山區高速公路橋梁樁基施工技術研究

王志

（貴州交通建設集團有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

山區高速公路橋梁施工難度和規模較大，并且施工周期較長，需要對施工過程進行嚴格控制，最大程度上保障施工的安全性及施工技術的科學性、合理性。由于山區施工環境較為惡劣，一旦施工技術應用存在問題，將會導致難以想象的后果。通常，山區高速公路橋梁建設會將長橋、大縱坡或高墩形式作為首選方案，上述方案對橋梁立柱、橋梁樁基礎加固等的要求較高，再加上山區高速公路橋梁建設大多需要在高空作業，危險性及技術復雜度更高。基于此，有必要對山區高速公路橋梁樁基施工技術進行再度思考，從而優化橋梁樁基施工技術，使橋梁使用壽命得到有效延長。

1 山區高速公路橋梁樁基施工技術概述

1.1 承臺的施工技術

山區高速公路橋梁樁基是土石島建造而成的，因此可以通過明挖坑基的方式建造承臺。簡易板圍堰后開挖也是可選的施工方法之一。對于施工過程中可能出現的特殊情況，如滲水，可使用鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰等方法完成承臺建設[1]。

1.2 樁基系梁的施工技術

根據山區施工進場條件，使用人工挖孔等手段進行施工。使用旋挖鉆的成孔效率和安全性較高，且具備環保優勢。但山區橋梁施工現場地質粗糙，多以堅石為主，使用旋挖鉆的經濟性不高。基于此，可采用沖擊鉆成孔。相較于旋挖鉆成孔，其對施工場地的要求不高，安全性也能夠得到保障，且設備進出場十分便捷。但在施工過程中用水量較大，同時會產生大量泥漿，需要施工人員對泥漿進行合理處理，否則會對周邊環境造成污染。

通常，山區地形條件復雜，進場道路也受到局限。此時，可通過人工挖孔灌注樁技術進行施工。該技術對施工場地的要求較低，設備進場便捷，適用于陡峭的山坡。但從安全性方面來說，使用此技術進行挖孔，施工人員長時間暴露在風險狀態下，安全性難以得到保障。通常，在山區高速公路橋梁樁基施工過程中，若非施工場地地質、地形難以滿足機械鉆孔要求，大都不會選擇人工挖孔技術。

如果橋梁樁基建在陡坡上，為了實現人工開挖，可以在山體附近選擇開挖點，并通過螺栓+鋼筋網+混凝土的方式保護臨空的半圓。之后在此半圓中，設置模板并組織混凝土澆筑。樁孔穿過該半圓進入持力土層，使用鋼筋混凝土澆筑20～30cm厚的護圈。

在巖層開挖過程中，需要堅持“多打眼，少裝藥”的基本原則。這樣一來，既能夠松動巖層，又能夠盡可能多地降低巖層開挖造成的山體破壞，施工的安全性也能夠大大提升。但由于山區施工現場空間較小，樁基吊車就位難度較大，運行過程中也會受到重重阻礙。因此，可先開展人工作業，然后在孔口安裝一根穩定可靠的井形鋼管，用拉鏈吊將鋼筋吊入孔內。從工程穩定、便捷的方面考慮，可采用直螺紋機械接合工藝。在陡坡上，鋼管支架容易出現不穩定現象，應在斜坡上安裝支撐設備，并拉設風纜[2]。

在沒有滲漏或滲水量低于6mm/min時，采用管道灌漿的方法，根據水下混凝土的要求，決定混凝土的坍落度。否則，在水下進行混凝土灌注。在灌注結束后，樁頂以下5m處需要使用振搗棒振搗。這一做法可以使混凝土的分布狀態得到有效改善，降低孔隙率，增強致密性。

山區高速公路橋梁樁基建設需要遵循動態化原則。因此，要對橫向陡坡的地形特點進行觀察，同時調整系梁底面高程。如非必要，不采取開挖山體的相關措施，否則該橋梁建設對施工地點地質的負面影響將進一步擴大，周邊植被也會受到一定的影響。對于需要連接到地表的樁基，在通過檢測后，需要采用立柱的方式進行樁身灌注[3]。

1.3 立柱的施工技術

采用立柱施工技術，立柱頂與地面的高度差最大不超過45.2m，根據突變形式，圓柱墩立面可以分為不同的等級，常用的有220cm和180cm。同時，無論是高墩鋼筋焊接，還是垂直運輸、上下作業的操作，都對整體的支撐力有較高要求，需要安裝支架。為促進施工穩定性的提升，可搭設4根墩柱支架，并使用縱向風纜支撐。立桿按照4×13根的方式布置，桿與桿之間的步距為1.50×2.00m，墩柱的位置需要進行適當變動。由于支架需要承受來自鋼管本身的重力，還要承受施工荷載等，為確保施工過程的安全性與最終的施工效果，需要在立柱施工之前對其穩定性進行仔細驗算。

