公路橋梁深水樁基礎施工技術淺析

公路橋梁深水樁基礎施工技術淺析摘要：近年來，我國公路建設事業(yè)在不斷發(fā)展，公路橋梁方面的建設也有了很大進步。公路橋梁修建成功的關鍵是深水樁的基礎施工，它關系到整個工程施工的時間與質量，也關系到工程預計目標的達成。從當前實際來看，我國的公路橋梁深水工程仍是以橋梁樁為基礎形式的居多。本文就公路橋梁深水樁基礎施工技術進行了闡述與分析。

關鍵詞：公路橋梁；深水樁；施工技術

公路橋梁深水樁基礎施工是一項復雜而重要的施工環(huán)節(jié)，要想對深水樁基礎施工預案作出準確的判斷，必須掌握施工地區(qū)相關水文、地理條件。跟國外發(fā)達地區(qū)類似，當前我國公路橋梁深水基礎以高樁承臺結構為主。施工方法選擇確定的依據是橋梁基礎結構、橋梁附近水域情況、墩位離岸距離，水深及水位變幅、水流速度和流態(tài)、施工期通航要求，墩位處水下地形、覆蓋層厚度和土層性質、基巖埋深及表面狀況等方面。

一、深水樁基礎平臺設計及搭設

1.平臺設計

公路橋梁深水樁基礎所處的環(huán)境對其設計和施工方面都有很大影響。在設計過程中無論是基礎類型選擇、外荷載或作用力計算、基礎埋深確定等方面都要考慮到所處環(huán)境的特性。由于在深水環(huán)境中橋梁深水樁基礎所受的水平力比陸地上或淺水環(huán)境中要大很多，而且深水樁基礎屬于水下隱蔽工程，在對其設計與施工時，必須將水的流速、深度等方面進行綜合考慮，并采取相應的技術措施。

2.開挖平臺基槽

深水樁基槽所需平臺要保證施工水深能達到數十米的要求，現代橋梁一般采用雙壁鋼圍堰止水工藝。在搭設施工平臺前必須將鋼圍堰范圍內河床面清平至水面以下一定深度，之后才能根據當地河床巖層情況，采用特定的施工機械進行開槽作業(yè)。施工過程中要盡量減少爆破作業(yè)以免對周圍環(huán)境造成破壞。采用該種方法能同時節(jié)省開槽作業(yè)時間和整個深水樁基礎施工費用。

3.搭設平臺

平臺搭設一般采用平板船、浮吊及駁船配合施工。浮吊上設鋼管樁簡易導向裝置，按照從上游側至下游側順序打入鋼管樁，鋼管樁完成插打后，再用豎面剪刀撐型鋼和水平兩層型鋼將鋼管樁連接，形成固定插打鋼護筒平臺。平臺搭設完成后利用鋼護筒導向架精確定位上游鋼護筒，利用浮吊和振動錘振動下沉護筒，然后利用浮吊上的鋼管樁簡易定位導向架定位并插打下一排鋼管樁，再將其與上一排鋼管樁采用豎面剪刀撐型鋼和水平兩層型鋼連接，又形成固定插打鋼護筒的平臺。依次類推，按照從上游至下游順序進行施工。

二、深水樁基礎的鋼圍堰施工

本文分析討論的，是指有定位錨碇系統(tǒng)定位下沉的無底雙壁鋼圍堰。通常情況下，這種圍堰在高度上被分成若干節(jié)，每一節(jié)在平面上又被分為若干塊，若干個互不連通的水密艙室就由數個隔艙板將圍堰分隔出來。

1.制造、拼裝和接高

在工廠或工地車間的胎架上以平臥的形式制造出圍堰的分塊，并且在組裝后翻身。為保證焊接質量應盡量避免立焊或仰焊。但是，也有個別單位為了趕工或者實在是受限于設備條件，會將分塊立式制造，甚至在墩位處就地用鋼板或者型鋼組拼焊接。這是不提倡甚至該被禁止的。原因是這樣難以保證焊接質量和尺寸偏差都滿足深水樁基礎的要求。雙壁鋼圍堰可以采用預拼分節(jié)，然后分節(jié)整體吊運接高的工藝方法，也可以用預制分塊在墩位導向船外直接拼裝接高。前者施工效率高，質量好，安全可靠，勞動強度較小，但是需要大型起重船進行操作。工程單位應根據工期要求、工程量大小、設備情況、成本核算以及施工單位經驗和習慣等條件比較決定。

2.定位錨碇系統(tǒng)

