橋梁工程超深大直徑樁同步施工關(guān)鍵技術(shù)

張曉航

中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710000

1 工程概況

某特大橋工程橫跨洛旺河峽谷，橋跨布置方案為3×30mT梁+1100m單跨鋼桁梁懸索橋+2×30mT梁，其中4#主墩所處位置為峽谷一側(cè)岸坡處，主塔結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)部分采用的是承臺(tái)群樁基礎(chǔ)，共設(shè)置40根長(zhǎng)為65m的φ2.5m摩擦樁（分左右兩側(cè)，數(shù)量均勻分配），頂部為分離式承臺(tái)。

2 橋梁超深大直徑樁的施工難點(diǎn)及突破思路

大、中跨徑橋梁深水樁基是橋梁施工中的重難點(diǎn)內(nèi)容，其結(jié)構(gòu)形式含承臺(tái)、等截面、常規(guī)直徑群樁等。在承臺(tái)施工中，諸如施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、環(huán)境等多重因素均會(huì)帶來(lái)不同程度的影響，施工進(jìn)程偏緩慢，易出現(xiàn)樁身缺陷。對(duì)于無(wú)承臺(tái)、變截面、大直徑空心樁而言，則可以較好地規(guī)避前述問(wèn)題，有利于提高樁基結(jié)構(gòu)的合理性以及抗彎剛度。

對(duì)于大直徑樁基施工，成孔為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在孔徑逐步增加的情況下，孔壁環(huán)拱作用減弱，受多重因素的影響，孔壁的穩(wěn)定性不足，且在淤泥質(zhì)沙黏土等特殊的地質(zhì)條件中體現(xiàn)得更為明顯，易誘發(fā)孔壁滑塌事故。鑒于此，可采取分段、分級(jí)的施工方法，但其護(hù)壁難度隨之加大，排渣效率偏低。通過(guò)聚丙烯酰胺高效油田泥漿的應(yīng)用，則可以有效改善該問(wèn)題，為樁基的施工創(chuàng)設(shè)更加良好的條件。

在大直徑預(yù)應(yīng)力空心樁施工中可以采取埋鉆的方法，在大直徑壓漿混凝土樁施工中則可以采用預(yù)埋石料壓漿法，均能夠較好地規(guī)避施工中的質(zhì)量和安全問(wèn)題。其中，預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心樁充分彰顯出流程化施工的理念，通過(guò)提前預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，加強(qiáng)各道工序間的銜接，進(jìn)而大幅度提高施工效率。

3 成孔方法

在該大橋施工中，4#的主墩樁基為重點(diǎn)內(nèi)容，該樁基所處深度范圍內(nèi)有較多的堆積體，土質(zhì)呈松散狀，成孔施工方法的選擇至關(guān)重要，直接關(guān)乎最終的施工質(zhì)量及施工效率。經(jīng)過(guò)試樁，對(duì)旋挖鉆和人工挖孔兩種較為典型的施工方法展開(kāi)對(duì)比分析。試樁結(jié)果表明，在旋挖鉆施工期間，受現(xiàn)場(chǎng)堆積體土層以及松散土質(zhì)的影響，加之地下水的作用，可見(jiàn)有較明顯的滲水和巖層松軟問(wèn)題，易塌孔，需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)回填混凝土，通過(guò)該混合料的固結(jié)作用，提高孔壁的穩(wěn)定性，但隨之帶來(lái)工期延長(zhǎng)的問(wèn)題，難以滿足施工效率要求。

此外，在后續(xù)的鋼筋籠下放過(guò)程中，耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，期間巖層易由于滲水而逐步松軟，不利于處理工作的順利開(kāi)展。相比之下，在人工挖孔施工中，通過(guò)施工全過(guò)程的強(qiáng)有力管控，可以有效提高抗滑樁的施工效率，平均進(jìn)尺量可以達(dá)到0.7m/d，并且施工過(guò)程中的安全隱患較多，有助于增強(qiáng)施工的安全性，對(duì)施工質(zhì)量、施工效率的影響均較小。鑒于此，4#主墩樁基施工選用的是人工挖孔的方法。

4 施工流程

在4#主墩樁基施工中，經(jīng)過(guò)岸坡防護(hù)作業(yè)后，全面清理施工期間所產(chǎn)生的危巖體，針對(duì)坡面穩(wěn)定性不足的部位，采取型鋼+竹跳板相綜合的方案。待完成第一輪抗滑樁施工作業(yè)后，隨著樁身混凝土強(qiáng)度的提高，滿足強(qiáng)度要求并且已經(jīng)形成完整的受力體系后方可正式啟動(dòng)施工。樁基施工遵循的是錯(cuò)臺(tái)同步開(kāi)挖的基本原則，首先跳槽開(kāi)挖其中20個(gè)樁孔至3倍樁徑，即7.5m，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)挖其余的樁孔，即20個(gè)[1-2]。

5 超深大直徑樁同步施工技術(shù)要點(diǎn)

