水利工程大型橋梁深水樁基礎的施工技術探析

趙翔元

【摘要】橋梁是水利工程建筑中不可或缺的重要組成部分。其中樁基礎質量在很大程度上是由勘察、設計和施工等因素所決定，因此必須不斷更新和完善橋梁深水樁基礎施工技術。據此本文對水利工程大型橋梁深水樁基礎的施工技術進行了具體分析。

【關鍵詞】水利工程；大型橋梁；深水樁基礎；施工技術

一、水利工程大型橋梁深水樁基礎施工技術存在的問題

測量放線錯誤，使整個橋梁錯位或樁位偏差過大，單樁承載力達不到設計要求。成樁中斷事故，鉆孔灌注樁塌孔，卡鉆。灌注樁成樁質量，包括沉渣超厚、混凝土離析、樁身夾泥、混凝土強度達不到設計要求、鋼筋錯位變形嚴重等。灌注砼施工質量失控，發生斷樁事故，樁基驗收時出現的樁位偏差過大。常見的灌注樁頂標高不足，一是施工控制不嚴，在未達到設計標高時混凝土停澆。二是雖然標高達到設計值，因樁頂混凝土浮漿層較厚，鑿出后出現樁頂標高不足。當樁基出現事故應時應及時處理，防止留下隱患。樁成孔后，應檢查樁孔嵌入持力層深度、巖石強度、沉渣厚度、樁孔垂直度等數據必須符合設計要求，只要有一項不符合設計要求，就應及時分析解決。待建設單位代表簽字認可后，方能灌注砼、移動鉆機，防止以后提出復查等要求而產生不必要的浪費。基樁開挖前必須全面檢查成樁記錄和樁的測試資料，發現質量上有爭議問題，必須意見一致后方能挖土，防止基樁開挖后再來處理造成不必要的麻煩。

二、大型橋梁概況

（一）工程概況

某國道主干線建設里程K16+452.510公里，起點位于長江大橋南橋頭，終點位于某小鎮。合同段控制點為某大型水庫，路線地處復雜的丘陵低山區，山頂渾圓，但河谷切割較深，地形條件復雜。水庫是以灌溉為主，兼有防洪、發電、養殖等綜合效益的大型水庫，最大壩高40.5m，壩頂長219.3m，承雨面積52.5平方公里，庫容1121萬立方米，水庫下游5公里有管理區，國道等重要設施，保護耕地1500畝。水庫1#橋、3#橋、4#橋、5#橋均跨越大溪水庫，其中l#和4#礦橋橫跨大溪水庫，二者在水中l～4#墩為深水墩，水深最深為18m左右，橋位水庫水面寬150m左右。

（二）橋梁構造及工程地質情況

橋梁的下部結構為單排雙柱式墩，基礎采用樁基，樁徑為1.8m，樁長35-40m，入土、入巖深度為18-25m左右。立柱高度為17m左右。橋梁上部構造為30m跨徑預應力砼T梁連續剛構，通過現澆橋面板及現澆連續段整體化處理。工程地質類型為白堊紀堅硬塊狀礫巖，主要為白堊系羅鏡灘組一套厚層——巨厚層狀礫巖，具體工程地質特征為，其一，卵石，厚4-8m，以石英巖、石英砂巖灰巖等碎塊為主，粒徑一般為3-10cm，少量大于20cm，中密狀態，分布在河床表面。其二，強風化礫巖，厚約4m，灰、棕色，礫狀結構，厚塊狀構造，泥質鈣質膠結，膠結比較差，巖石較破碎，裂隙發育，粒徑2-20cm，膠結物呈紫紅色，分選性差，礫石主要以石英砂巖、石灰巖、變質巖等為主，呈圓狀和次圓狀，磨團度較好，巖芯采取率80%。其三，弱風化礫巖，厚約12m，礫狀結構，厚塊狀構造，巖芯比較完整，裂隙比較發育，礫石主要以灰巖、石英砂巖碎塊等為主，巖芯呈短柱狀，巖芯采取率90%，質量系數為0.6。其四，微風化礫巖，最大控制厚度為14m，礫狀結構，厚塊狀構造，泥質鈣質膠結，礫石主要是硅質灰巖、石英砂巖碎塊等，交接較好，巖芯較完整，呈中柱狀，較硬，巖芯采取率90%以上。

三、水利工程大型橋梁深水樁基礎的施工技術

（一）深水鉆孔灌注樁施工技術

首先，水上移動工作平臺施工經過反復核查圖紙和現場情況，最終決定采用移動式鉆孔樁水中工作平臺方案，采用以浮箱為主，鋼管樁為輔，用貝雷架將浮箱連成一體，組成平面尺寸為長36m，寬24m，高4m的移動平臺。其次，鋼護筒下沉施工是為了完成1.8m的水中樁施工，設計加工鋼護筒內徑為2.1m，用振撥機打入下沉，入土深度約4-5m，護筒壁厚8mm，護筒壁外焊接加勁脅，增加整體剛度。估計鋼護筒最大長度為25m，單根重約10T，鋼護筒由岸上卷板機卷制焊接成型后吊上平臺。在鉆孔平臺就位和鋼管樁施工完畢后，經過測量檢查鉆孔平臺位置準確后，便可以開展鋼護筒下沉工作了。預計鋼護筒進入河床4m左右。再次，灌注樁施工鉆機選擇沖擊鉆，清渣機具為泥漿泵，選擇泥漿正循環法。在開鉆之前，先向孔內加入5m3左右的黏土。然后將沖錘放入孔內，沖程不能超過1.5m-2m，在孔深超過鋼護筒時，可以適當提高沖程，但是最大控制在5m左右。所以河床覆蓋層為卵石層深度為4-8m，當孔深超過鋼護筒底一定深度后，很有可能會發生泥漿失漏，導致孔內水位下降，這時一般孔深不會超過鋼護筒底2m，可以采用片石和黏土回填到鋼護筒角，并用沖錘進行沖孔，促使部分片石和黏土混凝土在作用下擠進孔壁內，提高孔壁的密實度。制作鋼筋籠時，鉆孔樁的鋼筋籠需要現場制作。鋼筋則是通過浮橋運輸到平臺上，根據樁長共分為三四節，利用吊車進行鋼筋就位工作。灌樁砼采用泵送、砼輸送泵管道通過浮橋到達平臺工作面。

