高速公路橋梁樁基施工要點研究

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【摘要】隨著樁基施工技術的深入，巖溶地區(qū)橋梁樁基設計施工技術研究日益重要，必須嚴格控制施工質量，確保成樁達到質量標準要求。本文結合高速公路橋梁樁基工程實例，探討高速公路橋梁樁基施工技術要點，提出相應質量保證措施，為類似工程施工提供技術參考。

【關鍵詞】高速公路橋梁；樁基工程；施工技術

隨著經濟的快速發(fā)展，基礎設施工程項目建設增加，喀斯特地區(qū)公鐵路工程不斷增多，可能導致地基沉降，引起構筑物嚴重損壞。巖溶地區(qū)進行工程建設要掌握巖溶發(fā)育規(guī)律及分布情況，為充分利用有利條件，采取相應的技術措施，保證工程質量安全。巖溶是可溶性巖石被水溶解化學溶蝕作用，造成洞穴、裂隙等現象總稱，在我國云貴川地區(qū)分布廣泛。我國廣闊的領土內散布很多硅酸鹽地層，由于地表水溶蝕作用，孕育不同巖溶形態(tài)，降低了巖石穩(wěn)定性。發(fā)育的巖溶為工程建設增加了難度，巖溶地區(qū)施工前要掌握巖溶形態(tài)特征，充分因地制宜，對不利因素采取可行措施，保證建筑物的安全。樁基礎以其適用范圍廣等特點廣泛應用于高速公路橋梁上，在巖溶地區(qū)施工中存在許多問題，需要對特殊環(huán)境下橋梁基礎施工技術進行研究。

1橋梁樁基施工技術研究

樁基是設置于土中的豎直基礎構件，是最古老的基礎形式之一，史前已有地基條件不利的河谷地區(qū)采用樁基工程方法。寧波市河姆渡文化遺址發(fā)掘樁基至今已有七千多年歷史。由于樁基特有的優(yōu)點，許多古代建筑都建造于軟基上。樁基使用經歷漫長的歷史年代，水泥問世前，利用樁型為天然材料制作[1]。19世紀后，由于鋼筋混凝土在建筑工程中應用，出現鋼混樁。二戰(zhàn)后隨著現代鋼鐵工業(yè)等新興工業(yè)技術崛起，樁基理論技術得到很大發(fā)展。樁基的種類繁多，根據不同標準分為不同類別。樁基承臺底面位置影響樁基受力性能，根據底面位置分為高樁與低樁承臺基礎。不同成樁方法對周圍土層擾動不同，通常分為擠土樁、非擠土樁。部分擠土樁成樁中周土受到輕微擾動，工程性質變化不明顯。根據樁的豎向荷載傳遞機理分為摩擦樁與端承樁。按樁的材料分為混凝土樁、復合樁等。隨著復合樁的發(fā)展，通過樁基礎共同作用承擔上部荷載。樁基礎是常用的深基礎，采用淺基礎無法滿足結構物對地基強度方面的要求，承受豎向荷載的樁通過摩擦阻力將上部荷載傳遞到深部土層，樁基可以發(fā)揮不同的作用，主要包括改變地基基礎動力性能，保證機械設備正常運轉；通過樁基的側面與土接觸，將荷載傳遞給深層巖層，獲得較大的承載力支撐建筑物。樁基具有承載力高、沉降量小等優(yōu)點，能以不同樁型適應不同的水文地質條件。隨著現代科技的發(fā)展，樁基型式及理論設計方法得到很大改進。樁基成為土質不良地區(qū)修建建筑物廣泛采用的基礎型式[2]。目前樁基施工技術發(fā)展呈現多樣化趨勢，針對不同地層條件，樁基施工工藝不同，應根據實際情況選擇。國內最成熟廣泛應用的樁基施工工藝包括預制樁與灌注樁施工。灌注樁在我國形成多種成樁工藝，使用范圍擴展到土木工程各領域。隨著人們對樁基要求的變化，目前樁基施工技術發(fā)展趨勢為樁持尺寸向長大方向發(fā)展，向擴孔樁方向發(fā)展，向低公害法成樁方向發(fā)展。

2工程概況

濟南至廣州國家高速公路是7918網中第四縱，鷹潭至瑞金高速公路D10合同段位于瑞金市沙洲壩鎮(zhèn)，地處巖溶地區(qū)，根據地鉆勘探結果發(fā)現橋梁位于巖溶地區(qū)。單孔內溶洞最多高達7個，溶洞大部分為黏土半充填，樁基成孔施工難度大。瑞鷹高速D10標橋梁黃雞設計直徑較多，各種規(guī)格樁基涉及溶洞，設計樁長10.00~51.54m，混凝土標號為C25。橋梁樁基礎施工為隱蔽工程，處理方法不當會造成掉鉆、梅花樁等事故發(fā)生。根據地勘報告資料，橋區(qū)地層地質有單個與多個溶洞串聯，大部分地質由素填土、巖溶化石灰?guī)r、弱風化石灰?guī)r，瑞金八工排大橋巖體強度高[3]。針對橋區(qū)溶洞多呈串珠型分布，從確保工程進度安全考慮，將溶洞樁基施工列為重點，組織技術人員研討方案，邀請各方專家指導，處理溶洞采用片石加黏土回填的方法。由于溶洞樁基方案采用沖擊鉆成孔施工工藝，根據地質條件對溶洞、漏漿、流沙層等不良地質條件下鉆孔樁采用不同施工方法。由于溶洞樁基施工具有復雜性等特點，溶洞處理中隨時觀察異常情況，安排多名專職技術人員觀察泥漿中浮渣，充分準備片石等應急物質，及時解決現場出現的異常問題。

