新形勢(shì)下高速公路橋梁樁基施工要點(diǎn)分析

文/王彩虹

1 前言

我國城市化建設(shè)加速推進(jìn)，促使高速公路橋梁工程建設(shè)范圍逐步延伸拓展，類型多樣化，相配套的技術(shù)和工藝逐步創(chuàng)新優(yōu)化。但受限于諸多因素影響，目前高速公路橋梁施工中仍然有所欠缺，尤其是樁基施工質(zhì)量問題較多，承載力不符合標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)高速公路橋梁的穩(wěn)定性帶來了不同程度的影響。針對(duì)此類問題，新形勢(shì)下需要充分契合高速公路橋梁工程特性，把握樁基施工要點(diǎn)規(guī)范化進(jìn)行，提升施工效率和質(zhì)量，推動(dòng)高速公路橋梁工程高質(zhì)量建設(shè)和發(fā)展。

2 高速公路橋梁樁基設(shè)計(jì)分析

2.1 樁基承載性

高速公路橋梁沿線范圍廣，不同區(qū)域地質(zhì)條件存在一定差異，為了保證高速公路橋梁施工質(zhì)量，加強(qiáng)高速公路橋梁樁基設(shè)計(jì)和施工十分關(guān)鍵。樁基的承載性是衡量樁基施工質(zhì)量的一個(gè)主要指標(biāo)，主要是通過物理模擬法、理論模擬法以及數(shù)值模擬法進(jìn)行試驗(yàn)分析。物理模擬法通過在室內(nèi)進(jìn)行相似性模擬試驗(yàn)和離心模擬試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上在施工現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，計(jì)算土體、樁基二者的荷載傳遞性能[1]。通過試驗(yàn)可以了解樁頂荷載向下傳遞，巖土層和樁柱的摩擦阻力達(dá)到一定程度后，荷載值隨之增大，促使巖石層積極承擔(dān)荷載。樁基受力大小受到持力層性質(zhì)、成樁工藝和樁體長(zhǎng)徑比等因素影響；樁身長(zhǎng)徑比在20 以上時(shí)，樁頂端受力小，隨之增加的是樁側(cè)摩阻力；樁身長(zhǎng)徑比在20 以下，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的撞擊變形；土層性質(zhì)、裂縫大小、填充物質(zhì)量、頂板厚度以及邊界條件等因素，會(huì)對(duì)樁基整體的結(jié)構(gòu)承載力產(chǎn)生影響。所以，高速公路橋梁設(shè)計(jì)中多方考量樁基受力影響因素，提升設(shè)計(jì)合理性，便于后續(xù)高速公路橋梁施工質(zhì)量得到堅(jiān)實(shí)保障。

2.2 樁基嵌入深度

依據(jù)高速公路橋梁施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，樁基嵌入深度并沒有確切的規(guī)定，如果在0.5m 以下，則需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整樁基承載力。部分人員在樁基嵌入深度設(shè)計(jì)中，主要依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，將嵌入深度控制在3D～7D即可保證樁基承載力。但是，試驗(yàn)自身存在局限性，因此結(jié)果也有很大的偏差，有待進(jìn)一步優(yōu)化完善[2]。

3 高速公路橋梁工程樁基施工技術(shù)要點(diǎn)分析

以某高速公路工程為例，起、終點(diǎn)樁號(hào)分別為K21+540 和K26+136/ZK26+161，工程全長(zhǎng)4.577km，工程主要環(huán)節(jié)包括路基工程、橋梁和隧道工程等。工程上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)簡(jiǎn)支箱梁，下部結(jié)構(gòu)則是薄壁墩、柱式臺(tái)、柱式墩和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

3.1 鉆孔灌注樁施工

前期準(zhǔn)備。在鉆孔灌注樁施工前期準(zhǔn)備階段，派遣專門人員在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線，清理現(xiàn)場(chǎng)雜物，實(shí)地勘察后獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)設(shè)計(jì)和施工提供支持。同時(shí)，檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的地下管線敷設(shè)和既有建筑物基礎(chǔ)間距等情況，以此為依據(jù)調(diào)整設(shè)計(jì)方案[3]。

