大跨径钢管拱桥地下连续墙施工质量监理探讨

覃艳洲，禤立海，陈泓宇

(广西桂通工程管理集团有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

近年来，地下连续墙凭借刚度大、整体性好、防渗性效果强、施工过程中噪声小和占地少等诸多优势，在我国房建、轨道交通和桥梁建设等土木工程领域发展迅速且应用广泛[1-2]。本文以广西平南三桥为例，借鉴了以往的研究成果或施工经验[3-7]，对该桥地下连续墙基础施工监理进行探讨，在工作中，大跨径钢管拱桥基础工程的施工质量，将直接决定该结构桥梁的结构安全和使用寿命，因此，工程监理中，如何对地下连续墙、墙内卵石持力层注浆加固基础施工过程质量进行有效控制至关重要。

1 工程概况

平南三桥是广西荔浦至玉林高速公路平南互通连接线上跨越浔江的一座特大桥，大桥全长1 035 m，主桥为跨径575 m(净跨径548 m)中承式钢管混凝土结构拱桥，引桥为预应力混凝土连续箱梁桥。主桥南岸基础为分离式扩大基础，北岸基础为地下连续墙基础(见图1)。

图1 平南三桥总体布置示意图(cm)

北岸地下连续墙基础设计为C35钢筋混凝土环形结构，外径为60.0 m，墙身厚度为1.2 m，墙身高度按不等高设计为29～35 m，嵌入中风化泥灰岩≥4.0 m，拱座底板设在环形墙内经注浆加固的卵石层上(见图2)。

图2 北岸地下连续墙基础布置示意图

2 施工工艺技术

2.1 地下连续墙施工

施工工艺流程：槽壁稳定性预处理→导墙施工→成槽施工→钢筋笼制作安装→混凝土施工→结束。

2.1.1 槽壁稳定性预处理

北岸地下连续墙基础地基从上往下依次为软塑-可塑粉质黏土地层、强透水卵石层、中等发育岩溶中风化泥灰岩层等。为保证地下连续墙成槽施工时的槽壁稳定，避免护壁泥浆出现漏浆造成塌孔及卡钻等情况，对软弱粉质黏土层采用水泥搅拌桩“两喷四搅”固结工艺，岩溶采用冲击钻孔填充工艺进行预处理。

2.1.2 导墙施工

导墙外径为63.2 m、内径为54.4 m，共划分为8个施工段，每段弦长24.39 m，分段位置与墙身槽段接头错开50 cm，按照分段跳挖方式进行施工(见图3)。

图3 导墙节段划分及施工顺序示意图

导墙施工采用挖掘机开挖导墙分段沟槽，人工修整、清底、整平、夯填；完成一段沟槽开挖后，安装钢筋，架立模板，浇筑混凝土，养护；待混凝土强度达到设计强度70%以上拆模，拆模后及时加设上下两层对口撑。

2.1.3 成槽施工

地下连续墙成槽施工划分为Ⅰ期槽、Ⅱ期槽两种，各为20个，共40个槽段。其中Ⅰ期槽轴线长度为6.942 m，Ⅱ期槽轴线长度为2.8 m；Ⅰ期槽、Ⅱ期槽在轴线位置的搭接厚度为25 cm，合龙段设在最后施工的Ⅱ期槽(见图4)。

图4 地下连续墙槽段划分示意图

Ⅰ期槽施工：施工区域覆盖层主要为粉质黏土层和卵石层，采用抓斗挖掘机“三抓成槽法”进行施工，即先挖两侧主孔、再挖中间副孔成槽。先用挖掘机将槽段开挖至导墙顶面以下3.0～3.5 m深度位置，以便抓斗进入工作位置，之后用抓斗挖掘机开挖至设计槽底高程。施工过程中，对卵石层用循环加重泥浆护壁、高黏泥浆清除大颗粒沉渣。

Ⅱ期槽施工：施工区域覆盖层为粉质黏土层、卵石层、泥灰岩层，采用铣槽机“一铣成槽法”进行施工。将铣槽机垂直对准孔位缓慢入槽切削，将土体或岩体切割成碎块(包括铣接头铣掉的混凝土碎块)与护壁泥浆混合，由铣槽机内的离心泵反循环抽出槽外，直至切削到设计槽底高程。施工过程中，随开挖连续不断向槽内补充泥浆并保持其液面高度，用以护壁和清除铣渣。另外，采用铣接法铣掉Ⅰ期槽端头的部分混凝土形成的锯齿形搭接。成槽工艺如图5所示。