1.4 獨柱墩的施工技術

獨柱墩施工技術的應用要考慮工程建設需求，同時還要對實際施工情況進行分析，可將預設牛腿與抱箍斜撐結合在一起。使用該方法能夠在一定程度上降低山區高速公路橋梁樁基的施工難度，還能夠起到支架與簡化施工流程的作用。由于山區高速公路橋梁施工具有特殊性，需要對加工抱箍進行仔細計算，并在此基礎上有針對性地制定技術規范，從而做到精準定位。不僅如此，抱箍也能夠為雙柱蓋梁提供支撐，達到工程建設要求的同時，為建設效果提供保障。

2 山區高速公路橋梁樁基的施工技術要點

2.1 鉆孔要點

2.1.1 鉆前準備

鉆前，首先需要對施工現場的地質條件、水文條件等進行勘察，結合勘察結果及圖紙對數據進行匯總，并繪制成柱狀圖。在此過程中，要特別關注成孔位置的準確性。

2.1.2 鉆機就位

安全鉆前，要檢查所用設備的性能，確保所有設備均處于待使用狀態，減少鉆孔過程中出現移位的可能性，提升鉆孔的穩定性。

2.1.3 鉆孔過程

在正式鉆孔過程中，建議使用沖程小、濃度高的泥漿。在鉆進筑搗層時，要適當調整泥漿濃度，并向井內注入泥漿膏體、碎石等，以減少井塌的可能性。待其進入巖層后，就可以恢復正常沖程。在鉆孔過程中，施工人員應時刻關注土層波動的情況，并在一定階段將土層波動與剖面進行對比。當鉆頭達到設計深度時，應再次檢查孔的位置和直徑。之后，用渣桶將孔內的廢渣收集起來。當然，也可以采用換漿除渣的方法清洗廢渣。但要注意將排出的廢渣運輸出去，切忌堆砌在成孔周圍。假設在鉆孔過程中遇到巖石，并且巖石表面不光滑，則應將一定量的黏土放入孔中，利用黏土將巖石表面鋪平后再繼續鉆孔，否則也可能導致塌孔事故。若選擇沖擊錘作為作業設備，需要在作業之前將作業范圍內的人員疏散，待其全部進入安全區域后開始鉆孔，避免沖擊錘作業對現場人員造成安全威脅。由于山區作業條件艱苦，堅石較多，鉆頭磨損較大，需要提前準備備用鉆頭，一旦鉆頭磨損達到15mm，要馬上更換。（鉆孔灌注樁施工流程如圖1所示。）

圖1 鉆孔灌注樁施工流程

2.1.4 人工挖孔

挖樁孔對清理孔內普通土是十分有效的，若遇到堅硬碎石，通常需要使用爆破手段。清理完成后，將廢渣置于吊斗內，通過卷揚機將其運輸至孔外，最后用渣土車將廢渣轉運出去。在卷揚機運行過程中，同樣需要將現場施工人員轉移到安全范圍內，否則在吊升過程中碎石掉落，將會引發安全事故。當樁孔深度達到10m時，宜采用風機向地下送風，地下空間照明采用白熾燈為宜。為確保山區高速公路橋梁樁基施工的安全性，需要將單次爆發鉆孔的深度控制在1m以內，同時采用平面布孔的方式循序推進，使布孔順序趨于合理[4]。

2.1.5 成孔檢查

成孔后，需要使用專業設備對其質量進行檢查。具體檢查內容包括孔位是否準確、孔徑是否與圖紙的設計要求一致、孔深與設計深度是否存在偏差、偏差多少。檢驗合格后，可上報監理單位進行驗收。待驗收合格，才能夠開展下一步工作。通常來說，成孔孔徑不能小于設計圖紙要求的孔徑，孔深也不能與設計深度相差50mm，沉淀厚度要保持在現行規范標準范圍內。

2.1.6 鉆孔清孔

當鉆頭達到設計深度后，需要向監理單位報告，由該單位工作人員進行質量驗收。驗收后，對孔進行清洗，確保孔內水位穩定。清孔作業完成后，應檢查孔底沉淀物的厚度，確保符合圖紙設計要求。

2.2 安裝要點

2.2.1 鋼筋籠安裝

護筒的兩邊要有枕木，軌枕應該在護筒表面上方約10cm的位置。確認軌枕處于正確的位置后，使用工字鋼進行加固。之后安裝第二個保持架，確保其與前一個保持架的中心線重合，并用鋼套管將其連接在一起，一直重復上述步驟，直至所有鋼筋籠全部吊裝完畢。鋼筋籠的吊裝不能追求速度，且要盡量緩慢，避免鋼筋籠與孔壁產生直接或間接接觸，同時減少吊裝過程中發生形變的可能性[5]。

