高速公路橋梁深水樁基及水中承臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)

徐杰

（中交二公局第三工程有限公司，西安 710016）

1 工程概況

某大橋工程設(shè)置為75m+2×136m+75m 連續(xù)剛構(gòu)引橋結(jié)構(gòu)形式，并有32m 預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁。基于施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)做出合適的優(yōu)化，1 號(hào)墩、9 號(hào)墩均設(shè)計(jì)為圓端形實(shí)體形式，2 號(hào)墩、8 號(hào)墩均設(shè)置為圓端形空心橋墩形式?？紤]到工程要求，簡(jiǎn)支下梁采取懸灌施工方式，即廠(chǎng)內(nèi)預(yù)制，將所得構(gòu)件交由架橋機(jī)進(jìn)一步施工，輔以鉆孔、現(xiàn)澆技術(shù)，順利完成鋼圍堰施工作業(yè)。

2 水中樁基鉆孔平臺(tái)

在經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的背景下，橋梁建設(shè)規(guī)模隨之?dāng)U大。實(shí)際橋梁工程中，易出現(xiàn)深水中施工的情況，其對(duì)技術(shù)水平提出了極高的要求。臨時(shí)結(jié)構(gòu)是構(gòu)成施工平臺(tái)的關(guān)鍵部分，將對(duì)深水墩質(zhì)量造成直接影響。

2.1 鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

樁基成孔施工作業(yè)必須得到鉆孔平臺(tái)的支持，利用沖擊錘成孔后放入鋼筋籠，做好打設(shè)作業(yè)并完成澆筑施工。本工程中除了最為基礎(chǔ)的鋼管樁之外，還使用到了工字鋼（橫梁與分配梁）與貝雷架，形成穩(wěn)定的鉆孔平臺(tái)后，為后續(xù)的雙臂鋼圍堰施工提供基礎(chǔ)操作平臺(tái)。

2.2 布置施工平臺(tái)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水文情況，設(shè)置合適的水中墩平臺(tái)，具體有：4#、5#墩所用平臺(tái)保持一致，規(guī)格為27.9m×24.3m，為滿(mǎn)足后續(xù)鋼圍堰施工作業(yè)要求，平臺(tái)邊距承臺(tái)邊3.5m 處需采取加固措施，即設(shè)置鋼管樁，并通過(guò)焊接的方式將其穩(wěn)定連接于雙拼I36a 工字鋼。本平臺(tái)中，分配縱梁使用的是20b 工字鋼搭設(shè)，并為之敷設(shè)厚5～10mm 的鋼板。工程施工中，鋼護(hù)筒定位需滿(mǎn)足精確性要求，使用到定位導(dǎo)向架，將其設(shè)置在平臺(tái)底層。

3 水中樁基施工

工程經(jīng)驗(yàn)表明，在整個(gè)橋梁工程的結(jié)構(gòu)組成中，以深水樁基礎(chǔ)尤為關(guān)鍵，此環(huán)節(jié)將直接影響到工期與質(zhì)量，因此，要靈活應(yīng)用與之相適應(yīng)的方法。

3.1 放樣

本工程中使用到4 臺(tái)沖擊鉆，將其置于鉆孔平臺(tái)的指定位置，隨后精確測(cè)量樁高程，確保樁位放線(xiàn)精度，要求橫、縱向偏差控制在許可范圍內(nèi)；后續(xù)施工中及時(shí)檢測(cè)樁中心與高程2大指標(biāo)，為使其符合要求，需在與中心相距2m 的4 個(gè)方向上分別設(shè)置護(hù)樁。

3.2 下放鋼護(hù)筒

以12mm 厚的鋼板為原材料，經(jīng)特定工藝制作后形成鋼護(hù)筒，相較于樁徑，該結(jié)構(gòu)內(nèi)徑應(yīng)比其略大20cm。緩慢下放鋼護(hù)筒，在此之前需設(shè)置導(dǎo)向架，調(diào)節(jié)好具體位置，與水面的間距以50cm 為宜，隨后下放鋼護(hù)筒后并基于焊接的方式將其與工字鋼穩(wěn)定連接。

