谈深水动水环境下桥梁桩基施工质量控制

黄 荣 荣

(中国中铁一局第四工程有限公司，陕西 咸阳 712000)

谈深水动水环境下桥梁桩基施工质量控制

黄 荣 荣

(中国中铁一局第四工程有限公司，陕西 咸阳 712000)

针对广西钦犀滨海公路跨海大桥与怀新高速公路舞水河大桥在深水动水环境下施工桩基时对施工质量的控制措施作了研究，根据施工工艺，分析了环境对施工环节质量的影响，并制定了针对性的措施，保证了工程质量全面受控，为后续类似工程施工提供了经验借鉴。

土木建筑工程施工，深水动水环境，桥梁桩基，质量控制

1 概述

工程项目的质量关系到国计民生，尤其是在高速发展的今天，每年投入到工程建设的资金几乎都是天文数字，工程质量事故也因建设规模的日益扩张而层出不穷。现就参与建设过的广西钦犀滨海公路跨海大桥与怀新高速公路舞水河大桥在深水动水环境下施工桩基时对施工质量的控制措施谈谈个人的看法，为后续类似工程施工提供经验借鉴。

2 工程概况

2.1 广西钦犀滨海公路跨海大桥概况

鹿耳环江大桥位于钦州市钦州港区境内的鹿耳环海汊，属海积地貌，海汊河床呈平坦海滩断面分布。百年一遇的最高潮位为4.07 m，海面相对宽阔，观测期高潮水面宽约1 500 m，低潮时水面宽约200 m。两岸退潮时露出大面积泥质砂滩，坡面平缓，倾向河心。每天都会涨落潮一次，高水位时水深约8 m，低水位时水深约1.5 m，属于典型的深水动水环境。

该桥位桥跨组合为6×20 m+5×30 m+6×20 m，共17孔，下部结构为桩、柱式桥墩，钻孔桩基础，30 m跨的桥墩桩径为1.5 m,20 m跨的桥墩桩基为1.3 m，桩基按嵌岩桩设计。桥位处第四系覆盖层主要为海相及海陆交互相沉积层，层厚为4.75 m～8.30 m，犀牛脚岸较厚，钦州港岸相对稍薄。地质构造较简单，岩层产状为315°∠8°～30°，局部褶曲发育，未发现区域性断裂构造通过。

线路设计技术等级：行车速度：100 km/h；设计荷载：汽车—超20级;挂车—120；通航：按内河Ⅶ(2)级航道标准，通航水位按5年一遇潮水位，为3.37 m(黄海高程)。

2.2 怀新高速公路舞水河大桥概况

长乐坪舞水河大桥，桥跨组合为4×30 m+43 m+4×50 m+43 m+4×30 m预应力混凝土T梁，下部结构左幅为三柱式桥墩、右幅为二柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥梁全长592 m，舞水河每

年都要发洪水，水位最高时深8.9 m，最低时深3.2 m，洪水期间对河床冲刷严重，桩基按嵌岩桩设计。桥位处第四系覆盖层主要为河道交互相沉积层，层厚为3.65 m～5.28 m，属于典型的深水动水环境。

线路设计技术等级：行车速度：120 km/h；设计荷载：汽车—超20级;挂车—120。

3 深水动水环境桥梁桩基施工方案

对于深水动水环境的桥梁桩基施工，其方案基本是成熟的。通常根据设计的桥型，选择动力浮吊作为主要的起重与运输设备，钢结构平台作为主要的施工平台，钢护筒或钢围堰作为主要的围护结构，对于嵌岩桩一般选择冲击钻成孔，对于摩擦桩多数选择回转钻成孔，混凝土选择输送泵泵送。

深水动水施工平台示意图见图1。

4 桩基施工主要质量问题及预防措施

《建设工程质量管理条例》规定：基础设施工程、房屋建筑地基基础工程和主体结构工程的质量，直接关系到基础设施工程和房屋建筑的整体安全可靠，必须在该工程的合理使用年限内予以保修，即实行终身负责制。《最高人民法院关于审理建设施工合同适用法律问题的解释》规定，因地震、台风、洪水等自然灾害或其他不可抗拒原因造成的损坏问题，建设参与各方根据国家具体政策分担经济责任。因此施工单位应充分重视对桩基质量的控制，具体如下。

