橋梁下部結(jié)構(gòu)施工工藝及質(zhì)量控制對(duì)策研究

鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 / 李浩浩 張萬鵬

引言

橋梁下部施工的持續(xù)性使得在施工之前需要對(duì)區(qū)域內(nèi)的氣象資料、水文治療進(jìn)行全方位調(diào)查，才能有助于開展橋梁的整體建設(shè)工作，進(jìn)行多種施工方案的對(duì)比和篩選。在綜合考慮不同類型的方案之后可以從中選擇最合適的部分，根據(jù)實(shí)際情況來采取工藝措施與施工組織設(shè)計(jì)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃和安排。

一、橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

（一） 選擇鉆機(jī)與設(shè)置鉆孔

按照標(biāo)段樁基的不同樁徑結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)狀況可以對(duì)鉆孔樁的施工鉆機(jī)進(jìn)行選擇，并且圍繞施工要求來進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。對(duì)于孔徑在2米左右的樁基，成孔施工可以選擇某些適應(yīng)性較強(qiáng)并且能適應(yīng)復(fù)雜地層的施工方案，如果是某些黏土層或是卵石基巖比較厚的階段則選擇沖擊鉆機(jī)。在鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)方面，按照設(shè)計(jì)圖紙展開規(guī)劃。

（二）鋼護(hù)筒加工

鋼護(hù)筒的加工按照工程設(shè)計(jì)的樁徑制作，并且要確保鋼護(hù)筒的內(nèi)徑至少要大于樁基直徑200毫米以上。在實(shí)際的施工階段，施工人員還應(yīng)根據(jù)鋼護(hù)筒的壁厚參數(shù)與地質(zhì)狀態(tài)對(duì)壁厚展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在不影響鋼護(hù)筒本身下沉質(zhì)量的前提下，采取有效措施重點(diǎn)提升刃腳的剛度，讓下沉過程可以變得更加順利。另外，鋼護(hù)筒上部區(qū)域也應(yīng)做好相應(yīng)的技術(shù)處理提升剛度，從而有效地避免結(jié)構(gòu)被振動(dòng)錘影響受到損壞。鋼護(hù)筒制作環(huán)節(jié)的長度確定根據(jù)總長度要求進(jìn)行選擇，如果總長度在15米以下可以直接開展一次性施工，如果長度超過這一限度則可以進(jìn)行分段制作，在綜合考慮運(yùn)輸和施工環(huán)節(jié)的安全要求之后做好現(xiàn)場(chǎng)焊接處理。

在導(dǎo)向架施工階段當(dāng)中，應(yīng)先確保鋼護(hù)筒的自重作用和效果，在鉆孔平臺(tái)和施工平臺(tái)的底部設(shè)置定位導(dǎo)向架，定位導(dǎo)向架是采用整體焊接的鋼桁結(jié)構(gòu)，下層單層結(jié)構(gòu)借助鉆孔平臺(tái)鋼管樁進(jìn)行固定，且為了便于進(jìn)行鋼護(hù)筒吊裝，頂層的導(dǎo)向架可以制作成為開放式桁架結(jié)構(gòu)。安裝固定階段先使用履帶吊進(jìn)行吊裝和移位，然后在已經(jīng)完成的鉆孔平臺(tái)上預(yù)留鋼護(hù)筒的頂口位置，頂層導(dǎo)向架和鉆孔平臺(tái)之間通過焊接的方式進(jìn)行連接和固定，整個(gè)導(dǎo)向裝置也能因此保持穩(wěn)定。與此同時(shí)，也可以在導(dǎo)向架與鋼板之間進(jìn)行螺栓連接以便于正常拆解，減少電焊結(jié)構(gòu)對(duì)于鋼材料產(chǎn)生的損傷。導(dǎo)向架四周設(shè)置了糾偏調(diào)整的鎖定裝置，再利用鉆孔平臺(tái)進(jìn)行固定。

在整個(gè)鉆孔平臺(tái)全部搭設(shè)完畢之后安裝好導(dǎo)向架，將其直接地固定在鉆孔平臺(tái)之上校正垂直度與平面位置。之后讓其自重下沉，結(jié)合地質(zhì)勘查的報(bào)告信息來確定入土深度。互通能夠著床并定位之后需要在鋼護(hù)筒上焊接倒掛牛腿然后利用導(dǎo)向架對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓首節(jié)鋼護(hù)筒可以直接固定在導(dǎo)向架之上后再繼續(xù)下放鋼護(hù)筒。整個(gè)階段都可以利用全站儀和垂線進(jìn)行位置監(jiān)測(cè)以保障平面位置、傾斜度等參數(shù)滿足技術(shù)要求。整個(gè)鋼護(hù)筒選擇GPS測(cè)量儀進(jìn)行定位，在鋼護(hù)筒全部就位完畢之后對(duì)鋼護(hù)筒平面位置進(jìn)行檢查直至其能夠最終調(diào)整到設(shè)計(jì)需要的位置。下沉環(huán)節(jié)應(yīng)避免位置偏離和校正情況，可以安排專項(xiàng)技術(shù)人員對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行檢查，如利用人工吊線錘測(cè)量傾斜度，在兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行控制。測(cè)量階段還應(yīng)控制頂標(biāo)高和鋼護(hù)筒的入土深度，檢查好中心位置、鋼護(hù)筒的傾斜度、鋼護(hù)筒底高程數(shù)據(jù)。