3.3 泥漿鉆孔

施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置泥漿池，要求位置應(yīng)臨近鋼護(hù)筒，準(zhǔn)備足夠的造漿黏土，控制好鉆孔泥漿頂高程，相較于外部水應(yīng)高出2.0m，并要滿(mǎn)足泥漿壓力超過(guò)靜水壓力的要求。工程經(jīng)驗(yàn)表明，施工中易出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象，在持續(xù)性孔隙滲流之下，將在孔壁上產(chǎn)生泥皮。對(duì)此，需要做好鉆機(jī)就位前的準(zhǔn)備工作，確保各配套設(shè)備的性能足夠良好。注重安裝工藝，向護(hù)筒中置入鉆錐，要求鉆機(jī)足夠穩(wěn)定。合理調(diào)節(jié)鉆錐位置，使其與樁孔中心達(dá)到完全共線(xiàn)狀態(tài)。不同鉆孔階段的方式存在差異，初期應(yīng)以小沖程開(kāi)孔的方式為宜，待進(jìn)入正常鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，需轉(zhuǎn)變?yōu)榇鬀_程，并及時(shí)排渣。

3.4 鉆進(jìn)質(zhì)量檢測(cè)

持續(xù)鉆進(jìn)并到達(dá)指定深度后，技術(shù)人員全面檢查鉆進(jìn)質(zhì)量，諸如孔徑、孔深等，形成質(zhì)量檢查表，轉(zhuǎn)交給監(jiān)理工程師審核并簽字。為確保檢測(cè)結(jié)果精確性，傾斜度等參數(shù)的檢查都要使用到檢孔器。通過(guò)置換的方式處理孔中大密度泥漿，并向其中注入低密度泥漿。

3.5 鋼筋骨架的制作和安裝

在指定加工廠(chǎng)內(nèi)有序完成鋼筋籠制作，通過(guò)自制平板車(chē)將其轉(zhuǎn)移到施工地點(diǎn)。成孔檢驗(yàn)且通過(guò)后，在吊車(chē)的輔助下將鋼筋骨架置入樁孔中；為避免骨架變形等問(wèn)題，需為之設(shè)置墊塊，要求豎向間距為2m。在吊放過(guò)程中，遵循的是緩慢下落的原則，不可與孔壁發(fā)生撞擊現(xiàn)象，待到達(dá)指定高程后，需輔以固定措施。

3.6 圍堰拼裝和下放

結(jié)束圍堰塊段的固定作業(yè)后，便要將與之相鄰的部分吊裝至拼裝平臺(tái)上，大致位置處在固定好的圍堰塊段壁板上，在該處通過(guò)焊接的方式設(shè)置接口板，將其與圍堰板準(zhǔn)確對(duì)接，隨后再展開(kāi)后續(xù)圍堰的拼裝作業(yè)。結(jié)束底節(jié)圍堰拼裝后，對(duì)精軋螺紋鋼進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到相對(duì)收緊的狀態(tài)。提升底節(jié)圍堰，要求超出拼裝平臺(tái)的距離達(dá)到20cm，延長(zhǎng)精軋螺紋鋼，確保底節(jié)圍堰能夠有效地下放到水面，并達(dá)到水面自浮的狀態(tài)【1】。圍堰接高作業(yè)時(shí)，需要遵循的是按編號(hào)對(duì)稱(chēng)的方式，結(jié)束拼裝后再全面檢驗(yàn)施工質(zhì)量，諸如焊縫質(zhì)量、安裝精度等。此后，合理調(diào)節(jié)圍堰入水深度，若僅憑圍堰自重?zé)o法達(dá)到該效果，可采取向壁倉(cāng)內(nèi)灌水的措施。

3.7 澆筑水下混凝土

基于泵送的方式展開(kāi)澆筑施工作業(yè)，在此之前的試驗(yàn)工作必不可少。較特殊的是首批混凝土，此部分需基于剪球法處理。施工中，在漏斗下口處設(shè)置隔水球，經(jīng)一段時(shí)間后漏斗中將含有足量的混凝土，便可將球體鐵絲剪斷，使混凝土能夠快速地下落并在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)孔底，要求導(dǎo)管處于完全被包裹的狀態(tài)。應(yīng)注意的是，首批混凝土灌注施工時(shí)，要求導(dǎo)管埋深至少達(dá)1m，并持續(xù)施工作業(yè)。伴隨澆筑作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，需逐步提升導(dǎo)管，并及時(shí)將上一節(jié)導(dǎo)管拆下，使混凝土處于持續(xù)性流動(dòng)狀態(tài)。

4 承臺(tái)施工

4.1 鋼筋和模板

以設(shè)計(jì)圖紙為指導(dǎo)，綜合考慮現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范，完成鋼筋與模板的施工作業(yè)，確定合適的間距，有序放置冷卻管。

結(jié)束承臺(tái)鋼筋綁扎后，以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，做好墩身外邊線(xiàn)放樣工作，將其準(zhǔn)確呈現(xiàn)于承臺(tái)頂面鋼筋處，隨后在墩頂完成支立作業(yè)。