鋼筋籠安裝質量管控的具體標準有以下幾點：主筋間距的偏差要保持在5mm以內，箍筋間距偏差不得大于10mm，外徑的最大偏差值為8mm。除此以外，還要對傾斜度、保護層厚度等進行檢查。

2.2.2 聲測管安裝

在鋼筋籠制作完畢后，就可以開始安裝聲測管。聲測管主要由鋼管制造而成，安裝于鋼筋內部，保證聲測管分布均勻。可以采用鋼筋套管（φ70mm×6mm）作為連接聲測管的接頭，保證管道焊接的緊密性，避免出現滲水、漏水的情況。聲測管道的底部應高于鋼筋籠底部5cm，管道的頂端與地面的距離應該在40cm左右。最后，需要對聲測管頂部的關口進行密封，防止雜物進入。

2.3 灌注要點

可通過管道，即鋼管實現水下混凝土灌注，并使用法蘭螺栓將其固定和連接在一起。接縫處應安裝橡膠墊片，防止滲漏。管道運行時，同樣應避免管道與鋼筋籠直接接觸。在管道下放完成后，安裝沖孔器，并使用正循環操作清孔。清孔作業質量檢驗標準為：孔內沉淀物厚度不得超過30cm；出料孔泥漿比應控制在1.03～1.10之間。在首次灌注完成以后，施工人員要測量混凝土表面高度，并據此計算出導管在混凝土中的插入深度。每次吊裝管道，都需要對混凝土表面標高進行一次測量，確保導管在混凝土中的深度不大于2m。在澆筑時，應盡可能詳細地記錄灌漿信息。在澆筑作業接近尾聲時，如果出現升頂困難的情況，可以向混凝土中注入適量的水分，使泥漿濃度降低，或者對鉆孔中的沉降土進行適當的清除，確保灌漿作業的順利進行[6]。

在挖孔樁混凝土澆筑過程中，樁身部分要進行分層澆筑。在振搗混凝土的過程中，必須遵循“快插慢拉”的操作原則，振搗棒不能直接接觸鋼筋籠，以減少鋼筋籠變形的可能性。澆筑混凝土時，要注重開展防滲漏工作，防止地下水涌入，假若地下水滲透到鉆孔中，必須及時排出混凝土表面的積水，然后再進行混凝土澆筑。除此以外，串口與混凝土頂部的間距要保持在2m及以上，保證混凝土不會發生離析。在樁體位置，混凝土澆筑高度應大于設計標高10cm以上。如果樁頂出現大量的浮漿，應及時清理，同時改用較小坍落度的混凝土開展作業。在振搗過程中，鋼筋籠不能發生變形，鋼筋籠保護層的厚度必須符合相關規定。澆筑混凝土后，施工單位應將檢查樁孔位置和樁頂高度作為重點內容。如果樁頭混凝土強度未達到設計標準，則要避免碾壓，以確保樁頭的完整性。若樁孔中有少量滲漏，應用混凝土灌注處理即可。否則，需要使用水下混凝土進行灌注。

3 山區高速公路橋梁樁基施工的安全要點

由于山區地形、地勢復雜，道路縱向坡度較大，且降水量普遍較多，施工周期較長，需要對以下幾點引起注意。首先，正式施工之前，應考慮到山區高速公路橋梁樁基施工過程中可能發生的各種問題，及可能對施工產生影響的多種因素，并提前制定解決方案。其次，當地降水量較大，需要提前制定防雨措施。如果雨水在升降繩和組件表面飛濺，兩者之間的摩擦系數將受到很大影響。雨后進行操作時，安全管理員應檢查設備并監督整個施工過程，所有施工人員都必須穿防滑鞋。在氣候多變的地區，安全管理員還需要關注氣象變化，在不對項目建設周期產生影響的前提下，選擇合適的作業時機。在人工挖孔過程中，若使用爆破進行挖孔，要提前做好支護工作，并將藥量控制在合理范圍內，避免出現孔壁坍塌的情況。此后，為避免有毒氣體導致作業人員中毒，需要在爆破作業完成后，將有毒氣體排放干凈。

4 結語

綜上所述，山區高速公路橋梁樁基建設難度較高，可能對施工過程及結果產生影響的因素較多。因此，需要加強對橋梁樁基施工技術的研究，使其不斷優化、完善，從而在提高施工質量的同時，減少建設投入成本，實現山區高速公路建設項目的持續發展。