某大橋基礎(chǔ)施工工藝探討

馮東東，王威，劉衛(wèi)東

（北京市政路橋股份有限公司,北京 100032）

0 引言

基礎(chǔ)部分除兩側(cè)橋臺部分采用地下連續(xù)墻形成箱型基礎(chǔ)施工外，其余均為φ1.5M全套管鉆孔灌注樁，與基樁比較，連續(xù)墻除有較大的剛度外，尚可提供較大的承載力。本文主要探討的即是次橋的連續(xù)墻基礎(chǔ)。連續(xù)墻位于橋臺腳下，為隔墻箱墻式，寬度120cm，深度為37m；

本工址位于某斷層?xùn)|側(cè)，出露于東側(cè)橋臺附近的丘陵地，主要由礫巖夾砂巖及泥巖透鏡體組成；至于橋梁下部兩岸屬沖積平原，西側(cè)橋臺位于沖積平原上，主要為卵石、礫石、粉土及中細(xì)砂間的泥巖及透鏡體組成。為確認(rèn)地質(zhì)情形，施工單位補(bǔ)充鉆探二孔，其結(jié)果與原鉆探報告類似，地表下20~25m為卵礫石夾細(xì)砂。

由于砂礫石層透水性佳且易于崩坍，開挖后墻體的保護(hù)甚為重要。若依一般連續(xù)墻的施工方式，導(dǎo)溝應(yīng)座落在堅實的土壤上，卵礫石夾細(xì)砂的土層并不適合。但因該層甚厚，導(dǎo)溝勢必座落于其上；另因地表高程甚高，為28.25m，連續(xù)墻頂（含1.2m的劣質(zhì)混凝土）高程為22.2m，若依一般連續(xù)墻的施工方式，導(dǎo)溝頂高程較連續(xù)墻頂高50cm~1m，勢必須大開挖，增加成本，且施工場地有易積水及機(jī)具、材料上下移動的困擾，權(quán)衡得失，決定就現(xiàn)地面構(gòu)筑導(dǎo)溝，但如此卻增加連續(xù)墻施工的困難度。

1 施工機(jī)械

以鉆探巖心判斷，卵礫石最大粒徑不過20cm（后實際開挖情形亦如此），且不進(jìn)入硬巖層，故采用油壓長臂削掘機(jī)施工，此機(jī)具為國內(nèi)地下連續(xù)墻最常使用的挖掘機(jī)具，挖掘深度可達(dá)55m，施工時需附掛于履帶式桁架吊車上使用，上下由電力驅(qū)動的鋼纜控制，且有油壓驅(qū)動的導(dǎo)板修正垂直向及水平向的偏差，使連續(xù)墻的開挖精度符合規(guī)范要求，本工程垂直精度的要求為1/200，若以橋臺下連續(xù)墻為例，墻底的偏差容許值為18.5cm。削掘機(jī)的前端設(shè)有油壓控制的蛤式抓斗，利用油壓系統(tǒng)使抓斗開合，挖掘取土，斗內(nèi)有油壓控制的排泥板可將土刮出，若遇黏土，其功能即可發(fā)揮[1]。

2 穩(wěn)定夜技術(shù)要求

連續(xù)墻開挖時為穩(wěn)定開挖的溝槽一般均使用穩(wěn)定液，穩(wěn)定液面高度維持在地水位2m以上，使其對槽溝墻面有0.2kg/cm2以上的液壓力，最常使用的穩(wěn)定液為皂土液，施工單位考慮工易性及經(jīng)濟(jì)性選用超泥漿第二代作為本工程的穩(wěn)定液，經(jīng)監(jiān)理單位及業(yè)主單位評估其材質(zhì)可符合施工要求。超泥漿與水拌合后即膨脹（皂土經(jīng)混合機(jī)拌合后24小時才完全膨脹），可提高水的黏滯度，皂土液的作用原理為使開挖面形成一層泥膜，分隔穩(wěn)定液與土墻，防止穩(wěn)定液滲入土墻，造成開挖墻面的崩坍；超泥漿作用原理為其滲入并膠結(jié)土壤，增加墻體土壤強(qiáng)度。超泥漿穩(wěn)定液的管理亦較皂土穩(wěn)定液的管理為單純，僅需檢測比重、PH值、黏滯度及含砂量，而不需檢測濾過度。

