水利工程大型桥梁深水桩基础的施工技术探析

赵翔元

【摘要】桥梁是水利工程建筑中不可或缺的重要组成部分。其中桩基础质量在很大程度上是由勘察、设计和施工等因素所决定，因此必须不断更新和完善桥梁深水桩基础施工技术。据此本文对水利工程大型桥梁深水桩基础的施工技术进行了具体分析。

【关键词】水利工程；大型桥梁；深水桩基础；施工技术

一、水利工程大型桥梁深水桩基础施工技术存在的问题

测量放线错误，使整个桥梁错位或桩位偏差过大，单桩承载力达不到设计要求。成桩中断事故，钻孔灌注桩塌孔，卡钻。灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故，桩基验收时出现的桩位偏差过大。常见的灌注桩顶标高不足，一是施工控制不严，在未达到设计标高时混凝土停浇。二是虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。当桩基出现事故应时应及时处理，防止留下隐患。桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决。待建设单位代表签字认可后，方能灌注砼、移动钻机，防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料，发现质量上有争议问题，必须意见一致后方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。

二、大型桥梁概况

（一）工程概况

某国道主干线建设里程K16+452.510公里，起点位于长江大桥南桥头，终点位于某小镇。合同段控制点为某大型水库，路线地处复杂的丘陵低山区，山顶浑圆，但河谷切割较深，地形条件复杂。水库是以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等综合效益的大型水库，最大坝高40.5m，坝顶长219.3m，承雨面积52.5平方公里，库容1121万立方米，水库下游5公里有管理区，国道等重要设施，保护耕地1500亩。水库1#桥、3#桥、4#桥、5#桥均跨越大溪水库，其中l#和4#矿桥横跨大溪水库，二者在水中l～4#墩为深水墩，水深最深为18m左右，桥位水库水面宽150m左右。

（二）桥梁构造及工程地质情况

桥梁的下部结构为单排双柱式墩，基础采用桩基，桩径为1.8m，桩长35-40m，入土、入岩深度为18-25m左右。立柱高度为17m左右。桥梁上部构造为30m跨径预应力砼T梁连续刚构，通过现浇桥面板及现浇连续段整体化处理。工程地质类型为白垩纪坚硬块状砾岩，主要为白垩系罗镜滩组一套厚层——巨厚层状砾岩，具体工程地质特征为，其一，卵石，厚4-8m，以石英岩、石英砂岩灰岩等碎块为主，粒径一般为3-10cm，少量大于20cm，中密状态，分布在河床表面。其二，强风化砾岩，厚约4m，灰、棕色，砾状结构，厚块状构造，泥质钙质胶结，胶结比较差，岩石较破碎，裂隙发育，粒径2-20cm，胶结物呈紫红色，分选性差，砾石主要以石英砂岩、石灰岩、变质岩等为主，呈圆状和次圆状，磨团度较好，岩芯采取率80%。其三，弱风化砾岩，厚约12m，砾状结构，厚块状构造，岩芯比较完整，裂隙比较发育，砾石主要以灰岩、石英砂岩碎块等为主，岩芯呈短柱状，岩芯采取率90%，质量系数为0.6。其四，微风化砾岩，最大控制厚度为14m，砾状结构，厚块状构造，泥质钙质胶结，砾石主要是硅质灰岩、石英砂岩碎块等，交接较好，岩芯较完整，呈中柱状，较硬，岩芯采取率90%以上。

三、水利工程大型桥梁深水桩基础的施工技术

（一）深水钻孔灌注桩施工技术

首先，水上移动工作平台施工經过反复核查图纸和现场情况，最终决定采用移动式钻孔桩水中工作平台方案，采用以浮箱为主，钢管桩为辅，用贝雷架将浮箱连成一体，组成平面尺寸为长36m，宽24m，高4m的移动平台。其次，钢护筒下沉施工是为了完成1.8m的水中桩施工，设计加工钢护筒内径为2.1m，用振拨机打入下沉，入土深度约4-5m，护筒壁厚8mm，护筒壁外焊接加劲胁，增加整体刚度。估计钢护筒最大长度为25m，单根重约10T，钢护筒由岸上卷板机卷制焊接成型后吊上平台。在钻孔平台就位和钢管桩施工完毕后，经过测量检查钻孔平台位置准确后，便可以开展钢护筒下沉工作了。预计钢护筒进入河床4m左右。再次，灌注桩施工钻机选择冲击钻，清渣机具为泥浆泵，选择泥浆正循环法。在开钻之前，先向孔内加入5m3左右的黏土。然后将冲锤放入孔内，冲程不能超过1.5m-2m，在孔深超过钢护筒时，可以适当提高冲程，但是最大控制在5m左右。所以河床覆盖层为卵石层深度为4-8m，当孔深超过钢护筒底一定深度后，很有可能会发生泥浆失漏，导致孔内水位下降，这时一般孔深不会超过钢护筒底2m，可以采用片石和黏土回填到钢护筒角，并用冲锤进行冲孔，促使部分片石和黏土混凝土在作用下挤进孔壁内，提高孔壁的密实度。制作钢筋笼时，钻孔桩的钢筋笼需要现场制作。钢筋则是通过浮桥运输到平台上，根据桩长共分为三四节，利用吊车进行钢筋就位工作。灌桩砼采用泵送、砼输送泵管道通过浮桥到达平台工作面。