考慮到本次臨時(shí)支撐體系的基本特點(diǎn)，有必要預(yù)埋補(bǔ)強(qiáng)鋼筋與預(yù)埋鋼板，將二者分別置于承臺(tái)頂，要求各個(gè)承臺(tái)頂?shù)匿摪鍞?shù)量均為8 塊。

組合鋼模板是順利完成承臺(tái)施工作業(yè)的關(guān)鍵，在混凝土澆筑之前，需處理套箱拉桿孔，使其被有效填堵。此舉主要目的在于抵御水位的漲落，避免套箱壁滲水現(xiàn)象。

4.2 混凝土的澆筑

若缺乏合理的控制措施，混凝土易出現(xiàn)傾斜并離析的現(xiàn)象，因此，需要在套箱周邊分別安裝4 套溜槽，并連接串筒（控制好與混凝土頂面的距離，具體應(yīng)≤2m）【2】。

承臺(tái)施工中需使用大量混凝土材料，遵循的是由一側(cè)逐步向另一側(cè)轉(zhuǎn)移的工藝流程，要求不可出現(xiàn)相鄰2 層澆筑間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，否則會(huì)對(duì)整體澆筑質(zhì)量造成不良影響。

結(jié)束混凝土澆筑施工后，做好養(yǎng)護(hù)工作，使用透水土工布覆蓋，并及時(shí)向結(jié)構(gòu)面灑水，有效避免裂縫現(xiàn)象，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少要達(dá)到7d。

4.3 承臺(tái)混凝土的溫度控制

4.3.1 冷卻管的安裝及冷卻

為滿(mǎn)足承臺(tái)降溫要求，需向其中置入冷卻水管，該材料為φ32mm 鑄鐵水管，彼此形成的水平與垂直間距均要達(dá)到1.5m。

靈活運(yùn)用鋼筋骨架與支撐裝置，確保冷卻水管處于穩(wěn)定狀態(tài)，以免在后續(xù)灌注時(shí)出現(xiàn)水管變形等問(wèn)題。

承臺(tái)澆筑之前做好準(zhǔn)備工作，要求冷卻水管處于通水循環(huán)狀態(tài)，不可阻塞。平臺(tái)上增設(shè)水箱，在潛水泵的作用下達(dá)到向水箱中持續(xù)性注入清水的效果（即從施工現(xiàn)場(chǎng)抽取河水），通水冷卻時(shí)間至少達(dá)到14d。

4.3.2 測(cè)溫管的布置

承臺(tái)平面需滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)性原則，在對(duì)角線(xiàn)處設(shè)置適量測(cè)溫管，在其作用下可獲得入模溫度、混凝土以及管進(jìn)出水的溫度。

為確保檢測(cè)結(jié)果的精確性，各測(cè)點(diǎn)的測(cè)溫管數(shù)量以3 根為宜，分別利用冷卻管經(jīng)特定工藝加工而得，各自與承臺(tái)頂面間距不盡相同，分別為 h/4、h/2、3h/4（h 為承臺(tái)高度）。相較于測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，測(cè)溫管埋深應(yīng)比該值略大50mm，并采取加塞處理，以有效消除外界氣溫的不良影響【3】。

結(jié)束澆筑后，隨即向鋼管中裝水，定期檢查鋼管下部混凝土溫度。分析各深度的溫度情況，求得各點(diǎn)的溫差值。

混凝土升溫時(shí)，檢測(cè)工作間隔時(shí)間以2～4h 為宜，待后續(xù)降溫時(shí)，則以8h 為間隔時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，并獲得現(xiàn)場(chǎng)大氣溫度。針對(duì)各測(cè)溫孔采取編號(hào)處理，明確其內(nèi)部與表面溫度情況。

4.3.3 注漿封孔

完成通水冷卻作業(yè)后，需要及時(shí)封孔，此環(huán)節(jié)水灰比以0.4～0.45 為宜，引入的是活塞式壓漿泵?？紤]到冷卻管道較長(zhǎng)的特點(diǎn)，要求壓漿壓力≤1MPa。結(jié)束壓漿作業(yè)后，關(guān)閉出漿口，將壓力維持在0.5MPa 水平，保持此狀態(tài)的時(shí)間至少達(dá)到2min，通過(guò)此方式能夠確保施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大橋深水施工中影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，關(guān)于樁基與承臺(tái)的施工作業(yè)，需從現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文情況出發(fā)，選擇合適的技術(shù)，注重對(duì)細(xì)節(jié)的管理，全面確保樁基與承臺(tái)施工質(zhì)量，給橋梁的整體性能提供保障。