公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

高坤（山東泰和公路工程有限公司，山東 淄博256410）

公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

高坤
（山東泰和公路工程有限公司，山東 淄博256410）

公路橋梁深水樁基礎(chǔ)的施工主要包括鋼圍堰施工、鉆孔灌注樁施工及承臺施工等，通過對各施工環(huán)節(jié)施工工序與技術(shù)要點的掌握，才能保證深水樁基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。【Abstract】The construction of highway Bridges deepwater pile foundation including the steel cofferdam construction,the construction of the construction of bored piles and pile caps,etc.,through the construction process and technical points of each constructionstageofmaster,toensurethequalityofdeepwaterpile foundationengineeringconstruction.

公路橋梁；深水樁；基礎(chǔ)；施工技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.046

1　引言

公路橋梁建設(shè)過程需要涉水施工且水深大于5~6m時將應(yīng)用到深水基礎(chǔ)施工技術(shù)，深水樁基礎(chǔ)不同于傳統(tǒng)意義上的土圍堰、木樁、鋼板樁圍堰等路橋基礎(chǔ)防水施工技術(shù)，其發(fā)展從初期的沉箱、沉井、管柱及組合基礎(chǔ)等，發(fā)展至今，深水基礎(chǔ)出現(xiàn)了深水樁基礎(chǔ)、雙承臺、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)等形式，由于深水樁基礎(chǔ)在橋梁工程施工過程中所需下沉的入水深度相對于沉井、沉箱等更小，在與沉井、沉箱下沉深度相等時所需澆筑材料可減少50%左右[1]，因此，從建筑工程成本控制方面來說,深水樁基礎(chǔ)具有造價低的明顯優(yōu)勢。

2　國內(nèi)外深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的現(xiàn)狀

當(dāng)前國外應(yīng)用較為廣泛的深水樁基礎(chǔ)技術(shù)主要是大直徑鋼管樁、大直徑鉆孔灌注樁及復(fù)合型深水基礎(chǔ)，如日本跨徑204m的濱名大橋與跨徑220m的內(nèi)海大橋分別采用了直徑為1.6m和2.0m的鋼管樁基礎(chǔ)，日本濱港橫斷大橋跨徑460m的鋼斜拉橋基礎(chǔ)施工過程中，將嵌入基巖中多柱基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)孔，孔徑達(dá)到10m后進(jìn)行灌注，它是世界上直徑最大的嵌巖鉆孔灌注樁。此外，復(fù)合型深水基礎(chǔ)則指的是將剛殼沉井等深水基礎(chǔ)技術(shù)與深水灌注樁進(jìn)行組合施工，形成復(fù)合型基礎(chǔ)。

我國深水基礎(chǔ)起步較晚，興起于20世紀(jì)50年代，早期以管柱及混凝土樁基礎(chǔ)等技術(shù)為主，發(fā)展經(jīng)歷沉井、鉆孔樁基礎(chǔ)到現(xiàn)在的復(fù)合型深水基礎(chǔ)，使得我國的深水樁基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入國際先進(jìn)水平，如主跨徑1088m的蘇通大橋施工過程中水深達(dá)到50m，采用了雙壁鋼吊箱高樁承臺鉆孔灌注樁，主跨徑23m的夷陵長江大橋施工時水深達(dá)23m，采用的是高樁承臺鉆孔灌注樁。我國深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在發(fā)展過程中還體現(xiàn)出了其首創(chuàng)性，雙壁鋼圍堰鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ)是在建設(shè)九江長江大橋時經(jīng)過技術(shù)研究并結(jié)合現(xiàn)場施工條件而形成的創(chuàng)新深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。

3　深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點

3.1施工影響因素的充分考慮

公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工過程中會受到施工現(xiàn)場環(huán)境，如地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、氣候條件、環(huán)境條件等自然條件的影響，包括橋梁深水樁基礎(chǔ)所處地層分布、地形地貌、水深、流速、沖溶、氣溫、降水等自然影響因素；另外，施工設(shè)計方案、工程工期、施工技術(shù)力量及施工機械設(shè)備、安全管理等人為因素也是影響道橋深水樁基礎(chǔ)施工的重要因素。因此，在實施深水樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工過程中，需要充分掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣候及環(huán)境條件，它們將作為施工設(shè)計的重要依據(jù)，以保證基礎(chǔ)的耐久性與穩(wěn)定性。

3.2保證施工工序的科學(xué)性與合理性

道路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工程序主要有2種，即先下圍堰后成樁與先成樁再下圍堰施工承臺[2]，前者首先在蹲位點設(shè)下圍堰，圍堰可后續(xù)成樁作業(yè)平臺的承重基礎(chǔ)及施工船舶的?？奎c，技術(shù)優(yōu)勢在于安全可靠且技術(shù)成熟；后者的優(yōu)勢在于可以很好地解決施工現(xiàn)場水文地質(zhì)條件復(fù)雜的大型橋梁的施工問題，該項技術(shù)攻破了強涌潮條件下的圍堰定位的難題。

3.2.1先下圍堰后成樁

下圍堰之前需要利用定位錨碇系統(tǒng)來確定好蹲點，定位必須準(zhǔn)確才能使后續(xù)施工順利進(jìn)行，圍堰安置不僅對氣候條件的要求較高，需要選在臺風(fēng)或汛期來臨之前完成全部的下沉、封底工作，否則將無法安全度過汛期，還要在實施之前做好充分的準(zhǔn)備工作，開工時間的選定主要選在下半年為宜。此外，圍堰的選型上可采用薄壁式鋼筋混凝土沉井圍堰、雙壁圍堰、雙壁鋼絲網(wǎng)水泥圍堰等。