孔樁開(kāi)挖土方施工環(huán)節(jié)采取的是人工開(kāi)挖的方法，石方的開(kāi)挖難度較大，因此采取人工打眼直接爆破的模式，利用人工孔底裝渣的方式完成出渣作業(yè)。在現(xiàn)場(chǎng)適配足量的手推車(chē)，由人工出渣，將其轉(zhuǎn)移至臨時(shí)出渣點(diǎn)后，進(jìn)一步啟用裝載機(jī)和挖機(jī)，通過(guò)兩類(lèi)設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行，將棄渣轉(zhuǎn)至指定的堆放點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)樁孔開(kāi)挖作業(yè)后，進(jìn)入刷坡和綠化恢復(fù)植被施工環(huán)節(jié)。對(duì)于護(hù)壁和樁身鋼筋，以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，提前在加工房由專(zhuān)員加工成型，利用汽車(chē)吊將成型的鋼筋籠精準(zhǔn)安裝到位。樁身施工和護(hù)壁均需得到優(yōu)質(zhì)混凝土的支持，均由拌和站生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料，根據(jù)設(shè)計(jì)配比選取原材料，經(jīng)拌和后轉(zhuǎn)至現(xiàn)場(chǎng)灌注施工，全程隨拌隨用。大直徑灌注如圖1所示，相關(guān)的工作要點(diǎn)如下所述。

圖1 大直徑灌注

（1）由于開(kāi)挖具有工作量大、難度高、質(zhì)量可控性差等局限性，施工現(xiàn)場(chǎng)存在地下水，因此解決地下水的干擾是提高施工質(zhì)量的關(guān)鍵途徑。在現(xiàn)場(chǎng)修筑集水坑，適配潛水泵，利用該裝置將水抽干，從而營(yíng)造“無(wú)水”的施工環(huán)境。

（2）挖孔深度達(dá)到6～10m后，由于深度的增加，樁孔內(nèi)的不良環(huán)境因子隨之復(fù)雜，空氣質(zhì)量有明顯的下降，因此需加強(qiáng)對(duì)空氣質(zhì)量的檢驗(yàn)。其中，二氧化碳為重點(diǎn)指標(biāo)，若其濃度超過(guò)0.3%，則需要在第一時(shí)間通風(fēng)，直至該物質(zhì)的濃度降低至許可范圍內(nèi)。隨著開(kāi)挖進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，待其達(dá)到十余米時(shí)，宜采取機(jī)械通風(fēng)的方法，適配大功率送風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)，兩者協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)同步送風(fēng)。此外，局部地質(zhì)條件特殊段的施工采用的是淺眼松動(dòng)爆破法，爆破過(guò)程中的破壞力較強(qiáng)，為盡可能減小對(duì)周邊無(wú)關(guān)地質(zhì)的影響，利用微差毫秒雷管爆破時(shí)，遵循先中間后周邊的原則；若采用單眼爆破法，則需提前做好現(xiàn)場(chǎng)疏散工作，確保孔內(nèi)無(wú)任何人員逗留，周邊各項(xiàng)安全防控工作也均落實(shí)到位，此后方可正式爆破，完成后必須在保證現(xiàn)場(chǎng)具有安全性的前提下方可繼續(xù)施工。大直徑斷面取芯如圖2所示。

圖2 大直徑斷面取芯

（3）成孔期間加強(qiáng)排水，修筑排水溝，將賦存在樁孔內(nèi)的水高效清理干凈。為提高排水效率，排水孔需高于孔口5m。

（4）開(kāi)挖期間產(chǎn)生的土方需隨即運(yùn)至指定堆放場(chǎng)所，孔口周邊較為薄弱，要求孔口周邊5m范圍內(nèi)不堆積雜物，以免因外部重力作用而導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)、坍塌。出渣時(shí)，施工機(jī)具所處位置距離孔位需超過(guò)5m，不可隨意增加孔壁的壓力。此外，還需合理規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)車(chē)輛的通行軌跡，以免對(duì)井壁的穩(wěn)定性帶來(lái)不良影響。

（5）合理設(shè)置主軸線的控制點(diǎn)以及水準(zhǔn)點(diǎn)，施工期間加強(qiáng)保護(hù)，定期復(fù)測(cè)。在護(hù)圈和第一節(jié)護(hù)壁成孔后，需在護(hù)壁內(nèi)側(cè)壁上測(cè)設(shè)樁中心點(diǎn)和標(biāo)高點(diǎn)，布設(shè)護(hù)樁，以此作為參考依據(jù)，以便精準(zhǔn)控制樁位垂直度偏差，提高施工的精準(zhǔn)性。在直徑檢查過(guò)程中，較適宜的是采用尺桿找圓周的方法，若實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值存在較大的偏差，則需及時(shí)糾偏，盡可能減小偏差[3-5]。

（6）挖孔施工過(guò)程中存在諸多不可預(yù)見(jiàn)的因素，若缺乏及時(shí)的分析以及處理，則容易誘發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)此，需每天記錄地質(zhì)信息，將每米渣樣撈出后組織分析，將多項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)際值與設(shè)計(jì)值展開(kāi)對(duì)比分析，若滿足要求則可以繼續(xù)施工，若指標(biāo)超出許可范圍，則需及時(shí)將實(shí)際情況完整匯報(bào)給監(jiān)理工程師，以便做針對(duì)性的分析與處理。若開(kāi)挖時(shí)遇到溶洞等特殊地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)單位及監(jiān)理單位的相關(guān)人員則需商議，采取針對(duì)性的處理措施，盡快將問(wèn)題解決。

（7）挖孔施工時(shí)做好防護(hù)工作，結(jié)束當(dāng)班施工后，需蓋好孔口，以免外部雜物落入其中。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，超深大直徑樁是橋梁工程施工中的重點(diǎn)內(nèi)容，其建設(shè)水平將直接影響橋梁整體的使用質(zhì)量及安全。在超深大直徑樁施工中，需要從實(shí)際情況出發(fā)，合理應(yīng)用施工技術(shù)，將監(jiān)測(cè)、質(zhì)量反饋及控制等相關(guān)工作落實(shí)到位，切實(shí)提高橋梁的施工質(zhì)量。