樁位放樣。施工前測(cè)量人員充分進(jìn)行實(shí)地勘察，依據(jù)施工圖做好墩臺(tái)樁基編號(hào)，依據(jù)施工流程計(jì)算樁位中心坐標(biāo)，經(jīng)過復(fù)核后上報(bào)給監(jiān)理人員，經(jīng)過充分審核后現(xiàn)場(chǎng)放樣。場(chǎng)地整平后，依據(jù)設(shè)計(jì)圖、平面控制點(diǎn)放樣出樁的樁位；開挖護(hù)筒邊線后平移樁位到開挖線1m 外。樁位放樣后及時(shí)測(cè)量各樁柱位置以及彼此之間的間距。發(fā)揮控制樁的作用校對(duì)鉆孔、護(hù)筒是否符合標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)對(duì)鋼筋籠糾偏。進(jìn)一步復(fù)核護(hù)筒中心以及樁中心位置，調(diào)整偏差后，使用黏土充分填埋和夯實(shí)護(hù)筒周圍的空隙，保證護(hù)筒穩(wěn)定。同時(shí)，測(cè)量人員要測(cè)量出護(hù)筒實(shí)際頂標(biāo)高，計(jì)算護(hù)筒頂部到樁尖深度，保證各項(xiàng)指標(biāo)規(guī)格合理[4]，如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁

3.2 泥漿制備和循環(huán)利用

高速公路橋梁樁基施工需要運(yùn)用大量的泥漿材料，這就需要加強(qiáng)泥漿制備質(zhì)量控制，依據(jù)配合比設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，合理選擇泥漿材料，并多方考慮墩位條件和鉆機(jī)設(shè)備性能來選擇優(yōu)質(zhì)泥漿施工。就近開挖材料完成泥漿制備，各項(xiàng)質(zhì)保符合要求。通過泥漿材料的使用，可以充分清理干凈鉆孔產(chǎn)生的渣土，保護(hù)護(hù)壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。后期依據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)情況動(dòng)態(tài)糾偏調(diào)整，各項(xiàng)功能正常發(fā)揮[5]。

設(shè)立泥漿循環(huán)系統(tǒng)，包括沉淀池、泥漿池、泥漿泵、循環(huán)槽、排水設(shè)施以及清渣設(shè)施等，共同組成一套泥漿循環(huán)系統(tǒng)，滿足一臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)需要?；谀酀{泵充分清理干凈造漿池與循環(huán)槽中的淤泥，并加入一定量的淡水和膨潤(rùn)土，沖擊錘反復(fù)沖擊造漿。開孔鉆進(jìn)中，嚴(yán)格控制孔內(nèi)水位在超出地下水位1.5～2.0m 左右時(shí)，避免受到地下水影響。需要注意的是，鉆孔灌注樁施工中會(huì)出現(xiàn)很多廢棄泥漿，如果廢棄泥漿處理不當(dāng)則會(huì)污染水環(huán)境，浪費(fèi)資源。所以，配備專門的泥漿運(yùn)輸罐車，施工中將泥漿集中統(tǒng)一運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)，按照環(huán)保處理要求填埋和投放[6]。

3.3 制作和設(shè)置鋼護(hù)筒

在設(shè)置鋼護(hù)筒前，需要充分勘察土層實(shí)際情況來分析有無障礙物和土層承載力條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼護(hù)筒施工。結(jié)合高速公路橋梁樁基施工標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼護(hù)筒直徑相較于設(shè)計(jì)樁徑高出于200～400mm，壁厚10mm，保證各項(xiàng)指標(biāo)精準(zhǔn)前提下加工制作鋼板。施工過程中同步落實(shí)測(cè)量工作，定位放線令樁位、護(hù)筒中心保持重合位置，精準(zhǔn)定位下進(jìn)行鋼護(hù)筒施工[7]。鋼護(hù)筒長(zhǎng)度大概為2～4m，施工中同步測(cè)量，樣控制鋼護(hù)筒垂直度，誤差控制在50mm 以下，傾斜度在1%以下。鋼護(hù)筒諸位空隙，選擇黏土填充夯實(shí)，埋頂面在地面0.3m 以上，以此保證各項(xiàng)指標(biāo)契合施工要求。

