公路桥梁深水桩基础施工技术分析

2016-12-15高坤山东泰和公路工程有限公司山东淄博256410

工程建设与设计 2016年15期

高坤（山东泰和公路工程有限公司，山东淄博256410）

公路桥梁深水桩基础施工技术分析

高坤
（山东泰和公路工程有限公司，山东淄博256410）

公路桥梁深水桩基础的施工主要包括钢围堰施工、钻孔灌注桩施工及承台施工等，通过对各施工环节施工工序与技术要点的掌握，才能保证深水桩基础工程的施工质量。【Abstract】The construction of highway Bridges deepwater pile foundation including the steel cofferdam construction,the construction of the construction of bored piles and pile caps,etc.,through the construction process and technical points of each constructionstageofmaster,toensurethequalityofdeepwaterpile foundationengineeringconstruction.

公路桥梁；深水桩；基础；施工技术

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.046

1　引言

公路桥梁建设过程需要涉水施工且水深大于5~6m时将应用到深水基础施工技术，深水桩基础不同于传统意义上的土围堰、木桩、钢板桩围堰等路桥基础防水施工技术，其发展从初期的沉箱、沉井、管柱及组合基础等，发展至今，深水基础出现了深水桩基础、双承台、地下连续墙基础等形式，由于深水桩基础在桥梁工程施工过程中所需下沉的入水深度相对于沉井、沉箱等更小，在与沉井、沉箱下沉深度相等时所需浇筑材料可减少50%左右[1]，因此，从建筑工程成本控制方面来说,深水桩基础具有造价低的明显优势。

2　国内外深水桩基础施工技术的现状

当前国外应用较为广泛的深水桩基础技术主要是大直径钢管桩、大直径钻孔灌注桩及复合型深水基础，如日本跨径204m的滨名大桥与跨径220m的内海大桥分别采用了直径为1.6m和2.0m的钢管桩基础，日本滨港横断大桥跨径460m的钢斜拉桥基础施工过程中，将嵌入基岩中多柱基础进行扩孔，孔径达到10m后进行灌注，它是世界上直径最大的嵌岩钻孔灌注桩。此外，复合型深水基础则指的是将刚壳沉井等深水基础技术与深水灌注桩进行组合施工，形成复合型基础。

我国深水基础起步较晚，兴起于20世纪50年代，早期以管柱及混凝土桩基础等技术为主，发展经历沉井、钻孔桩基础到现在的复合型深水基础，使得我国的深水桩基础技术发展进入国际先进水平，如主跨径1088m的苏通大桥施工过程中水深达到50m，采用了双壁钢吊箱高桩承台钻孔灌注桩，主跨径23m的夷陵长江大桥施工时水深达23m，采用的是高桩承台钻孔灌注桩。我国深水桩基础施工技术在发展过程中还体现出了其首创性，双壁钢围堰钻孔桩复合基础是在建设九江长江大桥时经过技术研究并结合现场施工条件而形成的创新深水桩基础施工技术。

3　深水桩基础施工技术要点

3.1施工影响因素的充分考虑

公路桥梁深水桩基础施工过程中会受到施工现场环境，如地质条件、水文地质条件、气候条件、环境条件等自然条件的影响，包括桥梁深水桩基础所处地层分布、地形地貌、水深、流速、冲溶、气温、降水等自然影响因素；另外，施工设计方案、工程工期、施工技术力量及施工机械设备、安全管理等人为因素也是影响道桥深水桩基础施工的重要因素。因此，在实施深水桩基础设计与施工过程中，需要充分掌握施工现场的地质、水文地质、气候及环境条件，它们将作为施工设计的重要依据，以保证基础的耐久性与稳定性。

3.2保证施工工序的科学性与合理性

道路桥梁深水桩基础施工程序主要有2种，即先下围堰后成桩与先成桩再下围堰施工承台[2]，前者首先在蹲位点设下围堰，围堰可后续成桩作业平台的承重基础及施工船舶的停靠点，技术优势在于安全可靠且技术成熟；后者的优势在于可以很好地解决施工现场水文地质条件复杂的大型桥梁的施工问题，该项技术攻破了强涌潮条件下的围堰定位的难题。