（三）海水泥漿管理

對(duì)于某些跨海大橋而言，整個(gè)施工階段還要認(rèn)真做好海水泥漿管理工作。海水泥漿全部使用機(jī)械拌制方法，將海水、黏土、外加劑等材料合理地融合配漿，并且在實(shí)際施工前做好泥漿配制實(shí)驗(yàn)確定合理的泥漿配比。鉆孔施工階段則要讓護(hù)筒之間保持連接降低含砂率，箱內(nèi)的過濾篩可以將鉆渣和其它廢棄物全部篩除，從護(hù)筒之間的連通管回流至鉆孔之內(nèi)?？傮w來看泥漿質(zhì)量管理是當(dāng)前鉆孔作業(yè)當(dāng)中的關(guān)鍵組成部分，按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，泥漿在不同區(qū)域和不同鉆機(jī)下的性能存在著一定的差異，要隨時(shí)對(duì)泥漿的性能進(jìn)行評(píng)估并做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作，使之能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)工作的要求。例如，一般底層、卵石土、易坍塌地層在黏度、含砂率、失水率靜切力、酸堿度方面都存在差異，現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)獲取階段也應(yīng)做好此類參數(shù)的合理控制。

（四）鉆孔施工階段

每個(gè)鉆孔平臺(tái)之上放置兩臺(tái)沖擊反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工，并且鉆進(jìn)階段用小沖程反復(fù)沖擊的方式進(jìn)行鉆進(jìn)以形成穩(wěn)定的孔壁，然后直至鉆頭超過鋼護(hù)筒3米之后讓鉆進(jìn)速度保持在正常速度。鉆進(jìn)的速度應(yīng)始終保持在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的水平之上，尤其是在鉆頭接近底口時(shí)還應(yīng)避免機(jī)器和鋼護(hù)筒之間產(chǎn)生碰撞。因此，現(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)備好磁鐵隨時(shí)對(duì)可能掉入孔內(nèi)的物件進(jìn)行打撈處理，施工階段也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求作出計(jì)劃和調(diào)整。例如不同類型的土層在特征上存在差異，因而需要對(duì)泥漿進(jìn)行檢查并且補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿，同時(shí)關(guān)注地層變化，如果地層信息和地質(zhì)報(bào)告資料信息存在不一致的情況則及時(shí)地通知項(xiàng)目部做好后續(xù)處理。另外，對(duì)于可能出現(xiàn)的漏漿問題要做好預(yù)防措施，如果現(xiàn)場(chǎng)有漏漿情況則要停止鉆進(jìn)然后保持泥漿循環(huán)確保指標(biāo)可以達(dá)到基礎(chǔ)要求?？傊鶕?jù)漏漿程度差異來選擇不同類型的處理措施，包括加入水泥、下沉等。鉆孔之后使用測(cè)繩進(jìn)行測(cè)量和檢查確定深度，最后進(jìn)行清孔，清孔的泥漿性能指標(biāo)也有明確要求。

（五）安裝鋼筋籠

鋼筋籠安裝完畢之后才能完成整體的骨架制作，這一步驟可以直接地在加工廠完成，以骨架設(shè)計(jì)尺寸為參考依據(jù)先確定一個(gè)固定支架，最后將鋼筋放進(jìn)已經(jīng)設(shè)置完畢的固定件當(dāng)中完成焊接與加工流程?？紤]到在實(shí)際的施工環(huán)節(jié)當(dāng)中鋼筋籠長度本身存在差異，那么需要先按照鋼筋長度進(jìn)行分節(jié)，并且在鋼筋接頭處錯(cuò)開。在起吊階段，鋼筋籠內(nèi)需設(shè)置好三角形撐以避免骨架產(chǎn)生變形，且起吊過程的應(yīng)力集中比較明顯，為了避免應(yīng)力過于集中出現(xiàn)其它問題，可以選擇長吊索的方式來減少水平分力。所以在鋼筋籠離開地面時(shí)就可以拆除根部吊點(diǎn)，并控制好結(jié)構(gòu)的整體變形情況。安放環(huán)節(jié)以分段預(yù)制模式為主，各段之間的主筋選擇機(jī)械連接方法，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)相互連接的兩端鋼筋不可發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)情況。下放時(shí)控制好速度，同時(shí)避免鋼筋籠和孔壁出現(xiàn)碰撞。一般還應(yīng)設(shè)置好聲測(cè)管，且聲測(cè)管要與鋼筋籠連接成為整體隨著鋼筋籠一同沉放。聲測(cè)管選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量專用聲測(cè)管，水下作業(yè)時(shí)還應(yīng)關(guān)注孔壁孔內(nèi)部水位情況。