一般情況下，定位錨碇系統(tǒng)由定位船、導向船、確定和調節(jié)他們位置的錨、纜系統(tǒng)和調纜設備四部分組成。在導向船上，有固定圍堰位置導向、糾扭設施，必要的起重機械只有少數情況應用不到。根據不同情況，定位錨碇系統(tǒng)的組成可以適當變化。例如，當圍堰體形特別巨大時，可以只設定位船而不設導向船；在有雙向水流時，應在上、下游均設定位船；在水流平緩、條件受限之處，可以不設定位船等等。

3.雙壁鋼圍堰下沉允許偏差

通用的控制標準如下：如果圍堰無須在覆蓋層中下沉，或下沉深度小于5m，其頂面和底面中心偏差縱橫方向不宜大于15cm。如果圍堰在土層中下沉深度超過5m，下沉終了時，其頂面、底面中心與設計中心的偏差縱橫方向不宜大于整個圍堰高度的1/75，圍堰最大傾斜度不宜大于1/100。

三、圍堰封底施工

隨著公路橋梁深水樁基礎不斷增大，圍堰封底的最大倉面積會超過1000m2，單個圍堰封底混凝土量最大能到7000m3以上，封底施工技術和組織方面的問題會更加復雜。

1.水下混凝土性能

一般說來，圍堰水下封底應全斷面一次連續(xù)澆筑完成。為此，除組織盡可能大的混凝土供應和澆筑強度而外，還應該研究水下混凝土配合比設計。采用低熱水泥和良好的粗細不同骨料，摻加適當的外加劑和合格的粉煤灰，使混凝土拌合物可泵性好、和易性優(yōu)良、坍落度損失小、初凝時間長，從而使每根導管兩次灌入混凝土的時間間隔延長，整個封底在混凝土初凝前澆筑完成。

2.施工方案

在上述混凝土性能的條件下，導管作用半徑可以達到5.5m甚至更大，這為全斷面均勻上升封底創(chuàng)造了必要條件。但是，當封底倉面積過大，而澆筑強度受限時，如果封底厚度適中（2～3m），則可以采用自一端向另一端斜面推進澆筑水下封底方案，也能獲得滿意的效果。

3.水下不離析混凝土應用

對于抽水后工作水頭不大的有底鋼吊箱圍堰，有些情況下封底厚度1m左右就能滿足使用要求。但是，普通水下混凝土進行首批灌注時，總有一些因被水沖洗而離析，灌注完成的混凝土頂面有一層軟弱層存在。因此，實際灌注厚度總要大于計算值方能保證封底質量。在這種情況下，使用水下不離析或者不分散的混凝土封底將是非常合適的。

4.重新開灌

多導管大面積水下混凝土封底施工中，可能出現導管提空導致進水，或者因為某種原因導致個別導管堵塞無法處理等特殊情況。發(fā)生此類情況時，應允許這些導管按首批混凝土灌注法再重新開灌。不過，在澆注全過程中某一導管不應超過2次，每工作班不應多于2次，每2m混凝土層內不應超過2次。

四、承臺施工

1.混凝土配合比

大型深水樁基礎的承臺尺度往往是很大的，混凝土體積最大能達到5000m3以上，這種是典型的大體積混凝土。在進行混凝土配合比設計時，必須控制溫度裂縫的相關試驗研究和設計計算，采取必要的控溫防裂措施?；炷林袘试S摻加粉煤灰等活性混合料，其摻量要經過試驗論證和批準，還要按照規(guī)范JTJ041-2000中的有關規(guī)定執(zhí)行。此外，當摻入粉煤灰時，后期強度增長較多，按較長齡期設計也顯得更為合理、有利。

2.允許偏差

處于最低水位以下的承臺，特別是將圍堰作為設計模板時，承臺的施工偏差難以控制在JTJ041-2000所規(guī)定的限值之內。一般情況下，對于大型深水樁基礎的大體積承臺，施工偏差允許值可以適當放寬，原則上要采用本文所述的鋼圍堰下沉允許偏差，具體尺度可以在設計者綜合考慮圍堰施工偏差、承臺邊緣與最外基樁的最小允許尺寸、承臺偏差對受力影響等因素后，在公路橋梁深水樁基礎施工技術設計文件中具體規(guī)定。

結語：

在我國公路交通工具與交通設施的不斷發(fā)展壯大過程中，公路橋梁深水樁基礎施工技術在近十年內得到了迅速發(fā)展，公路橋梁深水樁基礎施工是相對于其他路面與橋面施工更加復雜與危險的工藝，因此必須掌握過硬的技術才能確保公路橋梁的安全與正常使用。

參考文獻：

[1]左明福.公路橋梁深水樁基礎施工[J].土工基礎，1999，02：1-5.

[2]張黎，梁英，李玉林.公路橋梁深水樁基礎施工技術探討