（二）水中系梁施工技术

在桩顶支撑柱上，安装钢套箱吊架，用贝雷架拼接在支撑柱上，套箱的断面尺寸必须充分考虑便于系梁模板支设，断面尺寸大于系梁轮廓45cm。考虑到套箱拆卸方便、混凝土封底及底板刚度，用钢筋混凝土浇注套箱底板，厚度为10cm，浇注底板前，先制作钢筋混凝土框架底梁，并预埋吊钩，用倒链悬吊框架底梁，在底梁上浇注钢筋混凝土底板。在达到设计强度的70%后，安装钢套箱，以桥墩桩柱中心线分为两半，用螺栓连接并夹以皮垫，以防漏水。套箱制作完毕后，用倒链缓慢、均匀下沉，底板须低于系梁底面60cm，以此进行封底混凝土施工。就位后检查和调整标高、垂直度，固定。封底前，用麻絮塞紧套箱与桩之间的缝隙，封底混凝土浇筑一次完成，厚度为40-60cm。封底混凝土强度达到75%以上后开始抽水，套箱封底、抽水及堵漏处理完毕后，凿除高出标高的混凝土。测量定位并在底模上划线，绑扎钢筋。施工结束，系梁套箱在墩身立柱、盖梁全部完成后拆除。

（三）深水基础大体积混凝土施工技术

利用高效减水剂和优质粉煤灰双掺技术，在配合比中尽量降低水泥用量，以减少水化热。控制混凝土水泥水化热引起的温升、内外温差及防止有害裂缝是大体积混凝土施工技术的关键。根据配合比中原材料用量和搅拌前原材料的总热量与搅拌后总热量相等的原则，计算出料温度。结合实际情况，现场采用预埋冷凝管降温法和蓄热法综合温控法解决绝热温升问题。采用保温法控制温度的原理，使结构物在养护过程中，降温速率减慢，从而控制混凝土的内外温差，防止混凝土产生温度裂缝。

四、水利工程大型桥梁深水桩基础施工质量控制

（一）桥梁钻孔灌注桩施工问题

在桥梁钻进过程中，如果遇到洪水或者高潮水位时，水位变化势必会非常剧烈，从而给钻进带来巨大的坍孔风险。在深水环境下施工，泥浆指标会下降，携渣能力也会变差，很容易造成钻孔进尺速度慢。并且，根据桥址的地质情况和砂层较厚，很容易发生坍孔现象。主桥桩基都是长桩，将会直接加大钻进困难，甚至会出现掉钻头的现象。在成孔之后，很有可能会出现斜孔和偏孔等新现象。混凝土灌注过程中，因为混凝土和易性相对较差，混凝土发生离析，或者由于导管埋深过大，导管提空等，导致出现断桩。

（二）施工过程中采取的主要保证措施

配置性能良好的钻机，选择合理的相关参数，如泥浆性能指标和钻压等。由具有丰富的实践经验和能力的技术工人参与施工，强调注重预防，避免发生坍孔事故。根据不同的土层，选择与之适合的钻进方法。在钻孔施工过程中，采用优质的膨润土造浆，在钻孔壁面形成一层富有韧性的胶合薄膜，以此确保孔壁的稳定性。采用超声波孔壁测定仪检查和测量孔壁形状、尺寸，能够准确发现桩孔存在的问题，从而及时采取补救措施，保证成孔的质量。在终孔前，需要进行详细的清洗，促使泥浆指标达到相应的要求。同时还要保证各项工序的连续性，严格控制混凝土流量和下放速度，保持匀速。不僅如此，还要保证灌注的连续性，尽量缩短混凝土泵送的间歇时间。应及时清理混凝土储料斗中残余干硬混凝土。混凝土导管不宜埋置过深，拆除导管应迅速及时，拆除后导管要检查密封圈好坏，及时更换密封圈，并确保导管有足够的安全埋管深度。测算混凝土上升高度和导管埋深要勤、要准。选择合理的混凝土配合比，力求和易性好、稳定性好、可翻动性好、自密性能好。

结语

综上所述，深水桩基础是水利工程大型桥梁施工的关键，施工技术十分复杂，并且需要投入大量的设施设备，以及人力物力。伴随着社会经济的快速发展，人们对水利工程的需求越来越大，这就使得大型桥梁深水桩基础施工受到了新的挑战。据此，水利工程施工企业必须加强对大型桥梁深水桩基础施工的重视，不断更新和完善桥梁深水桩基础施工技术，从而保证大型桥梁的施工质量和效率，确保水利工程的整体质量。

参考文献：

[1]韩敬梅.浅谈桥梁桩基施工质量保证要点[J]，黑龙江科技信息，2010，（36）.

[2]黄金雄.深度探讨基于工程实践的桥梁桩基施工流程与要点[J]，科技资讯，2010，（17）.

[3]李海军，王敏泽.人工挖孔灌注桩基础施工及质量验收要点简析[J]，山西建筑，2009，（03）.