高速公路橋梁樁基施工要點(diǎn)研究

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【摘要】隨著樁基施工技術(shù)的深入，巖溶地區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究日益重要，必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保成樁達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。本文結(jié)合高速公路橋梁樁基工程實(shí)例，探討高速公路橋梁樁基施工技術(shù)要點(diǎn)，提出相應(yīng)質(zhì)量保證措施，為類似工程施工提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】高速公路橋梁；樁基工程；施工技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目建設(shè)增加，喀斯特地區(qū)公鐵路工程不斷增多，可能導(dǎo)致地基沉降，引起構(gòu)筑物嚴(yán)重?fù)p壞。巖溶地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)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(yīng)的技術(shù)措施，保證工程質(zhì)量安全。巖溶是可溶性巖石被水溶解化學(xué)溶蝕作用，造成洞穴、裂隙等現(xiàn)象總稱，在我國(guó)云貴川地區(qū)分布廣泛。我國(guó)廣闊的領(lǐng)土內(nèi)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(shè)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(duì)不利因素采取可行措施，保證建筑物的安全。樁基礎(chǔ)以其適用范圍廣等特點(diǎn)廣泛應(yīng)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(duì)特殊環(huán)境下橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1橋梁樁基施工技術(shù)研究

樁基是設(shè)置于土中的豎直基礎(chǔ)構(gòu)件，是最古老的基礎(chǔ)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(diǎn)，許多古代建筑都建造于軟基上。樁基使用經(jīng)歷漫長(zhǎng)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(jì)后，由于鋼筋混凝土在建筑工程中應(yīng)用，出現(xiàn)鋼混樁。二戰(zhàn)后隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)等新興工業(yè)技術(shù)崛起，樁基理論技術(shù)得到很大發(fā)展。樁基的種類繁多，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)分為不同類別。樁基承臺(tái)底面位置影響樁基受力性能，根據(jù)底面位置分為高樁與低樁承臺(tái)基礎(chǔ)。不同成樁方法對(duì)周圍土層擾動(dòng)不同，通常分為擠土樁、非擠土樁。部分?jǐn)D土樁成樁中周土受到輕微擾動(dòng)，工程性質(zhì)變化不明顯。根據(jù)樁的豎向荷載傳遞機(jī)理分為摩擦樁與端承樁。按樁的材料分為混凝土樁、復(fù)合樁等。隨著復(fù)合樁的發(fā)展，通過樁基礎(chǔ)共同作用承擔(dān)上部荷載。樁基礎(chǔ)是常用的深基礎(chǔ)，采用淺基礎(chǔ)無法滿足結(jié)構(gòu)物對(duì)地基強(qiáng)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(chǔ)動(dòng)力性能，保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；通過樁基的側(cè)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(diǎn)，能以不同樁型適應(yīng)不同的水文地質(zhì)條件。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，樁基型式及理論設(shè)計(jì)方法得到很大改進(jìn)。樁基成為土質(zhì)不良地區(qū)修建建筑物廣泛采用的基礎(chǔ)型式[2]。目前樁基施工技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，針對(duì)不同地層條件，樁基施工工藝不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。國(guó)內(nèi)最成熟廣泛應(yīng)用的樁基施工工藝包括預(yù)制樁與灌注樁施工。灌注樁在我國(guó)形成多種成樁工藝，使用范圍擴(kuò)展到土木工程各領(lǐng)域。隨著人們對(duì)樁基要求的變化，目前樁基施工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為樁持尺寸向長(zhǎng)大方向發(fā)展，向擴(kuò)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(jì)南至廣州國(guó)家高速公路是7918網(wǎng)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(jù)地鉆勘探結(jié)果發(fā)現(xiàn)橋梁位于巖溶地區(qū)。單孔內(nèi)溶洞最多高達(dá)7個(gè)，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(biāo)橋梁黃雞設(shè)計(jì)直徑較多，各種規(guī)格樁基涉及溶洞，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)10.00~51.54m，混凝土標(biāo)號(hào)為C25。橋梁樁基礎(chǔ)施工為隱蔽工程，處理方法不當(dāng)會(huì)造成掉鉆、梅花樁等事故發(fā)生。根據(jù)地勘報(bào)告資料，橋區(qū)地層地質(zhì)有單個(gè)與多個(gè)溶洞串聯(lián)，大部分地質(zhì)由素填土、巖溶化石灰?guī)r、弱風(fēng)化石灰?guī)r，瑞金八工排大橋巖體強(qiáng)度高[3]。針對(duì)橋區(qū)溶洞多呈串珠型分布，從確保工程進(jìn)度安全考慮，將溶洞樁基施工列為重點(diǎn)，組織技術(shù)人員研討方案，邀請(qǐng)各方專家指導(dǎo)，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(jù)地質(zhì)條件對(duì)溶洞、漏漿、流沙層等不良地質(zhì)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(fù)雜性等特點(diǎn)，溶洞處理中隨時(shí)觀察異常情況，安排多名專職技術(shù)人員觀察泥漿中浮渣，充分準(zhǔn)備片石等應(yīng)急物質(zhì)，及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常問題。

3高速公路橋梁樁基施工設(shè)計(jì)