图5 成槽施工工艺示意图

2.1.4 钢筋笼制作及下设

钢筋笼制作：钢筋笼在胎架上不分节段整体加工成型，最大重量为35.45 t，最大长度为37.15 m。竖向主筋连接采用直螺纹机械接头连接，主筋与笼体四周棱边横筋及各加强筋的交叉点处全部焊接，在钢筋笼两外侧纵向焊接五列、每列间距为5.0 m的凸型钢片定位块。在Ⅰ期槽段钢筋笼两端面纵向每隔5.0 m安装φ315 mm的PVC管定位架装置。为满足吊装要求，在钢筋笼上设置主吊吊点和副吊吊点，水平吊点均设置在主筋上并各用四根抗剪钢筋予以加固，钢筋笼顶部主吊点采用加强钢板制作。

钢筋笼吊装下设：钢筋笼吊装下设配备1台180 t履带吊为主吊，1台80 t履带吊为空中翻转之用。主、副吊具均采用“钢扁担”起吊架，配置滑轮自动平衡重心装置。

2.1.5 混凝土施工

混凝土在拌和站进行集中拌制，混凝土搅拌车运送至施工现场，经过料斗和导管进仓入槽。灌注混凝土导管采用φ280 mm钢管，均布置在槽段中轴线上。其中，Ⅰ期槽布置2根导管，导管距端壁为1.5 m，导管中心间距≤4 m；Ⅱ期槽布置1根导管，导管距端壁为1.5 m。导管底端均距槽底15～25 cm。终灌高程高于设计高程50 cm以上。

2.2 卵石层注浆二期加固

地连墙施工完成后，采用袖阀管注浆施工工艺，用水泥浆液、套壳料对墙内闭圈范围的卵石层进行静压注浆封底止水(见图6)。

图6 袖阀管法注浆工艺示意图

在注浆平台划分A～G共7个施工区，梅花形布置647个注浆孔位，孔间距为2.0 m，浆液扩散半径为1.2 m，深度为卵石层顶部至其下岩层面以下1.0 m范围，由四周逐渐向中心跳孔注浆。

3 工程质量监理

3.1 地下连续墙施工控制

3.1.1 槽壁稳定性预处理控制

水泥搅拌桩施工控制：施工前，复核孔位测量放样，检查水泥浆水灰比；施工过程中，检查施工顺序、导向架垂直度、下沉与提升速度，桩底压浆搅拌压浆量、压力及持续时间等。水泥浆水灰比为0.6，槽壁两侧孔位对称跳孔施工，导向架垂直度≤1/150，下沉速度为1 m/min，提升速度为0.4～0.6 m/min，桩底压浆时压浆量>28 L/min、压力>0.4 MPa，桩底搅拌时间第一次为20～30 s，第二次为15～20 s。

岩溶处理控制：对不同洞高、形状、充填状态的溶洞，检查孔位布置，选用适合的填充材料及施工工艺方法，重点对填充效果进行检查。如中小型溶洞填充后成槽仍无法正常掘进时，采用抛填片石进行填充；超大型溶洞灌注低强度不扩散混凝土时，应扩大处理范围，如填充后成槽时仍出现泥浆面极不稳定或突然漏浆，可采用注浆加固槽壁等措施。

3.1.2 成槽施工控制

导墙施工控制：复核平面位置测量放样，检查钢筋安装、模板架立、混凝土浇筑及振捣、分段接头处理、墙后回填以及对口撑设置等。导墙与地下连续墙的平面轴线放样偏差应≤10 mm，分段接头与墙身槽段接头位置应错开50 cm；导墙基坑开挖按分段跳挖方式施工，导墙的内侧面应垂直，顶面应水平，分段接头应密实不渗漏水，墙后回填夯填应密实；内、外侧墙面间距分别控制在-5 mm、+20 mm；顶面高程偏差控制在±10 mm。

Ⅰ期槽段开挖控制：复核分段标记线测量放样，检查导墙下开挖槽口、抓斗挖槽的宽度、深度及垂直度，以及槽底沉渣厚度是否符合要求等。槽段宽度放样误差在±2 cm范围内，开挖槽段宽度≥设计值、垂直度偏差≤1/400、深度≥设计值，槽底沉渣厚度≤5 cm。另外，施工过程中还应注意混凝土绕流给后开槽段的挖槽施工带来的影响，近槽底时放缓掘进速度防止超挖，全过程保持泥浆正常循环以确保槽壁稳定等。

