談深水動水環(huán)境下橋梁樁基施工質(zhì)量控制

黃 榮 榮

(中國中鐵一局第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

談深水動水環(huán)境下橋梁樁基施工質(zhì)量控制

黃 榮 榮

(中國中鐵一局第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

針對廣西欽犀濱海公路跨海大橋與懷新高速公路舞水河大橋在深水動水環(huán)境下施工樁基時對施工質(zhì)量的控制措施作了研究，根據(jù)施工工藝，分析了環(huán)境對施工環(huán)節(jié)質(zhì)量的影響，并制定了針對性的措施，保證了工程質(zhì)量全面受控，為后續(xù)類似工程施工提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

土木建筑工程施工，深水動水環(huán)境，橋梁樁基，質(zhì)量控制

1 概述

工程項目的質(zhì)量關(guān)系到國計民生，尤其是在高速發(fā)展的今天，每年投入到工程建設(shè)的資金幾乎都是天文數(shù)字，工程質(zhì)量事故也因建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)張而層出不窮。現(xiàn)就參與建設(shè)過的廣西欽犀濱海公路跨海大橋與懷新高速公路舞水河大橋在深水動水環(huán)境下施工樁基時對施工質(zhì)量的控制措施談?wù)剛€人的看法，為后續(xù)類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

2 工程概況

2.1 廣西欽犀濱海公路跨海大橋概況

鹿耳環(huán)江大橋位于欽州市欽州港區(qū)境內(nèi)的鹿耳環(huán)海汊，屬海積地貌，海汊河床呈平坦海灘斷面分布。百年一遇的最高潮位為4.07 m，海面相對寬闊，觀測期高潮水面寬約1 500 m，低潮時水面寬約200 m。兩岸退潮時露出大面積泥質(zhì)砂灘，坡面平緩，傾向河心。每天都會漲落潮一次，高水位時水深約8 m，低水位時水深約1.5 m，屬于典型的深水動水環(huán)境。

該橋位橋跨組合為6×20 m+5×30 m+6×20 m，共17孔，下部結(jié)構(gòu)為樁、柱式橋墩，鉆孔樁基礎(chǔ)，30 m跨的橋墩樁徑為1.5 m,20 m跨的橋墩樁基為1.3 m，樁基按嵌巖樁設(shè)計。橋位處第四系覆蓋層主要為海相及海陸交互相沉積層，層厚為4.75 m～8.30 m，犀牛腳岸較厚，欽州港岸相對稍薄。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，巖層產(chǎn)狀為315°∠8°～30°，局部褶曲發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性斷裂構(gòu)造通過。

線路設(shè)計技術(shù)等級：行車速度：100 km/h；設(shè)計荷載：汽車—超20級;掛車—120；通航：按內(nèi)河Ⅶ(2)級航道標(biāo)準(zhǔn)，通航水位按5年一遇潮水位，為3.37 m(黃海高程)。

2.2 懷新高速公路舞水河大橋概況

長樂坪舞水河大橋，橋跨組合為4×30 m+43 m+4×50 m+43 m+4×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)左幅為三柱式橋墩、右幅為二柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋梁全長592 m，舞水河每

年都要發(fā)洪水，水位最高時深8.9 m，最低時深3.2 m，洪水期間對河床沖刷嚴(yán)重，樁基按嵌巖樁設(shè)計。橋位處第四系覆蓋層主要為河道交互相沉積層，層厚為3.65 m～5.28 m，屬于典型的深水動水環(huán)境。

線路設(shè)計技術(shù)等級：行車速度：120 km/h；設(shè)計荷載：汽車—超20級;掛車—120。

3 深水動水環(huán)境橋梁樁基施工方案

對于深水動水環(huán)境的橋梁樁基施工，其方案基本是成熟的。通常根據(jù)設(shè)計的橋型，選擇動力浮吊作為主要的起重與運(yùn)輸設(shè)備，鋼結(jié)構(gòu)平臺作為主要的施工平臺，鋼護(hù)筒或鋼圍堰作為主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對于嵌巖樁一般選擇沖擊鉆成孔，對于摩擦樁多數(shù)選擇回轉(zhuǎn)鉆成孔，混凝土選擇輸送泵泵送。