3 開挖施工技術(shù)重難點分析

3.1 導(dǎo)墻坍塌處理措施

導(dǎo)溝完成后，依照設(shè)計要求，叉角及轉(zhuǎn)角處須施作高壓旋噴樁，因有水密性的考慮，其成份含水玻璃，為了解灌漿壓力、流速、鉆桿提升速度與施工地點地質(zhì)的關(guān)系，確保樁徑能達(dá)50cm，正式灌注前曾作3m長試灌樁2支，經(jīng)挖出檢查，其樁徑約65cm，至于強(qiáng)度經(jīng)鉆心取6試體作七天強(qiáng)度試驗，介于6~11kg/cm2。因陽角易于崩坍，陰角不易崩坍，規(guī)劃的施灌位置僅于陽角，L型及T型轉(zhuǎn)角灌3支，十字型轉(zhuǎn)角灌5支，且為使樁體重迭，灌漿間距為40cm；至于樁心與導(dǎo)溝墻的距離，因成形樁的樁徑與地質(zhì)有關(guān)，為免挖掘時觸及成形樁，將已保護(hù)的墻體挖除，其距離亦為40cm（試灌樁半徑為32.5cm）。灌漿長度依據(jù)設(shè)計要求為上部地質(zhì)較差的10m，深度為25.5m~15.5m，其灌注起始點約于導(dǎo)溝底上方50cm。本工程一開始時施工單位因成本等因素，連續(xù)墻施作后，未施作加固部分的溝墻崩坍，并逐漸擴(kuò)大，造成導(dǎo)溝及表層有傾斜或下沉情形，施工單位雖于未施作單元內(nèi)導(dǎo)溝表層全面灌漿，即補(bǔ)灌直線部分，但因為時已晚且成形樁強(qiáng)度有限，表層仍有下沉現(xiàn)象，最后施工單位將母單元連續(xù)墻的混凝土澆置至導(dǎo)溝底，才解決導(dǎo)溝表層傾斜或下沉的問題[2]。另值得一提的，由開挖后的檢測圖看來，崩坍都于內(nèi)導(dǎo)溝，外導(dǎo)溝并無崩坍，陰角部分雖無加固灌漿，并無崩坍情形發(fā)生。

3.2 導(dǎo)墻槽內(nèi)水位控制措施

因地水位于地表下5m以下，若導(dǎo)溝內(nèi)液面在表層下10~30cm，墻面承受0.5kg/cm2的靜水壓力，有助于開挖墻體的穩(wěn)定。但水頭高亦有壞處，因地質(zhì)透水性佳，遇孔隙甚大的地質(zhì)，泥膜仍有不足的處，此時穩(wěn)定液有逸流的可能，導(dǎo)溝內(nèi)水頭高，更加速穩(wěn)定液流失的速度。遇此情況，施工單位采用膨脹纖維防止?jié)B水，膨脹纖維系高壓干燥的原木纖維（尺寸25×60×90cm），遇水即松散，使用時用鏟子將其削成小片，置于導(dǎo)溝旁，先以水將其沖軟，遇到大量滲水時，將膨脹纖維鏟入導(dǎo)溝內(nèi)，纖維流向滲水處將地層的孔隙阻塞，即可達(dá)到防止?jié)B水的功用[3]。

3.3 連續(xù)墻墻底灌漿

本工程橋臺承受載重甚大，設(shè)計要求連續(xù)墻轉(zhuǎn)角、叉角及每隔3m范圍內(nèi)須預(yù)埋灌漿管，并于混凝土澆置后24~48小時施作高壓水泥灌漿補(bǔ)強(qiáng)，期間灌漿壓力應(yīng)達(dá)7MPa，如灌漿量已達(dá)20m3而壓力仍未達(dá)7MPa時，應(yīng)停止灌漿并以清水清洗灌漿管等候12~72小時后再行灌漿，其灌漿壓力至少須達(dá)4MPa，否則應(yīng)重復(fù)上述步驟至少一次方可停止灌漿[4]。