Ⅱ期槽段开挖控制：复核分段标记线测量放样，检查铣槽机入槽切削前后导向定位架的位置、垂直度及其开挖宽度、深度，以及铣接头铣削施工是否符合要求等。铣槽机应垂直槽段对准孔位入槽切削，发现垂直度偏斜时及时采取纠偏调整措施，成槽全过程应保证连续不断向槽内供给新鲜泥浆防止槽壁坍塌；铣接头施工时先采用大扭矩低转速，铣削至一定深度，导向稳定后再加快铣削速度，避免因开孔过快形成偏斜给后续的施工增加难度。

泥浆护壁及清除沉渣控制：成槽施工前，检查泥浆制备及循环系统；成槽过程中，检查泥浆性能指标、槽孔内泥浆面和护壁、清除沉渣效果。对卵石层采用加重泥浆护壁预防塌孔，同时用高黏泥浆清除大颗粒沉渣；始终保持泥浆面不低于导墙顶面以下30 cm且高于地下水位0.5 m以上，循环泥浆性能较差时，应优先排出废浆并补充基浆；针对塌孔情况需要调整泥浆性能时，可加膨润土或CMC或碱提高黏度，或加水降低泥浆黏度；卵石层成槽时添加重晶石或加重晶石及膨润土提高泥浆的比重，失水率减少时加膨润土和CMC。

3.1.3 钢筋笼制安控制

钢筋笼制作控制：对钢筋、钢板等原材料和焊接材料进行抽检；查验钢筋笼的骨架长宽、钢筋间距、钢筋骨架垂直度、保护层设置、机械连接及焊接、预埋件数量及中心位置和笼体清洁度等；重点检查控制骨架长宽、保护层设置、机械连接及焊接。

钢筋笼下设控制：钢筋笼下设前，先检查槽段成槽的槽形，确保顺利下设钢筋笼，避免钢筋笼出现无法下设或刮槽现象；钢筋笼下设接近预定高程时，检查笼体的平面位置及搁置固定情况。

3.1.4 混凝土施工控制

对原材料质量进行抽检和见证送检；检查混凝土拌制的施工配合比，灌注导管的水密承压及接头抗拉性能，混凝土出厂、灌注前坍落度及扩展度并抽样制作试件，还要检查导管布置和安放，清孔后的泥浆浓度、沉渣厚度，灌注过程的槽内混凝土面等。原材料质量应符合相关规范要求，导管水密试验压力为最大孔深静水压强的1.3倍，不小于承受灌注混凝土时最大内压的1.3倍，导管下放时其距槽底为15～25 cm。清孔后的泥浆浓度、沉渣厚度应满足规范要求，灌注混凝土过程应连续，Ⅰ期槽各导管均匀进料等。

3.2 墙内卵石层注浆施工控制

施工前检查：主要复核注浆孔位的测量放样，检查水泥浆液、套壳料制备，钻机安装的垂直度等。水泥浆液配合比为水∶水泥=1∶1，套壳料配合比为水泥∶膨润土∶水=1∶0.15∶0.22。

钻进注浆过程控制：检查钻机垂直度、记录地质情况及孔深，孔内套壳料的浇筑及养护，注浆芯管安装，开环注浆等。每钻进1.0 m记录一次地质情况及孔深；钻孔至设计高程时清孔符合要求后才能下放袖阀管；孔内套壳料浇筑应自下而上灌注并在距孔口1.5 m时停止，养护3 d后才能安装注浆芯管，记录芯管下放长度；开环注浆时工作压力止浆塞控制在1.0～1.5 MPa、注浆孔口控制在0.7～1.0 MPa，符合终压标准后方可终止注浆。

卵石层注浆密实性、均匀性判定：密实性是通过观察区域地表是否发生明显隆起且隆起达到最大并稳定时进行判定；均匀性是通过观察地下水位是否发生明显下降且降至中风化岩层顶面高程并稳定时进行判定。

3.3 质量监理效果

对Ⅰ期槽、Ⅱ期槽共40段地下连续墙的成槽、钢筋笼制作安装、墙体进行检测，实测项目合格率均为100%，质量评定为合格。

采用重型动力触探试验和浅层平板静载荷试验两种方法对注浆加固卵石层进行检测，检测结果为：地基承载力为582.00 kPa，地基承载力特征值为767.00 kPa，符合设计要求。

4 结语

大跨径钢管拱桥基础工程质量决定该结构桥梁的结构安全和使用寿命。本文通过采取各监理措施，对平南三桥地下连续墙的槽壁稳定性预处理、成槽、钢筋笼制作安装、墙体混凝土施工和卵石持力层注浆加固施工进行全程质量控制，确保了桥梁基础工程质量，为后续施工奠定了坚实基础，证明监理措施有效、工作成绩显著。