公路橋梁主墩圍堰施工技術分析

李山線

（江西省景德鎮市公路事業發展中心，江西景德鎮 333000）

0 引言

主墩作為橋梁的支撐和承重結構，其施工質量直接關系到整個橋梁的安全性和穩定性。因此，如何有效地進行主墩圍堰施工一直備受關注。隨著橋梁工程的不斷發展和建設需求的增加，主墩圍堰施工技術也在不斷創新和完善。在以往研究中，圍堰施工技術經歷了從傳統的人工施工到現代化機械化施工的轉變，不僅提高施工效率，還提高施工質量，減少施工風險。雖然主墩圍堰施工技術已經取得顯著的進步，但仍然存在一些挑戰。例如，在復雜地質條件下的主墩圍堰施工需要更高的技術水平和經驗，以確保結構的穩定性。此外，施工過程中還需要考慮到環境保護和安全管理等因素，以滿足現代橋梁工程建設的可持續發展要求。因此，本文將對公路橋梁主墩圍堰施工技術進行深入研究和探討，以期為橋梁工程建設提供更加可靠和高效的施工方案。

1 工程概況

某特大型橋梁項目位于當地重要河道之上，其跨越河道的橋梁結構設計如下：總長為1744m，包括1 個跨度為1×24m 的簡支箱梁、12 個跨度為32m 的簡支箱梁、1 個跨度為(75+2×135+75)m 的連續梁、25 個跨度為32m 的簡支箱梁以及3 個跨度為1×24m 的簡支箱梁。整個橋梁線路與河道夾角為143°。在現場勘察分析中，特別需要強調的是，混凝土連續箱梁的設計應用于第13～17 號橋墩之間，其中第15 號橋墩主要位于河道內部，其矩形承臺尺寸為23.2m×16.8m。此承臺被安置在河床以下，頂部高程為146.593m，底部高程為142.093m，總高度達4.5m，承臺的設計起到連接當地重要交通設施的關鍵作用。

2 地質水文

2.1 地質特點

對于15 號橋墩的地質情況進行詳細勘查，結果顯示該地區的地質層次包括淤泥、粉質黏土、粗圓礫土以及強風化土等。此墩需要被埋設到河床以下，深度達到4.3m，承臺底部甚至會進入云母石英石巖層，最深處達1.5m，因此挖掘和清理工作相當具有挑戰性。此外，該墩所在位置的地勢變化較大，地形復雜，包括一些陡峭的斜坡，最大高差達到7.3m，因此在圍堰的安裝和定位方面也存在較高的難度。

2.2 水文特點

座橋梁位于當地重要的水庫周邊，受水庫蓄水的季節性水位變化影響較大，通常水位常年維持在150～160m。水庫管理采取預報泄洪的方式，并進行分級補償處理。根據當地水文條件，該水庫在橋梁施工期間內，水位通常在7 月—10 月之間達到最高點，最高水位可達160m；而在11 月—次年6 月期間，水位則最低，約為153m。每年的6 月—10 月期間，水位發生顯著波動，這對于現場的施工造成較大的影響。

3 圍堰施工方案比選分析

經過對現場的承臺結構形式、地質條件、水文等多方面分析，施工單位提出如下幾種方案對比。

3.1 鋼板樁圍堰對比方案

鋼板樁圍堰方案的優勢在于其施工操作相對便捷，因為其厚度與鄰近公路路基基礎的距離較短。然而，該方案存在重要的不足之處，因為墩體結構設計位于巖層強度較高的部位，且存在傾斜的巖面結構，導致鋼板樁插打施工無法進入嵌巖層結構內部。這可能引發嚴重的結構變形和撕裂問題，不符合工程建設標準要求。此外，墩位水深較大，因此鋼板樁的圍堰強度無法滿足要求[1]。

3.2 雙壁鋼圍堰對比方案

雙壁鋼圍堰方案的結構尺寸較大，為確保圍堰能夠順利下沉到指定位置，需要在圍堰壁厚范圍內進行銑槽清理基巖。這涉及2m 寬、深度在6.59～13.89m之間的槽口，并且槽口底部略低于公路8 號墩鉆孔樁基底0.46m。然而，這一方案所處地質條件包括淤泥、粉質黏土、粗圓礫土等，增加了坍塌的風險。坍塌可能對現有公路造成干擾和影響，導致基礎發生變形，從而影響橋梁的運行安全性，可能引發嚴重后果。因此，該方案對橋梁基礎產生較大的影響，不適用該工程項目。