深水動水施工平臺示意圖見圖1。

4 樁基施工主要質(zhì)量問題及預(yù)防措施

《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》規(guī)定：基礎(chǔ)設(shè)施工程、房屋建筑地基基礎(chǔ)工程和主體結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，直接關(guān)系到基礎(chǔ)設(shè)施工程和房屋建筑的整體安全可靠，必須在該工程的合理使用年限內(nèi)予以保修，即實(shí)行終身負(fù)責(zé)制?！蹲罡呷嗣穹ㄔ宏P(guān)于審理建設(shè)施工合同適用法律問題的解釋》規(guī)定，因地震、臺風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害或其他不可抗拒原因造成的損壞問題，建設(shè)參與各方根據(jù)國家具體政策分擔(dān)經(jīng)濟(jì)責(zé)任。因此施工單位應(yīng)充分重視對樁基質(zhì)量的控制，具體如下。

4.1 樁基坍孔預(yù)防措施

樁基施工防坍孔措施在一般情況下比較成熟，但對于深水動水環(huán)境，還應(yīng)進(jìn)一步引起重視，詳細(xì)措施如下：

1)開鉆前先弄清地質(zhì)資料，必要時可以進(jìn)行補(bǔ)充勘察，確保鋼護(hù)筒的長度穿過軟弱層，進(jìn)入風(fēng)化巖層，并實(shí)現(xiàn)封水效果。

2)選擇良好的造漿材料，對每一批造漿用的粘土的含砂率進(jìn)行檢測，確保泥漿的相對密度、粘度和含砂率滿足技術(shù)規(guī)范要求，必要時可添加高分子數(shù)來增加泥漿的粘度(相對密度1.2～1.4，粘度22 Pa·s～30 Pa·s，含砂率不大于4%)。

3)維持孔內(nèi)水頭，漲潮時(或河流水位變化時)孔外水位上升，防止因孔內(nèi)水頭過低造成坍孔。

4)勤測泥漿比重，保證鉆孔過程中，每次清孔后泥漿比重不小于1.2。

5)孔深達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后及時清孔、鋼筋籠就位并立即灌注混凝土。

6)鉆孔的全過程需要技術(shù)人員值班，對土層發(fā)生變化的地方加大泥漿的測定頻率，保證通過透水性強(qiáng)的砂礫層時泥漿比重不小于1.3，若發(fā)現(xiàn)護(hù)筒不能有效的封水，導(dǎo)致孔內(nèi)液面出現(xiàn)較大變化，應(yīng)及時跟進(jìn)護(hù)筒。

4.2 鉆孔偏斜預(yù)防措施

在深水動水條件下，一般護(hù)筒相對較長，打設(shè)過程中更加容易造成偏斜，即便保持傾斜率不變，也會因護(hù)筒的加長而導(dǎo)致偏位，具體措施如下：

1)樁架不穩(wěn)，護(hù)筒垂直度超標(biāo)，將樁架重新安裝牢固，并對導(dǎo)架進(jìn)行水平和垂直校正(水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀)，檢修設(shè)備。2)土層軟硬不均，致使鉆頭受力不均，偏斜過大時，填入石子、粘土重新鉆進(jìn)，控制鉆速，慢速提升下降，往復(fù)掃孔糾正。3)鉆孔中遇有較大孤石或探頭石，如有探頭石，宜用鉆機(jī)鉆透，用沖孔機(jī)時用低錘擊密，把石打碎，再掏出。4)擴(kuò)孔較大處，鉆頭擺動偏向一方，宜采用合適的沖程，嚴(yán)禁大沖程沖擊。5)鉆桿彎曲，接頭不正，經(jīng)常檢查鉆頭及鉆桿，鉆頭磨耗太多時，應(yīng)及時修補(bǔ)和更換。