3.2.1先下围堰后成桩

下围堰之前需要利用定位锚碇系统来确定好蹲点，定位必须准确才能使后续施工顺利进行，围堰安置不仅对气候条件的要求较高，需要选在台风或汛期来临之前完成全部的下沉、封底工作，否则将无法安全度过汛期，还要在实施之前做好充分的准备工作，开工时间的选定主要选在下半年为宜。此外，围堰的选型上可采用薄壁式钢筋混凝土沉井围堰、双壁围堰、双壁钢丝网水泥围堰等。

3.2.2先成桩再下围堰

先成桩再下围堰主要解决的是水上承台的防水问题，运用比较广泛的2种承台是构筑低桩承台与钢护筒保护承台。首先利用成桩后的钢护筒进行准确定位，用以保护承台，解决先下围堰后成桩施工工序中定位难题，承台施工先搭建钢管桩平台钻孔，等到钻孔灌注桩安装完后再下钢质围堰[3]，围堰周围的钻孔桩钢护筒可以被作为围堰下沉时的定位导向和支撑系统，该方法施工简便且造价低。

3.3深水桩基础施工技术要点

3.3.1钢围堰施工

本文主要以双壁钢围堰施工技术为例，探讨其施工技术要点。双壁钢围堰施工技术对水压的承受力较强，加之其自身结构简单、工序单一且施工方便，早在武汉长江大桥的修建过程中就得到了较好的应用效果。围堰在选型上可以根据工程的实际需求选用矩形、圆形、异形等多种结构形式，施工方法可分为先安装钢围堰再利用围堰平台进行桩基施工、先施工桩基再安装钢围堰及施工桩基的同时进行钢围堰安装3种方法，而对于钢围堰的生产与加工则需要根据施工工期、施工场地、运输条件等具体条件来确定是在工厂加工还是在现场加工，焊缝后需做探伤检查与煤油渗透试验。需要注意的是钢围堰的加工、分块尺寸需要根据施工现场的条件（运输、设备起重条件等）进行确定，且着床后的干围堰要保持自身的稳定性，还要对其刃脚与河床面之间的缝隙进行处理，最后再进行封底混凝土的浇筑，并保证浇筑厚度、顺序、结合面的处理等满足施工要求。

3.3.2钻孔灌注桩的施工

钻孔灌注桩的施工需要首先搭设钻孔平台，完成钻孔桩施工、钢筋笼安装、混凝土浇筑及钻孔灌注桩桩底注浆等工序（见图1）。

图1　钻孔灌注桩的施工工序

钻孔泥浆选用不分散、低固相、高黏度的黏土泥浆，在钻进成孔过程中常使用大直径的回旋钻进进行钻进，当钻进深度达到设计的标高时，需要做好清孔与检孔工作后方能进行钢筋笼的现场制作与安装，其安装工作利用搭设好的钻孔平台上的动臂吊机进行安装，而混凝土浇筑过程则需要特别强调缓凝剂的加入以延长初凝时间[4]，水下混凝土浇筑工作一旦开始就不能中途停止，需要保持持续作业直至成桩，再利用预埋在桩身的注浆管进行桩底压浆。

3.3.3承台的施工

深水桩承台是大型道路桥基础的重要组成部分，其施工工艺主要包括钢套箱的设计与施工、钢筋工程施工、混凝土工程等。钢套箱隔水模板一般采用双壁形式，由套箱侧模、套箱外加固、套箱内加固、吊点系统及定位系统几部分组成，在工厂生产加工后运输至施工现场进行拼装。钢套箱底模及中、下节的侧模直接拼接于钢平台上，利用浮吊沉放至底平台，然后可利用小型施工船进行上节侧模的拼装，最后依据底模和桩基桩顶限位装置对套箱进行定位，就位后的套箱实行封底处理[5]。此外，承台钢筋骨架的制作安装需严格按照设计图纸及相关规范进行施工，以保证钢筋骨架的混凝土保护层厚度，钢筋工程施工完成并进行检查后方能进行承台混凝土的浇筑工作。