（二）水中系梁施工技術

在樁頂支撐柱上，安裝鋼套箱吊架，用貝雷架拼接在支撐柱上，套箱的斷面尺寸必須充分考慮便于系梁模板支設，斷面尺寸大于系梁輪廓45cm。考慮到套箱拆卸方便、混凝土封底及底板剛度，用鋼筋混凝土澆注套箱底板，厚度為10cm，澆注底板前，先制作鋼筋混凝土框架底梁，并預埋吊鉤，用倒鏈懸吊框架底梁，在底梁上澆注鋼筋混凝土底板。在達到設計強度的70%后，安裝鋼套箱，以橋墩樁柱中心線分為兩半，用螺栓連接并夾以皮墊，以防漏水。套箱制作完畢后，用倒鏈緩慢、均勻下沉，底板須低于系梁底面60cm，以此進行封底混凝土施工。就位后檢查和調整標高、垂直度，固定。封底前，用麻絮塞緊套箱與樁之間的縫隙，封底混凝土澆筑一次完成，厚度為40-60cm。封底混凝土強度達到75%以上后開始抽水，套箱封底、抽水及堵漏處理完畢后，鑿除高出標高的混凝土。測量定位并在底模上劃線，綁扎鋼筋。施工結束，系梁套箱在墩身立柱、蓋梁全部完成后拆除。

（三）深水基礎大體積混凝土施工技術

利用高效減水劑和優質粉煤灰雙摻技術，在配合比中盡量降低水泥用量，以減少水化熱。控制混凝土水泥水化熱引起的溫升、內外溫差及防止有害裂縫是大體積混凝土施工技術的關鍵。根據配合比中原材料用量和攪拌前原材料的總熱量與攪拌后總熱量相等的原則，計算出料溫度。結合實際情況，現場采用預埋冷凝管降溫法和蓄熱法綜合溫控法解決絕熱溫升問題。采用保溫法控制溫度的原理，使結構物在養護過程中，降溫速率減慢，從而控制混凝土的內外溫差，防止混凝土產生溫度裂縫。

四、水利工程大型橋梁深水樁基礎施工質量控制

（一）橋梁鉆孔灌注樁施工問題

在橋梁鉆進過程中，如果遇到洪水或者高潮水位時，水位變化勢必會非常劇烈，從而給鉆進帶來巨大的坍孔風險。在深水環境下施工，泥漿指標會下降，攜渣能力也會變差，很容易造成鉆孔進尺速度慢。并且，根據橋址的地質情況和砂層較厚，很容易發生坍孔現象。主橋樁基都是長樁，將會直接加大鉆進困難，甚至會出現掉鉆頭的現象。在成孔之后，很有可能會出現斜孔和偏孔等新現象。混凝土灌注過程中，因為混凝土和易性相對較差，混凝土發生離析，或者由于導管埋深過大，導管提空等，導致出現斷樁。

（二）施工過程中采取的主要保證措施

配置性能良好的鉆機，選擇合理的相關參數，如泥漿性能指標和鉆壓等。由具有豐富的實踐經驗和能力的技術工人參與施工，強調注重預防，避免發生坍孔事故。根據不同的土層，選擇與之適合的鉆進方法。在鉆孔施工過程中，采用優質的膨潤土造漿，在鉆孔壁面形成一層富有韌性的膠合薄膜，以此確保孔壁的穩定性。采用超聲波孔壁測定儀檢查和測量孔壁形狀、尺寸，能夠準確發現樁孔存在的問題，從而及時采取補救措施，保證成孔的質量。在終孔前，需要進行詳細的清洗，促使泥漿指標達到相應的要求。同時還要保證各項工序的連續性，嚴格控制混凝土流量和下放速度，保持勻速。不僅如此，還要保證灌注的連續性，盡量縮短混凝土泵送的間歇時間。應及時清理混凝土儲料斗中殘余干硬混凝土。混凝土導管不宜埋置過深，拆除導管應迅速及時，拆除后導管要檢查密封圈好壞，及時更換密封圈，并確保導管有足夠的安全埋管深度。測算混凝土上升高度和導管埋深要勤、要準。選擇合理的混凝土配合比，力求和易性好、穩定性好、可翻動性好、自密性能好。

結語

綜上所述，深水樁基礎是水利工程大型橋梁施工的關鍵，施工技術十分復雜，并且需要投入大量的設施設備，以及人力物力。伴隨著社會經濟的快速發展，人們對水利工程的需求越來越大，這就使得大型橋梁深水樁基礎施工受到了新的挑戰。據此，水利工程施工企業必須加強對大型橋梁深水樁基礎施工的重視，不斷更新和完善橋梁深水樁基礎施工技術，從而保證大型橋梁的施工質量和效率，確保水利工程的整體質量。

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