（六）混凝土灌注

混凝土灌注工作一般是在跨海大橋的下部結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)的主要技術(shù)應(yīng)用。此時(shí)導(dǎo)管應(yīng)該保持在樁孔內(nèi)的居中位置以避免導(dǎo)管和鋼筋籠產(chǎn)生碰撞，底部和孔底之間也應(yīng)保持一定的距離從而能夠順利地放出混凝土。通常情況下現(xiàn)場(chǎng)施工過程可以將這一范圍保持在400毫米以內(nèi)。導(dǎo)管順利地進(jìn)入孔之后需要先計(jì)算底部位置再將相關(guān)數(shù)據(jù)做好記錄，各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)合格之后可以開始灌注，同時(shí)保障灌注效率。

二、承臺(tái)施工技術(shù)

（一） 陸地區(qū)承臺(tái)

承臺(tái)模板使用單獨(dú)套的承臺(tái)模板便于拼裝，且承臺(tái)模板要考慮到不同類型平面尺寸承臺(tái)的周轉(zhuǎn)和利用，模板選擇固定尺寸的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)配合拼裝組合模板。

工藝階段按照地面與承臺(tái)的頂標(biāo)高數(shù)據(jù)來計(jì)算出地面的放坡位置，放樣后開挖基坑。開挖完畢后按照基坑內(nèi)的滲水情況設(shè)置好集水溝及時(shí)地將滲水全部抽取。承臺(tái)開挖完畢采用人工整平，墊層強(qiáng)度符合指標(biāo)要求之后安裝鋼筋并澆筑混凝土，直至混凝土達(dá)到基本強(qiáng)度后再將模板全部拆除，防腐涂裝層施工完畢后開始檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)束進(jìn)行承臺(tái)基坑回填處理。

（二）淺水區(qū)施工

淺水區(qū)施工階段利用鋼套箱作為樁基施工的主要作業(yè)空間，即先在承臺(tái)四周設(shè)置好阻水設(shè)備再利用液壓破碎錘進(jìn)行松動(dòng)爆破，基坑開挖完畢之后人工找平，在低潮位時(shí)將整體拼裝結(jié)束的鋼套箱進(jìn)行設(shè)置，內(nèi)部做好鋼管支撐處理以提升穩(wěn)定性。此外鋼套箱底用木塞進(jìn)行墊平，周圍澆筑混凝土進(jìn)行填堵。樁基施工完畢之后需要將樁頭全部鑿除然后對(duì)混凝土表面進(jìn)行清理，安裝承臺(tái)鋼筋與模板。封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求之后再將鋼套箱內(nèi)的海水全部去除，抽水結(jié)束后再割去鋼護(hù)筒。

（三） 深水區(qū)施工

深水區(qū)的承臺(tái)施工工藝流程按照鋼套箱制作、鋼套箱吊裝固定、承重體系轉(zhuǎn)換、澆筑封底混凝土、安裝鋼筋模板、養(yǎng)護(hù)的順序進(jìn)行，且鋼吊箱在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)一步考慮到模板的安裝控件與水底高程等相關(guān)因素。除此之外，還應(yīng)完成鋼吊箱鹽酸、鋼套箱拼裝下放、體系轉(zhuǎn)換、混凝土施工和第二次體系轉(zhuǎn)換，才能最大化地保障施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求和工藝要求。

三、結(jié)語

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得大型橋梁的建設(shè)技術(shù)有了明顯提升，而通過實(shí)踐之后也可以得知，橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要求較高，對(duì)于工藝方面有著非常明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國處于建設(shè)橋梁的關(guān)鍵時(shí)期，結(jié)合當(dāng)前的橋梁工程甚至是跨海橋梁工程進(jìn)行分析研究非常有必要。在未來的工程實(shí)踐環(huán)節(jié)還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于復(fù)雜施工環(huán)境的勘察，力圖對(duì)每一個(gè)施工工藝全方位了解并掌握，再對(duì)施工方法進(jìn)行選擇，不斷地展開工程總結(jié)與工程創(chuàng)新。