3.3 鎖口鋼管樁圍堰對比方案

與鋼板樁相比，該管樁形式具有更高的強度和剛度性能，因此適用于橋梁水域深度較大的施工部位，其結構組成清晰，尺寸相對較小，符合當前橋梁工程項目的建設要求。然而，與鋼板樁圍堰相比，該方案也由鋼板組成，因此在強度要求高、傾斜陡峭的巖層中安裝較為困難。在這種地質條件下，通常需要采用大基底的挖掘施工技術，但這可能對靠近橋梁的樁基礎產生一定的危害和影響[2-3]。

3.4 深水植樁復合圍堰實施方案

通過對上述幾種圍堰結構形式的比較分析，鎖口鋼管樁圍堰在不考慮大基底大規模挖掘的情況下對既有橋梁的影響較小，因此是最佳的施工選擇。鎖口鋼管樁的圍堰結構采用深水植樁方案，通過旋挖鉆孔略微超出鋼管的外徑，然后使用振動錘進行現場施工。此方法還在鋼管樁的外部鉆孔，以解決鎖口鋼管樁在巖層地質上的錨固問題[4]。與此同時，旋挖樁的成孔過程對土層的干擾較小，有利于保護既有橋梁的基礎結構完整性和穩定性。

4 公路橋梁主墩圍堰施工技術應用

目前，常規的鎖口鋼管樁施工方法通常包括不排水的基底清理、水下混凝土澆筑和隨后的抽水安裝內部支撐結構。然而，在此次工程項目中，由于基巖強度較高且清理深度較大，特別是在高水位條件下，這種傳統方法存在一定的挑戰，施工周期較長，難以滿足工程工期要求[5]。因此，在現場施工階段，對鎖口鋼管樁結構圍堰的施工工序進行優化和改進。這些優化包括使用巖層滲透系數試驗、改進植樁施工技術以及在低水位期間進行內部支撐的安裝等方法。

4.1 巖層滲透系數試驗

考慮到強風化云母石英石在裂隙發育方面的特點，其具有較高的強度。因此，在現場情況的基礎上，進行透水性試驗分析，以確定最合適的施工方法。首先，在進行銑孔操作后，使用振動錘將鋼管樁振入基層的頂部，確保樁體內的土壤被有效清除。其次，在鋼管樁中套入1m、2m 和4m 深度的鉆孔樁，然后進行24h 的抽水和靜置，分別在12h 和24h 后檢查滲流水的深度。具體的試驗數據如表1 所示。通過對表1 中的試驗數據進行分析發現，采用相同直徑的深水植樁鋼管樁后，24h 內的滲流水深度平均約為40mm。這表明植樁的深度并不會對滲流產生顯著影響。因此，決定采用這種方法進行工藝優化和改進，以提高系統的運行穩定性和安全性。

表1 15 號墩位處巖層透水性能試驗結果

4.2 植樁施工

在鎖口鋼管樁的現場施工中，采用3 根一循環的施工方法來提高效率。首先，旋挖鉆機完成3 個1.5m孔位的鉆孔工作后，使用振動錘將1m 的鎖口鋼管樁安裝到位。其次，在樁內安裝0.8m 的鉆頭引孔，進行鋼筋籠的安裝和清孔作業。最后，澆筑鋼筋混凝土樁。完成一個循環后，繼續下一個循環。為加快施工速度，使用兩臺旋挖鉆機分別從線路的左側和右側進行施工，采取順時針和逆時針的方式進行交替的鉆孔和安裝工作，每次引入3 根孔，并進行左側合龍施工。當所有的鋼管樁引孔和錨固工作完成后，使用吸泥機清理鎖口鋼管樁的外側槽口，確保孔壁與管樁之間沒有渣土。然后，在水下灌注混凝土材料，封閉槽口周圍，距離鎖口鋼管樁0.8m 的位置上堆放1m 高的砂袋，與鎖口鋼管樁形成環扣。在環扣內，使用水下垂直導管的方式進行澆筑作業。鎖口內填充紅黏土和鋸末的混合物，通過鋼釬進行施工，以確保結構的密實度符合標準。混合料的配比按照3∶1 的比例組合，紅黏土粒徑在10mm 以內。在銑孔操作之后，進行孔隙的封閉施工，并進行止水處理，從而實現工藝的優化改進，提高系統的運行效果[6-7]。

