透水層深基坑橋臺基礎施工方法的探索和運用

何 必

(四川省交通勘察設計研究院有限公司,四川成都 610017)

1 工程概述

米亞羅中橋位于國道317線汶川至馬爾康公路米亞羅鎮，全橋為4×16 m預應力混凝土簡支空心板橋，橋臺為重力式U型橋臺，橋梁全長74.06 m，橋梁全寬10.50 m。橋位處于萊蘇河和米亞羅沖溝兩河匯流處，根據沖刷計算，橋臺基礎埋置深度為5.5 m。橋位地質以漂卵石土、卵礫石以及粉土質礫石土為主，具有強透水性，由于基礎位于流水面以下，基坑排水困難(圖1、圖2)。

圖1 米亞羅中橋全橋總體布置(單位：cm)

圖2 米亞羅中橋橋址現場

2 試驗研究的意義

米亞羅中橋0#橋臺位于萊蘇河和米亞羅沖溝兩河匯流處，基底深度為常水位以下約5 m，橋臺基礎以漂卵石土、卵礫石為主，其透水性良好。河床比降較大，水流速度較快。橋臺基坑開挖難以成型，基坑排水非常困難，如何解決橋臺基礎混凝土的澆筑成為0#臺施工的關鍵所在。

3 橋臺結構形式的比選

在米亞羅中橋0#橋臺施工過程中，針對橋臺基礎開挖后排水非常困難的情況下，對橋臺的結構形式進行了多方案的比選，提出了重力式U型橋臺、樁柱式橋臺設計方案。

3.1 重力式U型橋臺

優點：橋臺施工工藝成熟，技術含量較低，工程進度以及工程質量易控制。與路基銜接協調自然，臺身前墻防沖刷能力強，保證臺后填土路基的穩定性。

缺點：基坑滲水嚴重，排水非常困難，基礎混凝土澆筑困難。

經濟性：工程數量、材料單價與施工單位投標清單項一致，工程變更量小。

3.2 樁柱式橋臺

優點：樁基礎施工方便，基坑水流對工程影響較小。

缺點：在樁基施工完成后，需對樁基礎加設L型擋墻進行沖刷防護，擋墻基礎的施工將面臨重力式橋臺基礎深水施工的同樣問題；與路基的銜接難以協調一致，臺背路基壓實，特別是蓋梁底的壓實難以保證。

經濟性：工程數量、材料單價與施工單位投標清單項完全不一致，工程變更量較大。

通過橋臺施工方案比選，問題主要集中在如何解決結構物水下混凝土施工。借鑒橋梁沉井施工部分工藝，根據實際情況進行改進和運用，提出四側關模不封底進行沉箱法施工。

4 施工方法的探索

4.1 施工準備

在澆筑米亞羅中橋0#橋臺混凝土時，首先應做好詳細的施工組織計劃。施工準備包括檢查，做好材料的儲存和堆放，根據實際工程規模檢查混凝土的拌合能力、運輸機械能力以及混凝土澆筑能力。做好人員(包括施工人員以及管理人員)的配備以及電力供應，以防止外部因素對工程質量的影響。

4.2 基礎的筑島開挖

基礎水下混凝土的澆筑，必須保證水下混凝土在澆筑過程中水泥漿不流失，由于橋臺處水流速度較快，施工時采用筑島圍堰進行基礎的開挖。使橋臺基坑內的水保持靜水狀態?；拥闹u高度應比施工時的最高流水位高出0.5 m，以保證基坑內水不流動。筑島材料采用透水性好，易于壓實的碎石土，保證筑島不被水流沖毀。

由于橋臺基礎埋置深度較深，常水位線較高，受水流的影響，基坑塌孔時有發生。防止基坑的坍塌造成基坑尺寸的不足，基礎開挖時，根據現場實際地質情況，采用擴大開挖，嚴禁欠挖，必須保證橋臺基礎的基本尺寸。施工采用橋臺擴大基礎基底平面和標高的控制，對橋臺基坑的四個角點以及中心高程的控制，保證橋臺基礎尺寸。

4.3 關模

米亞羅中橋0#橋臺基礎原設計為7.7 m×13.3 m×1.3 m+5.5 m×11.9 m×1.3 m雙層C25片石混凝土基礎，總方量235 m3。施工時，設計優化為7.7 m×13.3 m×1.3 m雙層C30水下混凝土基礎，優化后設計混凝土方量：267 m3。施工時采用兩層基礎一次澆筑。外壁模板采用定型鋼模板。施工搭設模板時，采用角鋼和鋼管內支撐和外支撐，以保證箱體不變形破壞(圖3、圖4)。

