某大桥基础施工工艺探讨

冯东东，王威，刘卫东

（北京市政路桥股份有限公司,北京 100032）

0 引言

基础部分除两侧桥台部分采用地下连续墙形成箱型基础施工外，其余均为φ1.5M全套管钻孔灌注桩，与基桩比较，连续墙除有较大的刚度外，尚可提供较大的承载力。本文主要探讨的即是次桥的连续墙基础。连续墙位于桥台脚下，为隔墙箱墙式，宽度120cm，深度为37m；

本工址位于某断层东侧，出露于东侧桥台附近的丘陵地，主要由砾岩夹砂岩及泥岩透镜体组成；至于桥梁下部两岸属冲积平原，西侧桥台位于冲积平原上，主要为卵石、砾石、粉土及中细砂间的泥岩及透镜体组成。为确认地质情形，施工单位补充钻探二孔，其结果与原钻探报告类似，地表下20~25m为卵砾石夹细砂。

由于砂砾石层透水性佳且易于崩坍，开挖后墙体的保护甚为重要。若依一般连续墙的施工方式，导沟应座落在坚实的土壤上，卵砾石夹细砂的土层并不适合。但因该层甚厚，导沟势必座落于其上；另因地表高程甚高，为28.25m，连续墙顶（含1.2m的劣质混凝土）高程为22.2m，若依一般连续墙的施工方式，导沟顶高程较连续墙顶高50cm~1m，势必须大开挖，增加成本，且施工场地有易积水及机具、材料上下移动的困扰，权衡得失，决定就现地面构筑导沟，但如此却增加连续墙施工的困难度。

1 施工机械

以钻探岩心判断，卵砾石最大粒径不过20cm（后实际开挖情形亦如此），且不进入硬岩层，故采用油压长臂削掘机施工，此机具为国内地下连续墙最常使用的挖掘机具，挖掘深度可达55m，施工时需附挂于履带式桁架吊车上使用，上下由电力驱动的钢缆控制，且有油压驱动的导板修正垂直向及水平向的偏差，使连续墙的开挖精度符合规范要求，本工程垂直精度的要求为1/200，若以桥台下连续墙为例，墙底的偏差容许值为18.5cm。削掘机的前端设有油压控制的蛤式抓斗，利用油压系统使抓斗开合，挖掘取土，斗内有油压控制的排泥板可将土刮出，若遇黏土，其功能即可发挥[1]。

2 稳定夜技术要求

连续墙开挖时为稳定开挖的沟槽一般均使用稳定液，稳定液面高度维持在地水位2m以上，使其对槽沟墙面有0.2kg/cm2以上的液压力，最常使用的稳定液为皂土液，施工单位考虑工易性及经济性选用超泥浆第二代作为本工程的稳定液，经监理单位及业主单位评估其材质可符合施工要求。超泥浆与水拌合后即膨胀（皂土经混合机拌合后24小时才完全膨胀），可提高水的黏滞度，皂土液的作用原理为使开挖面形成一层泥膜，分隔稳定液与土墙，防止稳定液渗入土墙，造成开挖墙面的崩坍；超泥浆作用原理为其渗入并胶结土壤，增加墙体土壤强度。超泥浆稳定液的管理亦较皂土稳定液的管理为单纯，仅需检测比重、PH值、黏滞度及含砂量，而不需检测滤过度。

3 开挖施工技术重难点分析

3.1 导墙坍塌处理措施

导沟完成后，依照设计要求，叉角及转角处须施作高压旋喷桩，因有水密性的考虑，其成份含水玻璃，为了解灌浆压力、流速、钻杆提升速度与施工地点地质的关系，确保桩径能达50cm，正式灌注前曾作3m长试灌桩2支，经挖出检查，其桩径约65cm，至于强度经钻心取6试体作七天强度试验，介于6~11kg/cm2。因阳角易于崩坍，阴角不易崩坍，规划的施灌位置仅于阳角，L型及T型转角灌3支，十字型转角灌5支，且为使桩体重迭，灌浆间距为40cm；至于桩心与导沟墙的距离，因成形桩的桩径与地质有关，为免挖掘时触及成形桩，将已保护的墙体挖除，其距离亦为40cm（试灌桩半径为32.5cm）。灌浆长度依据设计要求为上部地质较差的10m，深度为25.5m~15.5m，其灌注起始点约于导沟底上方50cm。本工程一开始时施工单位因成本等因素，连续墙施作后，未施作加固部分的沟墙崩坍，并逐渐扩大，造成导沟及表层有倾斜或下沉情形，施工单位虽于未施作单元内导沟表层全面灌浆，即补灌直线部分，但因为时已晚且成形桩强度有限，表层仍有下沉现象，最后施工单位将母单元连续墙的混凝土浇置至导沟底，才解决导沟表层倾斜或下沉的问题[2]。另值得一提的，由开挖后的检测图看来，崩坍都于内导沟，外导沟并无崩坍，阴角部分虽无加固灌浆，并无崩坍情形发生。

