桥梁下部结构施工优化技术

□苏社教 □高建新 □王龙欣 □张 荣（河南省石漫滩水库管理局 河南省陆浑水库管理局 河南省水利勘测有限公司）

1 工程概述

南水北调中线一期工程总干渠方城段位于桩号124+751～桩号185+545，全长60.79km，采用明渠输水，有各类建筑物107座，布置跨渠公路桥37座，生产桥21座，9个施工标段均有桥梁工程施工。

该段渠道多数为上粘性土、软粘土、砂，下软质碎屑岩，地形平坦，渠道挖深9～10 m，渠坡主要由al-lQ3粉质粘土、粉质壤土、有机质粘土组成。局部渠底揭露N层软质碎屑岩。Q3粉质粘土、粉质壤土，夹少量薄层粉细砂，呈可塑至硬塑状。中间分布有富含有机质粘土，厚3～6m，呈软塑至可塑状。局部分布有粉细砂层，厚0～2m，分布于有机质褐黑色粘土层之下。

有机质粘土抗剪强度低，具中等偏高压缩性，粉细砂层具中等透水性，厚薄不均，在渠坡开挖时易发生边坡失稳及基坑涌砂涌水现象。局部地下水承压水头达9m左右，可能存在基坑突涌问题。跨渠公路桥桥墩下部为桩接柱形式，柱高达十几米，地下水对其下部的桩施工影响严重，部分标段采取井点降水、开挖桩基工作面，然后进行钻孔灌注桩施工的方案，由于地质条件差，开挖后，局部出现土体失稳，工作面湿软，机械难以进入，严重影响施工进度，且降水费用较高。

2 工艺流程

施工顺序：场地准备→桩位放样→埋设护筒（Φ3m）→钻机就位→配置泥浆→钻进（钻进至桥墩桩基设计高程以上1m处）→安装Φ2.70m钢护筒→桩位放样→钻机再次就位→钻进（钻进至桩基底设计高程）→清孔→安装钢筋笼（声测管）→安装导管→灌注水下混凝土→抽出泥浆→凿除桩头→质量检测。

3 主要施工方法

3.1 施工准备

一是对桩基进行初步放样，测出桩基原地面高程，根据地面高程和桩顶高程制作Φ2.70m护筒，在每根桩位四周呈十字形布置4个固定点，每个点离桩心半径2m，用来控制和复核桩中心位置。二是现场准备：现场基坑做好防护，接通水电，做好泥浆池及沉淀池等。

3.2 护筒的制作与埋设

护筒采用钢护筒，用12mm的钢板卷制而成。护筒直径比钻孔桩直径要大30cm，根据周围土质及水位，护筒制作长度为1.50 m。埋设时，高出地面20～30 cm，埋入地下1.20～1.30 m，平面位置控制在5cm之内，竖直线倾斜度在1%内。

埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，使钢护筒中心与孔位中心重合，并使用水平尺或垂球检查，使钢护筒垂直。然后在钢护筒周围对称的、均匀的回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，以保证其垂直度及防止泥浆的流失。如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实30～50 cm的粘土，再安放护筒，以免护筒底口渗漏或塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

3.3 反循环钻机的安装就位

钻机就位时应有专人指挥，不断调整钻机位置，主要是保证钻尖与钢护筒的十字线中心重合，钻机平稳、不发生倾斜、位移，并在机架上作出控制的标尺，以便在钻进过程中进行观测、记录。

3.4 钻孔施工

一是开钻前，向护筒内注满水，加入一定量的粘土或膨润土，用钻头上下反复搅拌造浆。二是在钻进过程中要及时松放钢丝绳长度。升降锤头要平稳，不得碰撞孔壁及护筒。三是钻孔作业必须连续，并做好钻孔施工记录。钻机上必须设有记录本，由操作人员做好原始记录，一般每两小时记录一次，遇到特殊情况每半小时记录一次，终孔后将原始资料交给资料员保管，作为竣工资料。四是钻进过程中，要随时对钻孔泥浆进行检测，保证孔内泥浆质量符合要求。五是每班最少测孔深三次，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，详细记录并保存好，交班要详细钻孔记录及注意问题，发现异常问题马上纠正，因故停钻，应查明原因，采取合理有效的措施进行处理。在钻至卵石易塌地层时，钻进速度必须放慢，适当加大泥浆比重，防止坍塌，确保成孔质量。六是成孔检测：成孔检测一般包括孔的中心位置、倾斜度、孔底标高、直径、及沉渣厚度等；孔的中心位置偏差应在50 mm范围内，孔径不小于设计桩径；倾斜度小于孔深的1%；桩长不小于设计；在孔径检测时，下放根据设计桩径制作的探孔器入孔底进行检测，上下畅通无阻表示孔径合格；成孔后还要及时进行清孔，保证沉渣厚度低于10 cm，严禁利用超钻深度代替清孔，以免造成混凝土浇筑之后桩顶标高下沉。

3.5 混凝土浇注

一是浇筑首罐混凝土时，导管提离孔底50 cm,以便冲击沉渣，要特别注意首罐混凝土的灌入量，必须能够满足灌入孔底后导管埋入混凝土1.00m以上。二是灌注开始后，应紧凑连续进行，并注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管在混凝土内埋深控制在2～6m左右。三是为防止钢筋骨架被混凝土顶托上升，在混凝土浇筑面上升到钢筋骨架下端时，适当控制浇筑速度，而当混凝土进入钢筋骨架4～5m以后，提升导管，减小导管在钢筋骨架下的埋置深度。四是在混凝土灌注过程中，后续混凝土要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊。另外，为保证桩基础的密实，要定时抽插振动导管，达到振捣效果。五是在混凝土灌注完成后，采用泥浆泵将Φ2.70m孔内泥浆抽出，防止泥浆沉淀，给后期桩头凿除带来施工困难。六是为确保桩顶质量，混凝土浇筑标高应比设计桩顶标高高出0.50～1.00 m，待浇筑完成后挖除多余混凝土，但留出10～20cm左右在桩基础达到设计强度后用风镐凿除至设计标高。