橋梁在復(fù)雜水文條件下水上基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

張艷艷 劉士銃

（登封市公路工程處，河南 登封 452470）

橋梁在復(fù)雜水文條件下水上基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

張艷艷 劉士銃

（登封市公路工程處，河南 登封 452470）

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)橋梁施工技術(shù)無(wú)論是在技術(shù)層面還是在理論層面都取得了突飛猛進(jìn)的快速發(fā)展。橋梁結(jié)構(gòu)的水上基礎(chǔ)作為橋梁工程中的重要組成部分。由于其屬于隱蔽結(jié)構(gòu)的自身特性，所以在施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些突發(fā)性事件，對(duì)橋梁工程施工產(chǎn)生一定的影響。本文通過(guò)對(duì)橋梁水上基礎(chǔ)施工技術(shù)理論的研究以及對(duì)自身長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)橋梁在復(fù)雜水文條件下的水上基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。本文主要的研究?jī)?nèi)容有：（1）總結(jié)研究了橋梁水上基礎(chǔ)現(xiàn)有的施工技術(shù)以及施工方法，并總結(jié)了各種技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)；（2）橋梁水上基礎(chǔ)施工方案在特殊地質(zhì)條件下如何進(jìn)行選擇；（3）復(fù)雜水文地質(zhì)條件下，由于環(huán)境對(duì)施工條件造成的制約，如何合理有效地搭建施工平臺(tái)，方便具體施工；（4）對(duì)今后我國(guó)橋梁在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下水上基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)以及展望。

橋梁施工；施工技術(shù)；復(fù)雜地質(zhì)條件；水上基礎(chǔ)；復(fù)雜水文條件

0 緒論

近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)得到了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，無(wú)論在經(jīng)濟(jì)、科技還是文化方面我國(guó)均取得了舉世矚目的成就。隨著我國(guó)國(guó)家綜合國(guó)力的快速發(fā)展，大規(guī)模的橋梁建設(shè)也可是如火如荼的進(jìn)行。由于我國(guó)國(guó)土面積廣闊，水文地質(zhì)的多樣化，關(guān)于橋梁工程在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的水上基礎(chǔ)施工技術(shù)方面的研究的重要性也開(kāi)始凸現(xiàn)出來(lái)。

1）發(fā)展現(xiàn)狀

早期我國(guó)在進(jìn)行橋梁水上基礎(chǔ)施工時(shí)，常用的施工方法為氣壓沉箱法[1]。但隨著解放后，我國(guó)在橋梁施工方面的技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。逐漸開(kāi)始在一些國(guó)家重點(diǎn)工程中以鋼板樁圍堰技術(shù)替代原有的氣壓沉箱法[2]。近些年來(lái)，隨著國(guó)家綜合實(shí)力的快速發(fā)展，橋梁施工技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在2007年的江蘇泰州長(zhǎng)江大橋的施工中，我國(guó)采用了大型的深水沉井系統(tǒng)[3]。這一技術(shù)的使用標(biāo)志了我國(guó)的橋梁水上基礎(chǔ)施工技術(shù)走在了世界橋梁技術(shù)的最前沿。實(shí)現(xiàn)了我國(guó)橋梁建設(shè)由經(jīng)驗(yàn)判斷向科技先導(dǎo)的跨時(shí)代轉(zhuǎn)變。

2）橋梁水上基礎(chǔ)施工技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)現(xiàn)有的橋梁基礎(chǔ)主要分為深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)兩個(gè)大類(lèi)型。由于淺基礎(chǔ)其自身結(jié)構(gòu)存在著埋深淺、承載力薄弱以及基礎(chǔ)穩(wěn)定性差等一系列先天性不足。所以我國(guó)現(xiàn)有的橋梁施工中常使用深基礎(chǔ)來(lái)保證橋梁可以長(zhǎng)期進(jìn)行工作。深基礎(chǔ)主要有以下幾種：

（1）管柱基礎(chǔ)：管柱基礎(chǔ)主要有嵌巖柱塞、承臺(tái)以及管柱柱身三部分構(gòu)成。管柱具體受力是由管壁進(jìn)行，其他結(jié)構(gòu)物主要是用來(lái)為管柱提供抗彎彎矩。