4.3 低水位期安裝圍堰內支撐

在現場安裝施工中，必須考慮兩種不同的水位情況，即設防水位160m 和153m。根據當前的設計方案，對設防水位160m 的情況進行分析，并對5 層內支撐結構進行優化，最終將其設計為2 層內支撐。通過減少內支撐的數量，提高施工速度和排水效率，同時降低施工成本，縮短項目建設工期。

5 位移監測

根據現場施工的標準要求，為了確保15 號墩周邊高速公路的安全運營，在大橋8 號墩的4 個墩柱中設置監測點位，并使用測斜儀來監測水平位移量。在實際施工中，最大的水平累積位移量為4.1mm，這符合設計標準，其要求水平位移量應不大于5mm。因此，深水植樁復合圍堰施工方案在保障周邊建筑物安全方面表現出色。

6 公路橋梁主墩圍堰施工技術與安全措施

6.1 前期準備與方案制訂

首先，施工圖紙是方案的核心組成部分，它詳細描述主墩圍堰的結構布局、尺寸、連接方式等。這是工程施工的基礎，必須準確無誤。其次，工程材料清單列出所需的各種材料，包括水泥、鋼筋、混凝土等。這有助于材料的采購和庫存管理。施工工藝流程是方案中的另一關鍵要素，它詳細說明施工過程的步驟和方法，能夠讓施工隊掌握如何按照正確的順序進行工作[8]。

6.2 材料選擇檢驗

材料選擇對工程的成功至關重要，因為使用劣質或不合格的材料可能導致結構問題和工程失敗。首先，對于每一批材料，必須進行詳細的篩選，這包括檢查供應商的信譽、產品的質量認證、生產工藝以及材料的性能參數。只有經過認真篩選的供應商和產品才能被考慮。其次，每批材料都需要進行抽樣檢測，以確保其質量符合要求。例如，水泥的強度和化學成分、鋼筋的直徑和抗拉強度、混凝土的配合比和坍落度等都必須符合工程設計規范[9]。此外，圍堰外層防護材料的耐候性和耐腐蝕性也是關鍵因素，特別是在潮濕或腐蝕環境中。

6.3 地基處理與基礎檢測

在圍堰施工開始之前，對主墩的地基進行必要的處理和檢測。地基處理包括清理、加固、排水等。地基檢測應包括地質勘查、承載力測試、地下水位監測等，以確保地基條件符合設計要求[10]。

6.4 施工工藝控制

在進行主墩圍堰的施工工藝時，必須嚴格按照施工方案執行，確保每一個步驟都得到正確的實施。首先，混凝土的澆筑是至關重要的環節，混凝土必須均勻地澆入模板中，避免出現澆筑不均勻導致的裂縫和空洞。其次，振搗也是關鍵步驟，通過振搗混凝土可以排出氣泡，提高混凝土的密實度，從而增強結構的強度和耐久性。此外，鋼筋的焊接和綁扎必須符合相關的標準和規范，以確保鋼筋的連接牢固和準確。

6.5 安全管理與環境保護控制

首先，施工人員必須嚴格遵守安全規程，并佩戴必要的個人防護設備，如安全帽、護目鏡、安全鞋等，這些措施有助于降低施工事故的發生率，保護施工人員的生命安全。此外，施工團隊還需遵守相關法律法規，確保施工過程的合法性和安全性。另外，為保護周邊環境，特別是對于靠近水體或生態敏感區域的工程，必須采取措施來減少施工對生態環境的破壞，這包括采用環保材料、合理處理廢棄物、防止化學物質泄漏等措施，以確保施工過程對周邊環境的影響最小化。安全管理不僅關乎施工人員的生命安全，還關系到工程的可持續性和社會責任。

7 結語

綜上所述，在公路橋梁項目施工的環節，主墩圍堰施工有著明顯的優勢，滿足橋梁工程的應用要求，同時還能保護周邊公路、橋梁的安全，施工效果得到全面提升，符合當前我國橋梁工程建設的要求。今后，在橋梁主墩工程施工時，還應當重視施工方案比選，選擇經濟性強、技術性強的施工方案開展施工，保證工程的經濟性與穩定性。