3.4 配備鉆機(jī)設(shè)備

樁基施工中需要借助鉆機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，施工前合理配備吊車和沖擊鉆，調(diào)整設(shè)備位置，提前設(shè)置調(diào)平枕木，主要是由于沖擊樁基設(shè)備噸位大，操作不便，借助調(diào)平枕木可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備位置精準(zhǔn)。鉆機(jī)到位后，基于墊木和千斤頂精調(diào)機(jī)架，首先使用線錘調(diào)節(jié)鉆機(jī)鋼絲繩垂直度，嚴(yán)格控制護(hù)樁和鉆頭中心位置交叉點(diǎn)位置，始終維持在一條垂直線上，牢固度和豎直度符合要求，同樁基作業(yè)平臺(tái)牢固連接。鉆機(jī)設(shè)備調(diào)整后進(jìn)行檢查驗(yàn)收，符合要求后樁架鎖定，為后續(xù)施工活動(dòng)順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

3.5 鉆孔施工

在上述環(huán)節(jié)完成后進(jìn)行鉆孔施工，要求技術(shù)人員和施工人員及時(shí)溝通交流，及時(shí)糾偏。作業(yè)期間，同步落實(shí)施工記錄和驗(yàn)收工作，把握鉆進(jìn)地質(zhì)條件、泥漿情況和鉆孔深度等數(shù)據(jù)信息。鉆進(jìn)中對(duì)泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)試驗(yàn)分析，土層鉆進(jìn)中定時(shí)檢測(cè)泥漿性能是否發(fā)生變化，間隔時(shí)間4～6h 左右，具體包括泥漿相對(duì)密度、黏度與含砂率等指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)并無沖突，指標(biāo)合格方可保證施工質(zhì)量。結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告取樣檢測(cè)鉆渣，了解施工區(qū)域土層是否屬于全風(fēng)化巖層，如果是，則按照間隔2m 鉆渣取樣檢測(cè)，精準(zhǔn)把握巖層性質(zhì)，調(diào)整鉆進(jìn)方向和深度[8]。地層變化區(qū)域取樣檢測(cè)頻率適當(dāng)增加，從2m 轉(zhuǎn)變?yōu)?.5m。伴隨著鉆進(jìn)活動(dòng)逐漸深入，鉆進(jìn)速度逐步放緩，預(yù)測(cè)分析是否進(jìn)入到微風(fēng)化巖層，由監(jiān)理工程師審核確認(rèn)。對(duì)于取樣的土渣留置保存，貼上標(biāo)簽，明確鉆機(jī)號(hào)、時(shí)間、鉆深和孔號(hào)等信息，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供支持。需要注意的是，鉆孔作業(yè)需要連續(xù)一次性成型，中間禁止停頓，如果停頓就會(huì)影響鉆孔質(zhì)量，威脅到護(hù)壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，新形勢(shì)下高速公路橋梁建設(shè)力度逐步增加，打造高質(zhì)量的工程項(xiàng)目，需要重點(diǎn)加強(qiáng)樁基施工質(zhì)量控制。充分實(shí)地勘察編制合理的設(shè)計(jì)方案，并選擇合理的技術(shù)、工藝、材料和設(shè)備，依據(jù)施工流程取樣檢測(cè)、施工和審核，提升樁基施工質(zhì)量，為后續(xù)高速公路橋梁施工活動(dòng)有序展開提供質(zhì)量保障。在提升高速公路橋梁工程經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，盡可能減少施工成本投入，推動(dòng)高速公路橋梁建設(shè)事業(yè)高水平發(fā)展。