（2）樁基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)主要在形式上面可以分為鉆孔灌注樁以及打入樁兩種。樁基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)相比，橋梁水上基礎(chǔ)施工中使用較為廣泛，特別是鉆孔灌注樁是先進(jìn)橋梁工程中最主要的基礎(chǔ)形式。

（3）沉井基礎(chǔ)：沉井基礎(chǔ)主要依靠自身重力下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的一種深基礎(chǔ)。因?yàn)樾枰獦O大的重力進(jìn)行下沉，所以沉井基礎(chǔ)的底部一般會(huì)制作成為鋒利的刃型結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)如今我國(guó)在橋梁工程方面，水上基礎(chǔ)這一結(jié)構(gòu)主要采用的是鉆孔灌注樁作為主要的水上基礎(chǔ)形式。沉井基礎(chǔ)以及管柱基礎(chǔ)由于其較高的造價(jià)以及施工難度大等原因，使用范圍較為有限。

1 復(fù)雜水文條件下橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

橋梁工程作為一個(gè)涉及面廣泛、相關(guān)專(zhuān)業(yè)多以及施工難度大的綜合性工程，常常會(huì)收到多方面的因素影響。特別是在橋梁水上基礎(chǔ)方面，經(jīng)常會(huì)收到工程造價(jià)、水文條件、氣象條件、設(shè)備裝備條件以及施工人員素質(zhì)等等各個(gè)方面的影響。在以上諸多影響中，水文以及地質(zhì)條件更是決定了基礎(chǔ)施工的主要因素。

1.1 復(fù)雜條件下水上基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)在的橋梁施工技術(shù)已經(jīng)形成了一定范圍內(nèi)的固定模式。關(guān)于水上基礎(chǔ)施工主要使用的施工技術(shù)有以下幾點(diǎn)：

（1）土圍堰以及鋼圍堰：圍堰由于其自身性質(zhì)的獨(dú)特，在施工中是經(jīng)常使用的一種形勢(shì)。無(wú)論是土圍堰還是鋼圍堰，施工原理基本相同，均是采用其他介質(zhì)將水隔開(kāi)，形成一個(gè)安全的施工面。但是兩者之間也存在著交大的差異。鋼圍堰在使用以及性能方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于土圍堰，但是由于其造價(jià)過(guò)高以及施工技術(shù)要求較高的缺點(diǎn)在一定程度上限制了鋼圍堰的使用范圍。土圍堰雖然造價(jià)較低但是由于性能較差，在一些施工質(zhì)量較高的工程中使用較少。

（2）雙臂鋼套箱：雙臂鋼套箱主要應(yīng)用在深水高樁承臺(tái)中。其實(shí)本質(zhì)上也是一種鋼圍堰，但是形制略有不同。

1.2 具體施工工藝選擇技術(shù)研究

雖然以上幾種施工技術(shù)均可以滿(mǎn)足橋梁工程中水上基礎(chǔ)施工的技術(shù)要求，但是由于各方面因素的限制，在使用時(shí)需要進(jìn)行一定的選擇，確保所選用的施工技術(shù)既滿(mǎn)足工程質(zhì)量要求也可以保證造價(jià)目標(biāo)控制以及進(jìn)度控制。通過(guò)在實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及經(jīng)過(guò)對(duì)上述各種基礎(chǔ)施工技術(shù)理論研究分析后我們可以得到一下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）由于鋼吊箱在工藝方面不但節(jié)省時(shí)間而且相對(duì)的節(jié)省造價(jià)，所以如果技術(shù)條件滿(mǎn)足要求，應(yīng)當(dāng)盡量選擇鋼吊箱施工。