連續(xù)墻底灌漿的配管需考慮連續(xù)墻單元的分割及避開完整性試驗預(yù)埋管及特密管。墻底灌漿管上下均為鐵管，中央為PVC管。上管7m為鐵管的原因為上層屬空打部分，無鋼筋籠可供固定，故采剛性較佳的鐵管取代PVC管；下節(jié)則因水平管位于鋼筋籠下20cm，鋼筋籠下放時恐撞擊溝槽底部，故采用鐵管，鐵管每側(cè)留5開孔，外部并用橡膠包覆，避免沉泥等進(jìn)入，灌漿時因內(nèi)壓較大，水泥漿由孔內(nèi)擠出，墻底灌漿的水泥漿配比為20m3水加400kg水泥。連續(xù)墻灌漿過程，僅于西側(cè)發(fā)現(xiàn)灌漿20m3時壓力不足，經(jīng)補(bǔ)灌一次，壓力達(dá)4MPa。其余單元灌漿流量達(dá)20m3時，灌漿壓力為7.4~7.8MPa，另墻底灌漿實際均于澆注完成后24小時進(jìn)行。

4 鋼筋籠的吊放及續(xù)接

作為擋土設(shè)施用的連續(xù)墻，因要抵擋開挖后土壤的側(cè)壓力，配筋量較大，尤其是在市區(qū)內(nèi)構(gòu)筑連續(xù)墻，因地表土壤為黏土等軟弱地層，側(cè)壓力更大，配筋量相當(dāng)可觀[5]。本工程連續(xù)墻作基礎(chǔ)使用，使用鋼筋量不大，主筋不過#8@15cm，與地鐵項目動輒采用#10、#12鋼筋大不相同，故鋼筋籠的重量不算重，經(jīng)核算3m寬的母單元（含兩端端板外的主副筋各1m）每節(jié)鋼筋籠重量不過8t，本工程鋼筋籠吊裝的問題在單元形狀復(fù)雜，鋼筋籠二側(cè)重量可能不同，承商采用100t履帶式吊車，并以8點吊法吊放鋼筋籠，確保二側(cè)起吊高度相同，所謂8點吊法是以吊車的主吊鋼纜吊型鋼（H350，3.5m長），型鋼下固定二蹄形吊具，每一吊具下接一鋼纜，一端以吊具固定于鋼筋籠的頂部上層，一端固定于鋼筋籠頂部下層，二鋼纜為等長，使二側(cè)鋼筋籠的起吊高度相同，采用型鋼的原因為避免起吊時鋼筋籠受擠壓變形[6]。

吊車的副吊型鋼下接二定滑輪，滑輪上鋼纜一端固定于鋼筋籠上層，一端固定于下層，二滑輪下鋼纜與主吊相同為等長，不同處為其鋼纜較長（26m）且其兩端并不固定在鋼筋籠的同一斷面上，另因起吊時副吊為輔助主吊將鋼筋籠立起，主吊與副吊須同時作用，至鋼筋籠約45度時，放松副吊鋼纜，完全由主吊施力。因主吊于鋼筋籠上有4吊點，副吊亦有4吊點，故稱8點吊法。鋼筋籠上的吊點不論主副吊作用均須以中拉吊點筋補(bǔ)強(qiáng)。本連續(xù)墻因須作完整性試驗及墻底灌漿，故鋼筋籠續(xù)接時尚須續(xù)接完整性預(yù)埋管及墻底灌漿管，因該等管為固定于上下層支撐鋼筋上，固定時即須注意上下節(jié)管有否在同一位置，所采用的管于續(xù)接處皆為PVC管，續(xù)接時必須以膠合劑膠合。上下節(jié)鋼筋籠焊接完成且預(yù)埋管續(xù)接完成，鋼筋籠即可下放至溝槽底，母接頭為防止漏漿，端板必須插入溝槽底，插入為利用吊車及鋼筋籠的自重，且此動作須嘗試多次，直到鋼筋籠的高程及位置與設(shè)計相符，上節(jié)鋼筋才可用吊筋固定于導(dǎo)溝鋪面上，此時吊放鋼筋籠的動作才算完成[7]。

5 結(jié)語

橋臺因?qū)媳韺酉?m為卵礫石夾細(xì)砂，又因連續(xù)墻呈格子狀，表層小且不連續(xù)，有許多表層傾斜下沉，期間施工單位用許多方式防止，如補(bǔ)灌漿液等。灌注或因攪拌樁的強(qiáng)度不高，無法支撐大的載重，成效不佳，灌混凝土至導(dǎo)溝底為較佳的方式，此可由采此方式施工無下沉，僅有一表層吊起看出，但施工單位考慮混凝土及日后混凝土打除的費(fèi)用，開始時并不實行，造成許多表層下沉，增加連續(xù)墻施工的困難度。