(jié)約成本，高效地完成工程項目。

在澆樁過程中，隨機抽取1～2盤混凝土制作試塊，每根樁應制作一組試塊，制作好的試塊在12h后拆模，放置靜水中養(yǎng)護，試塊評定采用數(shù)理統(tǒng)計法評定。

（9）起拔護筒。

（10）回填樁孔。

2 工程實例

2.1 工程概況

G8515線榮昌至瀘州段(四川境)高速公路路線全長約42km。路線起于瀘縣方洞鎮(zhèn)麻巖水庫附近川渝交界處，經(jīng)瀘縣方洞鎮(zhèn)、喻寺鎮(zhèn)、玄灘鎮(zhèn)、云龍鎮(zhèn)和瀘州市龍馬潭區(qū)長安鄉(xiāng)、特興鎮(zhèn)等，止于瀘州市沿江工業(yè)園區(qū)龍港大道。本項目施工路段位于瀘州市瀘縣境內玄灘鎮(zhèn)。設馬溪河大橋(K154+582.5)、雷灣大橋(K155+213.5)和金銀灣大橋(K156+358)跨越河谷，于K158+139設灣頭中橋跨越X004縣道，在K159+000設奇峰互通，路線止于瀘縣玄灘鎮(zhèn)石城村，止點樁號K161+000。主線全長6.55km。

該項目橋梁多跨越水量不大的沖溝或干溝，橋位處第四系覆蓋層厚度一般較小，兩岸山坡基巖多直接出露，覆蓋層巖性為黏土、粉土夾碎塊石、碎塊石質土。黏土層地基承載力基本容許值[fa0]=0.1~0.2MPa，基巖以泥巖為主，強風化層[fa0]=0.3~0.4MPa，中風化層[fa0]=0.6~0.8MPa。

公路設計等級為雙向四車道高速公路，計算行車速度：100km/h。全線大中橋1227.05m/8座，樁基180根，樁徑1.3~2.5m，樁基深度15~25m。

2.2 橋梁樁基施工工藝

該項目橋梁樁基采用旋挖成孔方式施工，同時由于西南淺丘地區(qū)地形限制，大型機械進出不方便，因此，對于大樁徑樁基采用兩次成型的方式成孔，避免了大型機械給施工帶來的不便。在軟基地段和河道內筑島施工時，樁壁土質較差易塌孔，故采用長護筒護壁，為保證護筒進入基巖，護筒長度須大于泥土覆蓋層厚度。圖2為樁基施工現(xiàn)場。

圖2 橋梁樁基施工

為了進一步深入分析旋挖成孔施工方案的優(yōu)點，表1為旋挖成孔與人工挖孔和沖擊鉆孔的施工進度、經(jīng)濟和安全性等對比。從表1中可知，旋挖成孔的工作效率約是人工挖孔的48倍，且其安全系數(shù)高，避免了人員下井施工帶來的安全隱患，其造價約為人工挖孔的1/2，同時由于在鉆進過程中，旋挖鉆頭對孔壁泥土的擠壓形成泥漿護壁，不需單獨設置泥漿池，對周邊環(huán)境不造成影響。

表1 旋挖成孔與人工挖孔、沖擊鉆孔對比(以直徑1.5m樁基為例)

對于干作業(yè)和濕作業(yè)成孔灌注混凝土均采用水下混凝土的灌注方式，這主要是因為干作業(yè)成孔混凝土澆筑施工進度較慢，增加工程成本外，成樁質量受人工振搗因素影響較大；而水下混凝土澆筑效率高，完全采用機械化作業(yè)，避免了大量的人工作業(yè)，可以保證施工進度、工程質量，同時節(jié)約成本。

以直徑1.5m，深15m的樁基為例，采用旋挖成孔的方式，樁基為26.51m3，每1m3可節(jié)約350元，每根樁基可節(jié)省人工費約9000元；施工時間僅需5h，遠小于人工挖孔和沖擊鉆孔的時間?？紤]整個項目施工段，共有約180根樁，直徑、樁長按1.5m、15m考慮，不考慮其他因素，可至少節(jié)省約160萬元[3]。

由于施工地區(qū)地形的限制，長遠距離運輸?shù)纳逃没炷撂涠容^差且不易控制，從而嚴重影響了混凝土質量，因此不建議選擇使用商用混凝土。經(jīng)過多次試驗驗證后，提出混凝土配料中的砂選用機制砂摻加20%天然砂的方式，混凝土強度可以滿足工程質量要求，這主要是因為完全采用機制砂不能保證混凝土和易性要求，完全選用天然砂會提高工程造價，從而產(chǎn)生巨大的額外費用。根據(jù)市場價格，優(yōu)質天然砂到場價格為195元/t，而普通機制砂到場價格為115元/t。表2為C30水下混凝土的配合比，其中水膠比為43%，砂率為45%，單位體積質量為2404kg/m3。

表2 C30水下混凝土配合比

2.3 樁基質量檢驗

為了證明上述施工方法的有效性，施工過程中對混凝土的強度進行了檢驗，同時對工程進行了驗收。強度采用立方體試塊抗壓檢測，樁基成樁質量采用超聲波透射法檢測。

該段項目全線樁基180根，I類樁178根，II類樁2根，II類樁均為商品混凝土澆筑。分析原因為：商品混凝土攪拌站至工點較遠，混凝土出廠到澆筑時間較長，坍落度損失造成混凝土和易性變差，導致樁基密實度下降。表3、表4分別為蔡子沖中橋和馬溪河大橋的樁基超聲波透射法檢測結果，其中蔡子沖中橋樁基為干樁，馬溪河大橋樁基為水下樁。由檢測結果可知，干樁和水下樁的質量完整，均為I類樁。蔡子沖中橋某樁基兩截面的波形見圖3。

圖3 蔡子沖中橋某樁基波形圖

表3 蔡子沖中橋超聲波投射法檢測結果

表4 馬溪河大橋超聲波透射法檢測結果

3 結束語

針對西南淺丘地區(qū)樁基施工技術難題，討論了樁基施工方法、混凝土澆筑方法與質量保證、混凝土質量控制等難點，提出了一種高效的施工技術方案，得到的結論如下：

（1）在干作業(yè)和濕作業(yè)中均可采用旋挖成孔，其工作效率高，且安全經(jīng)濟，適用于西南淺丘地區(qū)樁基施工。

（2）干作業(yè)和濕作業(yè)均可采用水下混凝土的澆筑方式，混凝土強度滿足要求，樁身完整，樁身為I類樁。

（3）商品混凝土攪拌站距離工點較遠，混凝土出廠到澆筑時間較長，坍落度損失造成混凝土和易性變差，導致樁基密實度下降。