3.2.2先成樁再下圍堰

先成樁再下圍堰主要解決的是水上承臺的防水問題，運用比較廣泛的2種承臺是構(gòu)筑低樁承臺與鋼護(hù)筒保護(hù)承臺。首先利用成樁后的鋼護(hù)筒進(jìn)行準(zhǔn)確定位，用以保護(hù)承臺，解決先下圍堰后成樁施工工序中定位難題，承臺施工先搭建鋼管樁平臺鉆孔，等到鉆孔灌注樁安裝完后再下鋼質(zhì)圍堰[3]，圍堰周圍的鉆孔樁鋼護(hù)筒可以被作為圍堰下沉?xí)r的定位導(dǎo)向和支撐系統(tǒng)，該方法施工簡便且造價低。

3.3深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點

3.3.1鋼圍堰施工

本文主要以雙壁鋼圍堰施工技術(shù)為例，探討其施工技術(shù)要點。雙壁鋼圍堰施工技術(shù)對水壓的承受力較強，加之其自身結(jié)構(gòu)簡單、工序單一且施工方便，早在武漢長江大橋的修建過程中就得到了較好的應(yīng)用效果。圍堰在選型上可以根據(jù)工程的實際需求選用矩形、圓形、異形等多種結(jié)構(gòu)形式，施工方法可分為先安裝鋼圍堰再利用圍堰平臺進(jìn)行樁基施工、先施工樁基再安裝鋼圍堰及施工樁基的同時進(jìn)行鋼圍堰安裝3種方法，而對于鋼圍堰的生產(chǎn)與加工則需要根據(jù)施工工期、施工場地、運輸條件等具體條件來確定是在工廠加工還是在現(xiàn)場加工，焊縫后需做探傷檢查與煤油滲透試驗。需要注意的是鋼圍堰的加工、分塊尺寸需要根據(jù)施工現(xiàn)場的條件（運輸、設(shè)備起重條件等）進(jìn)行確定，且著床后的干圍堰要保持自身的穩(wěn)定性，還要對其刃腳與河床面之間的縫隙進(jìn)行處理，最后再進(jìn)行封底混凝土的澆筑，并保證澆筑厚度、順序、結(jié)合面的處理等滿足施工要求。

3.3.2鉆孔灌注樁的施工

鉆孔灌注樁的施工需要首先搭設(shè)鉆孔平臺，完成鉆孔樁施工、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑及鉆孔灌注樁樁底注漿等工序（見圖1）。

圖1　鉆孔灌注樁的施工工序

鉆孔泥漿選用不分散、低固相、高黏度的黏土泥漿，在鉆進(jìn)成孔過程中常使用大直徑的回旋鉆進(jìn)進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計的標(biāo)高時，需要做好清孔與檢孔工作后方能進(jìn)行鋼筋籠的現(xiàn)場制作與安裝，其安裝工作利用搭設(shè)好的鉆孔平臺上的動臂吊機進(jìn)行安裝，而混凝土澆筑過程則需要特別強調(diào)緩凝劑的加入以延長初凝時間[4]，水下混凝土澆筑工作一旦開始就不能中途停止，需要保持持續(xù)作業(yè)直至成樁，再利用預(yù)埋在樁身的注漿管進(jìn)行樁底壓漿。

3.3.3承臺的施工

深水樁承臺是大型道路橋基礎(chǔ)的重要組成部分，其施工工藝主要包括鋼套箱的設(shè)計與施工、鋼筋工程施工、混凝土工程等。鋼套箱隔水模板一般采用雙壁形式，由套箱側(cè)模、套箱外加固、套箱內(nèi)加固、吊點系統(tǒng)及定位系統(tǒng)幾部分組成，在工廠生產(chǎn)加工后運輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。鋼套箱底模及中、下節(jié)的側(cè)模直接拼接于鋼平臺上，利用浮吊沉放至底平臺，然后可利用小型施工船進(jìn)行上節(jié)側(cè)模的拼裝，最后依據(jù)底模和樁基樁頂限位裝置對套箱進(jìn)行定位，就位后的套箱實行封底處理[5]。此外，承臺鋼筋骨架的制作安裝需嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，以保證鋼筋骨架的混凝土保護(hù)層厚度，鋼筋工程施工完成并進(jìn)行檢查后方能進(jìn)行承臺混凝土的澆筑工作。

4　結(jié)語

綜上所述，道路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工過程中要嚴(yán)格將施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣候條件及施工方案與工期等影響因素進(jìn)行充分考慮，掌握鋼圍堰、鉆孔樁灌注、承臺等的主要施工工藝，對深水基礎(chǔ)的選型要做出全面的可行性論證，在控制深水樁基礎(chǔ)造價的同時，保證道路橋梁深水樁基礎(chǔ)工程的工期與質(zhì)量。

【1】曹蛟.黑溝特大橋主橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)研究[D].西安:長安大學(xué), 2012.

【2】張黎,梁英,李玉林.公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)探討[J].低碳世界,2016(8):203-204.

【3】原松.簡析公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技, 2013(5):129.

【4】張凡.公路橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)探討[J].技術(shù)與市場,2012(7): 25-27.

【5】楊凱,崔志勇.橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析[J].科技致富向?qū)?2013(23):400-426.

Highway BridgesDeepwater PileFoundationConstructionTechnicalAnalysis

GAOKun
(ShandongTaihe Road EngineeringCo.Ltd.,Zibo 256410,China)

highwaybridges;deepwaterpile;basis;construction technology

U448.14

B

1007-9467（2016）11-0151-03

高坤（1978～），男，山東淄博人，工程師，從事道路與橋梁工程研究。

2016-08-17