3高速公路橋梁樁基施工設計

高速公路橋梁樁基設計主要包括嵌入深度與承載力性能問題。樁基承載力性能研究包括受力狀態(tài)等方面，樁基承載性能研究方法主要有數值模擬法等，物理模擬法分為室內相似模擬實驗、現場原位實驗[4]。綜合分析樁基荷載傳遞性能，荷載由樁頂開始向下傳遞，樁側摩阻力達到一定限度后荷載增加，樁端發(fā)揮作用承擔增加荷載，見圖1。巖溶地區(qū)樁基受力狀態(tài)特點為與多方面因素有關，如持力層性質及覆蓋巖土性能等；樁身長徑比超過20，樁側摩阻力較大；小于20時樁基受力由樁端巖層承受；相對樁基偏位、裂縫大小、頂板厚度等因素影響樁基的承載力。巖溶地區(qū)橋梁樁基設計應結合受力狀態(tài)影響因素，提高橋梁樁基整體質量。樁基嵌入度不超過0.5m，需調整樁基承載力。無強制深度要求易造成成樁質量問題。專業(yè)人員對嵌入度理解存在差異，部分專業(yè)人員認為嵌入度為3-7D范圍內可充分發(fā)揮樁基承載力[5]。由于實驗局限性結論不完善，部分人員提出樁基嵌入度不宜過大，增加樁基嵌入度樁基承載力提高不明顯，會增加施工成本。

4巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術

橋梁樁基施工關鍵技術包括準備環(huán)節(jié)，鉆孔施工質量控制，鋼筋制作與水下混凝土灌注施工。準備階段施工主要包括平整場地、樁位測量、埋設護筒等。橋梁樁基施工前需要清理場地，清除現場障礙物，對場地進行硬化處理。施工場地處于深水地區(qū)需采用鋼管樁施工平臺法，平整場地要保證平臺平整。平整場地后續(xù)測量樁位，采用方木樁對樁位中心識別，護樁埋設需要遵循科學原則，向樁中心外大于50cm內設置，樁位測量中保證護樁頂面與平面持平。在埋設護筒時使用鋼護筒，內徑比鉆頭大20cm，根據施工現場土質確定護筒高度。安置中護筒頂高出地面30cm，護筒埋設中控制樁位中心偏差，護筒連接中避免出現縫隙。開孔前確定膨脹土基造漿黏土量，合理規(guī)劃配料配置，泥漿比控制在1.1~1.2，鉆孔中及時清理大量上涌泥漿，要求鉆孔前做好場地設施布置，在鉆孔周圍設置儲漿池。鉆孔施工質量控制主要針對主河道內樁基施工，孔口坍塌概率大，采用漿護筒長度加長辦法，用優(yōu)質土填充鉆孔周圍，增加鉆孔水位高度，減小孔口坍塌概率。加強鉆孔施工質量控制，施工中不得出現長時間間歇，對鉆孔速度嚴格控制，見圖2。制作鋼筋前需嚴格控制鋼筋材質，根據具體長度確定制作鋼筋籠方式。保證鋼筋骨架剛度，便于鋼筋籠吊運等工序不會在移動中出現松動情況。在骨架主筋上定位鋼筋焊接，根據鋼筋籠大小確定間隔位置，對鋼筋籠分節(jié)起吊，清理施工現場雜物，迅速接長到設計深度，混凝土澆筑后解除鋼筋籠固定設施。最后檢查鋼筋籠就位，修復固定穩(wěn)定性。水下混凝土灌注前設立導管，使用法蘭盤連接導管關節(jié)，使其滿足水密要求，通過升降實驗避免導管被卡問題。導管安裝后檢測孔底沉渣，發(fā)現厚度超過要求標準需要進行清除故障。水下混凝土灌注要測探孔底沉淀厚度，大于設計值需進行二次清孔。混凝土拌合需要采用自動拌合機，溫度過低會導致混凝土拌合不均勻，溫度過高會導致混凝土老化。避免反復加熱與中斷清孔，結合季節(jié)天氣因素合理控制溫度，充分發(fā)揮混凝土使用性能。在首批混凝土灌注中確保孔底到導管下口距離不超過40cm，計算水下混凝土灌注數量。需要注意工序的穩(wěn)定性，縮短導管拆除時間。拆除導管中避免產生高壓氣囊，提升導管中保證位置居中，結合導管需要提升高度嚴格控制導管提升。需要將混凝土灌注到樁頂設計標高1m以上，保證樁頂混凝土質量。

5結語

橋梁樁基施工中受到地質條件等隱蔽性因素干擾，溶洞地區(qū)進行橋梁樁施工較為困難，如何對樁基質量有效控制尤為重要。高速公路橋梁樁施工要點包括泥漿制備、鋼護筒制作、鉆機就位等方面，巖溶地區(qū)地質情況復雜變化，施工企業(yè)要不斷總結施工技術要點，提高公路橋梁樁基施工質量。要采取有效的樁基鉆孔施工技術措施處理，掌握樁地質情況，控制好混凝土灌注施工，保證樁基鉆孔施工質量。本文結合瑞鷹高速公路D10標實踐經驗，對如何選擇合適的施工方法進行探討，為同類工程施工提供參考。

參考文獻

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[3]黃建平.基于巖溶復雜地質的高速高速公路橋梁樁基施工技術研究[J].四川水泥，2020（12）：243-244.

[4]張宜飛.高速公路T梁橋拓寬新舊橋長距離連接施工技術研究[J].建筑技術開發(fā)，2020，47（20）：40-41.

[5]楊奎.高速公路橋梁樁基施工及質量問題處理措施[J].交通世界，2020（30）：29-30.

作者：胡免縊 單位：重慶高速巫云開建設有限公司