3.2 导墙槽内水位控制措施

因地水位于地表下5m以下，若导沟内液面在表层下10~30cm，墙面承受0.5kg/cm2的静水压力，有助于开挖墙体的稳定。但水头高亦有坏处，因地质透水性佳，遇孔隙甚大的地质，泥膜仍有不足的处，此时稳定液有逸流的可能，导沟内水头高，更加速稳定液流失的速度。遇此情况，施工单位采用膨胀纤维防止渗水，膨胀纤维系高压干燥的原木纤维（尺寸25×60×90cm），遇水即松散，使用时用铲子将其削成小片，置于导沟旁，先以水将其冲软，遇到大量渗水时，将膨胀纤维铲入导沟内，纤维流向渗水处将地层的孔隙阻塞，即可达到防止渗水的功用[3]。

3.3 连续墙墙底灌浆

本工程桥台承受载重甚大，设计要求连续墙转角、叉角及每隔3m范围内须预埋灌浆管，并于混凝土浇置后24~48小时施作高压水泥灌浆补强，期间灌浆压力应达7MPa，如灌浆量已达20m³而压力仍未达7MPa时，应停止灌浆并以清水清洗灌浆管等候12~72小时后再行灌浆，其灌浆压力至少须达4MPa，否则应重复上述步骤至少一次方可停止灌浆[4]。

连续墙底灌浆的配管需考虑连续墙单元的分割及避开完整性试验预埋管及特密管。墙底灌浆管上下均为铁管，中央为PVC管。上管7m为铁管的原因为上层属空打部分，无钢筋笼可供固定，故采刚性较佳的铁管取代PVC管；下节则因水平管位于钢筋笼下20cm，钢筋笼下放时恐撞击沟槽底部，故采用铁管，铁管每侧留5开孔，外部并用橡胶包覆，避免沉泥等进入，灌浆时因内压较大，水泥浆由孔内挤出，墙底灌浆的水泥浆配比为20m³水加400kg水泥。连续墙灌浆过程，仅于西侧发现灌浆20m³时压力不足，经补灌一次，压力达4MPa。其余单元灌浆流量达20m³时，灌浆压力为7.4~7.8MPa，另墙底灌浆实际均于浇注完成后24小时进行。

4 钢筋笼的吊放及续接

作为挡土设施用的连续墙，因要抵挡开挖后土壤的侧压力，配筋量较大，尤其是在市区内构筑连续墙，因地表土壤为黏土等软弱地层，侧压力更大，配筋量相当可观[5]。本工程连续墙作基础使用，使用钢筋量不大，主筋不过#8@15cm，与地铁项目动辄采用#10、#12钢筋大不相同，故钢筋笼的重量不算重，经核算3m宽的母单元（含两端端板外的主副筋各1m）每节钢筋笼重量不过8t，本工程钢筋笼吊装的问题在单元形状复杂，钢筋笼二侧重量可能不同，承商采用100t履带式吊车，并以8点吊法吊放钢筋笼，确保二侧起吊高度相同，所谓8点吊法是以吊车的主吊钢缆吊型钢（H350，3.5m长），型钢下固定二蹄形吊具，每一吊具下接一钢缆，一端以吊具固定于钢筋笼的顶部上层，一端固定于钢筋笼顶部下层，二钢缆为等长，使二侧钢筋笼的起吊高度相同，采用型钢的原因为避免起吊时钢筋笼受挤压变形[6]。

吊车的副吊型钢下接二定滑轮，滑轮上钢缆一端固定于钢筋笼上层，一端固定于下层，二滑轮下钢缆与主吊相同为等长，不同处为其钢缆较长（26m）且其两端并不固定在钢筋笼的同一断面上，另因起吊时副吊为辅助主吊将钢筋笼立起，主吊与副吊须同时作用，至钢筋笼约45度时，放松副吊钢缆，完全由主吊施力。因主吊于钢筋笼上有4吊点，副吊亦有4吊点，故称8点吊法。钢筋笼上的吊点不论主副吊作用均须以中拉吊点筋补强。本连续墙因须作完整性试验及墙底灌浆，故钢筋笼续接时尚须续接完整性预埋管及墙底灌浆管，因该等管为固定于上下层支撑钢筋上，固定时即须注意上下节管有否在同一位置，所采用的管于续接处皆为PVC管，续接时必须以胶合剂胶合。上下节钢筋笼焊接完成且预埋管续接完成，钢筋笼即可下放至沟槽底，母接头为防止漏浆，端板必须插入沟槽底，插入为利用吊车及钢筋笼的自重，且此动作须尝试多次，直到钢筋笼的高程及位置与设计相符，上节钢筋才可用吊筋固定于导沟铺面上，此时吊放钢筋笼的动作才算完成[7]。

5 结语

桥台因导沟表层下6m为卵砾石夹细砂，又因连续墙呈格子状，表层小且不连续，有许多表层倾斜下沉，期间施工单位用许多方式防止，如补灌浆液等。灌注或因搅拌桩的强度不高，无法支撑大的载重，成效不佳，灌混凝土至导沟底为较佳的方式，此可由采此方式施工无下沉，仅有一表层吊起看出，但施工单位考虑混凝土及日后混凝土打除的费用，开始时并不实行，造成许多表层下沉，增加连续墙施工的困难度。