4.1 桩基坍孔预防措施

桩基施工防坍孔措施在一般情况下比较成熟，但对于深水动水环境，还应进一步引起重视，详细措施如下：

1)开钻前先弄清地质资料，必要时可以进行补充勘察，确保钢护筒的长度穿过软弱层，进入风化岩层，并实现封水效果。

2)选择良好的造浆材料，对每一批造浆用的粘土的含砂率进行检测，确保泥浆的相对密度、粘度和含砂率满足技术规范要求，必要时可添加高分子数来增加泥浆的粘度(相对密度1.2～1.4，粘度22 Pa·s～30 Pa·s，含砂率不大于4%)。

3)维持孔内水头，涨潮时(或河流水位变化时)孔外水位上升，防止因孔内水头过低造成坍孔。

4)勤测泥浆比重，保证钻孔过程中，每次清孔后泥浆比重不小于1.2。

5)孔深达到设计标高后及时清孔、钢筋笼就位并立即灌注混凝土。

6)钻孔的全过程需要技术人员值班，对土层发生变化的地方加大泥浆的测定频率，保证通过透水性强的砂砾层时泥浆比重不小于1.3，若发现护筒不能有效的封水，导致孔内液面出现较大变化，应及时跟进护筒。

4.2 钻孔偏斜预防措施

在深水动水条件下，一般护筒相对较长，打设过程中更加容易造成偏斜，即便保持倾斜率不变，也会因护筒的加长而导致偏位，具体措施如下：

1)桩架不稳，护筒垂直度超标，将桩架重新安装牢固，并对导架进行水平和垂直校正(水准仪和经纬仪)，检修设备。2)土层软硬不均，致使钻头受力不均，偏斜过大时，填入石子、粘土重新钻进，控制钻速，慢速提升下降，往复扫孔纠正。3)钻孔中遇有较大孤石或探头石，如有探头石，宜用钻机钻透，用冲孔机时用低锤击密，把石打碎，再掏出。4)扩孔较大处，钻头摆动偏向一方，宜采用合适的冲程，严禁大冲程冲击。5)钻杆弯曲，接头不正，经常检查钻头及钻杆，钻头磨耗太多时，应及时修补和更换。

4.3 灌桩时导管堵塞预防措施

1)混凝土开盘前检查计量设备是否正常，确保混凝土的质量和试验指标(坍落度18 cm～22 cm，扩展度60 cm)满足施工工艺要求。

2)灌注混凝土前需要对导管进行水密性(水压力不小于孔内水深的1.3倍)和抗拉性试验，导管的拆卸和安装由专人负责，确保导管的抗拉性和水密性满足设计要求。

P=γc·hc-γw·Hw。

P=24×25-1.05×23=575.9 kPa。

其中，P为导管可能受到的最大内压力，kPa；γc为混凝土拌和物的容重，取24 kN/m3；hc为导管内混凝土桩最大高度(以导管全长计)，m；γw为孔内泥浆的容重，kN/m3；Hw为孔内泥浆的深度。

3)灌注混凝土过程中由专门的技术人员测量导管的埋深，确定合适的拔管速度，保证不因导管埋深问题引起堵管和断桩。

4)控制碎石的最大粒径，防止因碎石粒径过大造成堵管。

5)严格控制混凝土的灌注时间，保证混凝土灌注在首批混凝土初凝前完成整根桩基混凝土的灌注。

6)当后盘出现故障时，要活动导管，防止首批混凝土初凝引起导管堵塞。

4.4 输送泵管道堵塞或炸管预防措施

因受场地限制，水中桩基混凝土灌注，一般可选用拖式混凝土输送泵(又叫地泵)做水平及垂直运输，在远距离泵送时，经常发生堵塞泵管的现象，如果处理不当极易引起安全质量事故，为了防止事故的发生，一般在做远距离混凝土浇筑方案时，需要制定防止泵送堵管的措施。