（2）淺水少水地區(qū)應(yīng)當(dāng)盡量選擇筑島圍堰施工。這樣既可以滿(mǎn)足施工技術(shù)要求也可以節(jié)省造價(jià)。

（3）深水地區(qū)有限選擇鋼圍堰進(jìn)行施工。

（4）對(duì)于一些水量大，潮水猛的施工地區(qū)應(yīng)進(jìn)行先下樁在圍堰的施工辦法進(jìn)行施工。

（5）軟弱地質(zhì)條件下，應(yīng)當(dāng)選擇鋼板樁圍堰。

2 復(fù)雜條件下鉆孔樁施工技術(shù)研究

鉆孔樁是當(dāng)今橋梁工程中常用的一種基礎(chǔ)施工技術(shù)。鉆孔樁可以使用絕大部分地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)施工而且可以不受預(yù)制條件限制，根據(jù)需要制定樁體直徑。所以鉆孔樁具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。鉆孔樁由于其自身技術(shù)性能的優(yōu)勢(shì)使用面較廣。但是在遇到一些特殊地質(zhì)條件時(shí)會(huì)由于在鉆孔過(guò)程中發(fā)生一定的事故造成較大的人身以及財(cái)產(chǎn)安全損失，所以在復(fù)雜條件下對(duì)于鉆孔樁的使用一定要極為重視。否則發(fā)生較大的工程事故。

2.1 深厚砂層地區(qū)施工技術(shù)分析

在深厚砂層地質(zhì)條件下施工時(shí)，由于深厚砂層地質(zhì)條件的獨(dú)特性質(zhì)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)施工難點(diǎn)：

（1）難以保證垂直度：由于深厚砂層地質(zhì)條件下，地質(zhì)穩(wěn)定性較差，所以一旦樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)難以保證樁的垂直度。

（2）泥漿雜質(zhì)過(guò)大：由于地質(zhì)條件特殊在成孔時(shí)容易產(chǎn)生孔底泥漿雜質(zhì)過(guò)多的現(xiàn)象，難以保證樁的強(qiáng)度。

對(duì)于上述的幾點(diǎn)施工難點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)泥漿，在泥漿中摻加一定含量的外加劑。用以保證泥漿雜質(zhì)含量符合工藝要求。并且在鉆控制要保證鋼護(hù)筒施工質(zhì)量，保證穩(wěn)定性以及垂直度。

2.2 沙卵石地區(qū)施工技術(shù)分析

在砂卵石地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，由于沙卵石地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件鉆孔施工常會(huì)遇到例如易塌孔和管孔涌砂等施工事故。所以為了避免以下幾點(diǎn)施工事故的出現(xiàn)，在該地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）采用優(yōu)質(zhì)泥漿并保證鋼護(hù)筒全斷面如巖的技術(shù)方法保證避免塌孔故的發(fā)生。該過(guò)程中，保證泥漿質(zhì)量以及鋼護(hù)筒鉆入技術(shù)是施工關(guān)鍵。

（2）保證泥漿濃度合理，保證優(yōu)質(zhì)的泥漿濃度可以有效的保證避免管孔涌砂事故的發(fā)生，在這一過(guò)程中，泥漿濃度的保證是技術(shù)關(guān)鍵。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)基礎(chǔ)施工技術(shù)的理論研究與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)我們可以認(rèn)為在復(fù)雜水文條件下鉆孔樁可以有效的滿(mǎn)足施工技術(shù)要求，保證施工質(zhì)量。但是泥漿以及鉆孔工藝中質(zhì)量控制必須高標(biāo)準(zhǔn)要求方可滿(mǎn)足施工技術(shù)的要求。所以泥漿質(zhì)量以及鉆孔工藝必須要得到有效保證。

［1］劉自明.橋梁深水基礎(chǔ)[M].北京:人民交通出版社,2003.04.

［2］周一橋.橋梁深水基礎(chǔ)的新動(dòng)向[J].公路交通技術(shù),2000(4).

［3］交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè):橋涵[M].北京:人民交通出版社,1999,11.

［4］張鴻,劉先鵬,王海懷,肖文福,徐偉.特大型橋梁深水高樁承臺(tái)基礎(chǔ)施工技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005,06.

［5］張耀輝,牛淘明.特殊地質(zhì)條件下鉆孔樁施工方法的探討[J].西部探礦工程,2004(1).

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楊玉潔］