高速公路橋梁樁基設(shè)計(jì)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(shù)值模擬法等，物理模擬法分為室內(nèi)相似模擬實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位實(shí)驗(yàn)[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(cè)摩阻力達(dá)到一定限度后荷載增加，樁端發(fā)揮作用承擔(dān)增加荷載，見圖1。巖溶地區(qū)樁基受力狀態(tài)特點(diǎn)為與多方面因素有關(guān)，如持力層性質(zhì)及覆蓋巖土性能等；樁身長(zhǎng)徑比超過20，樁側(cè)摩阻力較大；小于20時(shí)樁基受力由樁端巖層承受；相對(duì)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(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合受力狀態(tài)影響因素，提高橋梁樁基整體質(zhì)量。樁基嵌入度不超過0.5m，需調(diào)整樁基承載力。無強(qiáng)制深度要求易造成成樁質(zhì)量問題。專業(yè)人員對(duì)嵌入度理解存在差異，部分專業(yè)人員認(rèn)為嵌入度為3-7D范圍內(nèi)可充分發(fā)揮樁基承載力[5]。由于實(shí)驗(yàn)局限性結(jié)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(huì)增加施工成本。

4巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)

橋梁樁基施工關(guān)鍵技術(shù)包括準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，鉆孔施工質(zhì)量控制，鋼筋制作與水下混凝土灌注施工。準(zhǔn)備階段施工主要包括平整場(chǎng)地、樁位測(cè)量、埋設(shè)護(hù)筒等。橋梁樁基施工前需要清理場(chǎng)地，清除現(xiàn)場(chǎng)障礙物，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行硬化處理。施工場(chǎng)地處于深水地區(qū)需采用鋼管樁施工平臺(tái)法，平整場(chǎng)地要保證平臺(tái)平整。平整場(chǎng)地后續(xù)測(cè)量樁位，采用方木樁對(duì)樁位中心識(shí)別，護(hù)樁埋設(shè)需要遵循科學(xué)原則，向樁中心外大于50cm內(nèi)設(shè)置，樁位測(cè)量中保證護(hù)樁頂面與平面持平。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)使用鋼護(hù)筒，內(nèi)徑比鉆頭大20cm，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)確定護(hù)筒高度。安置中護(hù)筒頂高出地面30cm，護(hù)筒埋設(shè)中控制樁位中心偏差，護(hù)筒連接中避免出現(xiàn)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(shí)清理大量上涌泥漿，要求鉆孔前做好場(chǎng)地設(shè)施布置，在鉆孔周圍設(shè)置儲(chǔ)漿池。鉆孔施工質(zhì)量控制主要針對(duì)主河道內(nèi)樁基施工，孔口坍塌概率大，采用漿護(hù)筒長(zhǎng)度加長(zhǎng)辦法，用優(yōu)質(zhì)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(qiáng)鉆孔施工質(zhì)量控制，施工中不得出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間間歇，對(duì)鉆孔速度嚴(yán)格控制，見圖2。制作鋼筋前需嚴(yán)格控制鋼筋材質(zhì)，根據(jù)具體長(zhǎng)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(yùn)等工序不會(huì)在移動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)情況。在骨架主筋上定位鋼筋焊接，根據(jù)鋼筋籠大小確定間隔位置，對(duì)鋼筋籠分節(jié)起吊，清理施工現(xiàn)場(chǎng)雜物，迅速接長(zhǎng)到設(shè)計(jì)深度，混凝土澆筑后解除鋼筋籠固定設(shè)施。最后檢查鋼筋籠就位，修復(fù)固定穩(wěn)定性。水下混凝土灌注前設(shè)立導(dǎo)管，使用法蘭盤連接導(dǎo)管關(guān)節(jié)，使其滿足水密要求，通過升降實(shí)驗(yàn)避免導(dǎo)管被卡問題。導(dǎo)管安裝后檢測(cè)孔底沉渣，發(fā)現(xiàn)厚度超過要求標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行清除故障。水下混凝土灌注要測(cè)探孔底沉淀厚度，大于設(shè)計(jì)值需進(jìn)行二次清孔?；炷涟韬闲枰捎米詣?dòng)拌合機(jī)，溫度過低會(huì)導(dǎo)致混凝土拌合不均勻，溫度過高會(huì)導(dǎo)致混凝土老化。避免反復(fù)加熱與中斷清孔，結(jié)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?？椎椎綄?dǎo)管下口距離不超過40cm，計(jì)算水下混凝土灌注數(shù)量。需要注意工序的穩(wěn)定性，縮短導(dǎo)管拆除時(shí)間。拆除導(dǎo)管中避免產(chǎn)生高壓氣囊，提升導(dǎo)管中保證位置居中，結(jié)合導(dǎo)管需要提升高度嚴(yán)格控制導(dǎo)管提升。需要將混凝土灌注到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1m以上，保證樁頂混凝土質(zhì)量。

5結(jié)語

橋梁樁基施工中受到地質(zhì)條件等隱蔽性因素干擾，溶洞地區(qū)進(jìn)行橋梁樁施工較為困難，如何對(duì)樁基質(zhì)量有效控制尤為重要。高速公路橋梁樁施工要點(diǎn)包括泥漿制備、鋼護(hù)筒制作、鉆機(jī)就位等方面，巖溶地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜變化，施工企業(yè)要不斷總結(jié)施工技術(shù)要點(diǎn)，提高公路橋梁樁基施工質(zhì)量。要采取有效的樁基鉆孔施工技術(shù)措施處理，掌握樁地質(zhì)情況，控制好混凝土灌注施工，保證樁基鉆孔施工質(zhì)量。本文結(jié)合瑞鷹高速公路D10標(biāo)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何選擇合適的施工方法進(jìn)行探討，為同類工程施工提供參考。

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作者：胡免縊 單位：重慶高速巫云開建設(shè)有限公司