1)选择合适的砂率，做好配合比设计，提高混凝土的可泵性。

2)碎石的最大粒径不超过输送泵管径的1/3。

3)严格控制混凝土的坍落度，保证坍落度既符合施工要求又符合泵送混凝土的要求。

4)泵送混凝土前先泵送水或稀砂浆湿润管道，然后泵送混凝土。

5)加强对混凝土拌合质量的控制，确保混凝土质量稳定。

6)在炎热的夏天，还要有专门的降温措施，防止高温引起堵管。

7)安装泵管时必须检查泵管的完备性，尤其是弯管外侧壁磨损严重，通过观察敲击等办法进行判定，对有问题的管子进行更换，避免发生炸管事件。

8)输送泵管由专人负责，工具和配件设专人保管，保证堵管发生后人员和工具能及时到场。

9)必要时，成立减少远距离泵送混凝土堵管频率的QC攻关小组。

4.5 断桩预防措施

严格按照施工交底书控制泥浆比重，对泥浆各项指标经常检查，如在灌注过程中发现塌孔，应分情况迅速作出处理决定：

1)混凝土灌注高度位于钢筋笼以下时，将已灌注部分混凝土利用反循环抽出，重新添加粘土造浆护壁，清孔灌注；2)混凝土灌注高度超过钢筋笼底标高时，如为少量塌孔，按照初始灌注标准备料，井外加压使导管下沉，同时灌注；3)如塌孔量较大，应及时将钢筋笼提出，重新添加粘土造浆护壁，清孔后下钢筋笼灌注；4)在钻孔过程中应加强检查，尤其是应仔细核对地质资料，根据不同的地层特性加以预防，发现缩径，采取上下提升下降的办法扫孔，直至符合要求；5)灌注前合理配管，灌注过程中严格控制导管拔出长度，勤拔管，勤测量，不得贪多贪快，盲目增加一次性的灌注高度和拔出长度。

4.6 钢筋笼上浮预防措施

1)钢筋笼固定不牢固，灌注混凝土至笼底时速度过快，混凝土上部已初凝混凝土对笼底的冲击力过大；

2)导管挂到笼上，在拔管时将钢筋笼拉起；

3)在钢筋笼制作时，钢筋笼外侧焊接一定数量的钢筋钩；

4)在孔口用工字钢将钢筋笼压在钻机下；

5)半桩钢筋笼在灌注到钢筋笼底标高下1.0 m时，降低灌注速度，加大拔管频率，直至混凝土灌注到钢筋笼底标高4.0 m以上时，再以正常速度灌注；

6)在灌注前仔细对位，确保导管位于孔中心，并应采取相应的固定措施，以防在灌注过程中导管移位。

4.7 预防冲刷的措施

作为施工单位，在收到设计图纸前，还应对设计图纸进行审核，确保设计单位有防冲刷措施的设计，防止河水(潮水)带动沙石冲击桩基而导致混凝土脱落，形成露筋与缩径。

1)根据冲刷计算，设置永久的钢护筒结构，保护位于动水部位的桩基与墩柱；

2)根据冲刷计算，适当加大位于动水部位的桩基与墩柱混凝土保护层的厚度；

3)根据地形与水文条件，设置必要的导流设施，减少水流对桥墩与桩基的正面冲击。

5 结语

深水动水环境下的桥梁桩基施工应事先制定好切实可行的质量保证措施，如果措施不力，将会给工程埋下巨大隐患，严重时会导致惨痛的事故。根据收集到的一些事故教训，发现入海口及山区跨河的桥梁桩基频繁出现因深水动水环境导致的质量问题或质量事故。本文所提出的一些措施通过了实践检验，对类似工程具有启发与借鉴。

[1] 杨文渊.桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社,2004.

[2] 中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵地基与基础设计规范[M].北京：人民交通出版社,2007.

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[5] JTG F801—2012，公路工程质量检验评定标准[S].

[6] 蔡 键.桥梁损伤诊断[M].北京：人民交通出版社，2002.

On quality control at bridge pile foundation construction under deep and flowing water environment

Huang Rongrong

(ChinaZhongtieEngineeringCompanyLimited,AFourthoftheFirstBureau,Xianyang712000,China)

In Guangxi Qinzhou rhino coastal highway cross sea bridge and Huaixin highway Dance River Bridge in deep water dynamic water environment construction of pile foundation of the construction quality control measures, according to the construction process, a careful analysis of the environmental impact on the construction of the link quality, formulated targeted measures, and guarantee the engineering quality comprehensive granted control, to provide the experience for the similar projects in future construction.

civil engineering construction, deep and flowing water environment, bridge pile foundation, quality control

1009-6825(2015)32-0159-03

2015-09-07

黄荣荣(1982- )，女，工程师

U443.1

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