4.3 灌樁時導(dǎo)管堵塞預(yù)防措施

1)混凝土開盤前檢查計量設(shè)備是否正常，確?；炷恋馁|(zhì)量和試驗(yàn)指標(biāo)(坍落度18 cm～22 cm，擴(kuò)展度60 cm)滿足施工工藝要求。

2)灌注混凝土前需要對導(dǎo)管進(jìn)行水密性(水壓力不小于孔內(nèi)水深的1.3倍)和抗拉性試驗(yàn)，導(dǎo)管的拆卸和安裝由專人負(fù)責(zé)，確保導(dǎo)管的抗拉性和水密性滿足設(shè)計要求。

P=γc·hc-γw·Hw。

P=24×25-1.05×23=575.9 kPa。

其中，P為導(dǎo)管可能受到的最大內(nèi)壓力，kPa；γc為混凝土拌和物的容重，取24 kN/m3；hc為導(dǎo)管內(nèi)混凝土樁最大高度(以導(dǎo)管全長計)，m；γw為孔內(nèi)泥漿的容重，kN/m3；Hw為孔內(nèi)泥漿的深度。

3)灌注混凝土過程中由專門的技術(shù)人員測量導(dǎo)管的埋深，確定合適的拔管速度，保證不因?qū)Ч苈裆顔栴}引起堵管和斷樁。

4)控制碎石的最大粒徑，防止因碎石粒徑過大造成堵管。

5)嚴(yán)格控制混凝土的灌注時間，保證混凝土灌注在首批混凝土初凝前完成整根樁基混凝土的灌注。

6)當(dāng)后盤出現(xiàn)故障時，要活動導(dǎo)管，防止首批混凝土初凝引起導(dǎo)管堵塞。

4.4 輸送泵管道堵塞或炸管預(yù)防措施

因受場地限制，水中樁基混凝土灌注，一般可選用拖式混凝土輸送泵(又叫地泵)做水平及垂直運(yùn)輸，在遠(yuǎn)距離泵送時，經(jīng)常發(fā)生堵塞泵管的現(xiàn)象，如果處理不當(dāng)極易引起安全質(zhì)量事故，為了防止事故的發(fā)生，一般在做遠(yuǎn)距離混凝土澆筑方案時，需要制定防止泵送堵管的措施。

1)選擇合適的砂率，做好配合比設(shè)計，提高混凝土的可泵性。

2)碎石的最大粒徑不超過輸送泵管徑的1/3。

3)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，保證坍落度既符合施工要求又符合泵送混凝土的要求。

4)泵送混凝土前先泵送水或稀砂漿濕潤管道，然后泵送混凝土。

5)加強(qiáng)對混凝土拌合質(zhì)量的控制，確?；炷临|(zhì)量穩(wěn)定。

6)在炎熱的夏天，還要有專門的降溫措施，防止高溫引起堵管。

7)安裝泵管時必須檢查泵管的完備性，尤其是彎管外側(cè)壁磨損嚴(yán)重，通過觀察敲擊等辦法進(jìn)行判定，對有問題的管子進(jìn)行更換，避免發(fā)生炸管事件。

8)輸送泵管由專人負(fù)責(zé)，工具和配件設(shè)專人保管，保證堵管發(fā)生后人員和工具能及時到場。

9)必要時，成立減少遠(yuǎn)距離泵送混凝土堵管頻率的QC攻關(guān)小組。

4.5 斷樁預(yù)防措施

嚴(yán)格按照施工交底書控制泥漿比重，對泥漿各項指標(biāo)經(jīng)常檢查，如在灌注過程中發(fā)現(xiàn)塌孔，應(yīng)分情況迅速作出處理決定：