圖3 橋臺基礎關模施工

圖4 橋臺基礎外壁模板搭設

4.4 橋臺基礎分割

由于橋臺基礎體積較大，處于兩河匯流處，且水位較深，基礎以塊碎石土為主，透水性良好?；铀y以排干，在施工單位施工能力有限的條件下，大體積水下混凝土澆筑施工難度較大且質量難以保證。

根據以上具體的施工條件，根據施工單位水下混凝土的拌合和運輸能力將基礎等分成3×5=15小塊，保證每一個混凝土導管澆筑混凝土量進行體積控制。分割沉箱可根據實際的施工條件，采用竹膠板或帶肋定型鋼模板。由于施工后分割模板不取出，故分割模板還需考慮施工成本，竹膠板造價較低，定型鋼模施工成本較高。

4.5 基礎的連接

竹膠板分割關模，需設置連接筋，保證基礎混凝土澆筑完成后基礎的整體性。連接筋采用φ12 mm鋼筋，按20 cm間距布設，連接筋長度為60 cm，相鄰分隔塊兩端各30 cm布設。保證混凝土澆筑完成后基礎的整體性。竹膠板分割關模施工成本較低，建議采用。

定型鋼模分割關模，采用帶肋的鋼模板，并用φ12 mm鋼筋設置拉桿，施工完成后不取出，模板的粗糙面、型鋼以及內模板支撐可完全保證基礎的整體性。定型鋼模板施工成本較高，但施工質量較好(圖5、圖6)。

圖5 橋臺基礎模板搭設

圖6 橋臺基礎模板體積的分割

4.6 澆筑平臺的搭設

在橋臺基礎關模完成后，進行混凝土澆筑平臺的搭設。利用模板支撐以及腳手架進行澆筑平臺的搭設，其上鋪設人行木板，作混凝土的澆筑的通道及施工平臺。待以上程序施工完成，經監理工程師驗收后，進行水下混凝土的澆筑。

4.7 水下混凝土的澆筑

水下混凝土澆筑時，應計算好混凝土的方量，以及提管速度的控制，以避免出現夾層等事故的發生。由于橋臺擴大基礎的深度不同于一般橋梁樁基礎的深度，靠水下混凝土自身重力保證其密實度，混凝土材料參照橋梁樁基礎水下混凝土的相關規定，混凝土坍落度控制在150～200 mm。灌注水下混凝土時，應根據導管的作用半徑來計算導管的間隔和導管的根數。米亞羅中橋0#橋臺采用15等分小塊，每塊混凝土方量為17.8 m3。水下混凝土導管采用300 mm直徑，采用15根導管進行水下混凝土的澆筑。建議有條件的情況下最好采用輸送泵進行混凝土的輸送澆筑。

米亞羅中橋0#橋臺基礎施工時，水下混凝土導管采用300 mm直徑，混凝土罐車每次運送混凝土方量不得小于7 m3。其他工點可根據施工單位混凝土的拌合能力，混凝土罐車的數量以及運距進行綜合考慮。目的為保證水下混凝土澆筑的連續性，保證混凝土澆筑質量。

水下混凝土的澆筑可根據橋梁樁基澆筑的施工程序進行，嚴格控制提管的速度，防止堵管以及由于提管較快引起混凝土夾層和緊縮情況的發生，保證工程施工質量。

基礎澆出水面以后可按普通混凝土的澆筑方法進行澆筑，采用振動棒配合混凝土的施工。橋臺基礎的表面應保持粗糙，可根據臺身圬工性質預埋連接石、預埋鋼筋或在基礎混凝土初凝前進行臺身的澆筑，保證基礎和臺身的整體性，確保臺身質量。

5 結論與建議

米亞羅中橋橋臺基礎的施工，將傳統的排干水基坑進行混凝土澆筑優化為在靜水狀態下進行較大體積混凝土澆筑，解決了山嶺重丘區，特別是地震多發地區以塊碎石土或漂卵石土為主的地質，結構物基礎滲水嚴重，排水困難，混凝土澆筑困難的常見問題。在加快地震災區災后基礎設施建設，保證工程質量，加快工程進度，節約工程投資以及確保作業人員施工安全有著重要的意義和作用。