1)混凝土灌注高度位于鋼筋籠以下時，將已灌注部分混凝土利用反循環(huán)抽出，重新添加粘土造漿護(hù)壁，清孔灌注；2)混凝土灌注高度超過鋼筋籠底標(biāo)高時，如為少量塌孔，按照初始灌注標(biāo)準(zhǔn)備料，井外加壓使導(dǎo)管下沉，同時灌注；3)如塌孔量較大，應(yīng)及時將鋼筋籠提出，重新添加粘土造漿護(hù)壁，清孔后下鋼筋籠灌注；4)在鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)檢查，尤其是應(yīng)仔細(xì)核對地質(zhì)資料，根據(jù)不同的地層特性加以預(yù)防，發(fā)現(xiàn)縮徑，采取上下提升下降的辦法掃孔，直至符合要求；5)灌注前合理配管，灌注過程中嚴(yán)格控制導(dǎo)管拔出長度，勤拔管，勤測量，不得貪多貪快，盲目增加一次性的灌注高度和拔出長度。

4.6 鋼筋籠上浮預(yù)防措施

1)鋼筋籠固定不牢固，灌注混凝土至籠底時速度過快，混凝土上部已初凝混凝土對籠底的沖擊力過大；

2)導(dǎo)管掛到籠上，在拔管時將鋼筋籠拉起；

3)在鋼筋籠制作時，鋼筋籠外側(cè)焊接一定數(shù)量的鋼筋鉤；

4)在孔口用工字鋼將鋼筋籠壓在鉆機(jī)下；

5)半樁鋼筋籠在灌注到鋼筋籠底標(biāo)高下1.0 m時，降低灌注速度，加大拔管頻率，直至混凝土灌注到鋼筋籠底標(biāo)高4.0 m以上時，再以正常速度灌注；

6)在灌注前仔細(xì)對位，確保導(dǎo)管位于孔中心，并應(yīng)采取相應(yīng)的固定措施，以防在灌注過程中導(dǎo)管移位。

4.7 預(yù)防沖刷的措施

作為施工單位，在收到設(shè)計圖紙前，還應(yīng)對設(shè)計圖紙進(jìn)行審核，確保設(shè)計單位有防沖刷措施的設(shè)計，防止河水(潮水)帶動沙石沖擊樁基而導(dǎo)致混凝土脫落，形成露筋與縮徑。

1)根據(jù)沖刷計算，設(shè)置永久的鋼護(hù)筒結(jié)構(gòu)，保護(hù)位于動水部位的樁基與墩柱；

2)根據(jù)沖刷計算，適當(dāng)加大位于動水部位的樁基與墩柱混凝土保護(hù)層的厚度；

3)根據(jù)地形與水文條件，設(shè)置必要的導(dǎo)流設(shè)施，減少水流對橋墩與樁基的正面沖擊。

5 結(jié)語

深水動水環(huán)境下的橋梁樁基施工應(yīng)事先制定好切實(shí)可行的質(zhì)量保證措施，如果措施不力，將會給工程埋下巨大隱患，嚴(yán)重時會導(dǎo)致慘痛的事故。根據(jù)收集到的一些事故教訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)入?？诩吧絽^(qū)跨河的橋梁樁基頻繁出現(xiàn)因深水動水環(huán)境導(dǎo)致的質(zhì)量問題或質(zhì)量事故。本文所提出的一些措施通過了實(shí)踐檢驗(yàn)，對類似工程具有啟發(fā)與借鑒。

[1] 楊文淵.橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2] 中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[M].北京：人民交通出版社,2007.

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[4] JTGT H21—2011，公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] JTG F801—2012，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] 蔡 鍵.橋梁損傷診斷[M].北京：人民交通出版社，2002.

On quality control at bridge pile foundation construction under deep and flowing water environment

Huang Rongrong

(ChinaZhongtieEngineeringCompanyLimited,AFourthoftheFirstBureau,Xianyang712000,China)

In Guangxi Qinzhou rhino coastal highway cross sea bridge and Huaixin highway Dance River Bridge in deep water dynamic water environment construction of pile foundation of the construction quality control measures, according to the construction process, a careful analysis of the environmental impact on the construction of the link quality, formulated targeted measures, and guarantee the engineering quality comprehensive granted control, to provide the experience for the similar projects in future construction.

civil engineering construction, deep and flowing water environment, bridge pile foundation, quality control

1009-6825(2015)32-0159-03

2015-09-07

黃榮榮(1982- )，女，工程師

U443.1

A