基于公路桥梁水桩基础问题探讨

刘伟

摘要：我国公路桥梁建设取得了巨大成就，大跨径桥梁的设计和施工水平已达到国际先进水平，桥梁深水基础的形势多种多样，近年来工程实践中以桩基础居多。本文对公路桥梁深水桩基础勘测设计、施工程序、围堰及封底施工、钻孔灌注桩施工等方面的若干问题。通过对公路桥梁深水桩基础勘测设计、施工程序、围堰施工及封底、钻孔灌注桩施工等方面的问题，结合作者多年来的工程实践进行探讨分析。

关键词：桥梁;围堰;深水桩

一、勘测设计方面存在的问题

1.关于勘测资料

桥梁勘测资料是设计和施工的重要依据之一。为了确立科学、合理、安全、经济的深水桩基础施工方案，除通常的地形、地质、水文、气象资料以外，还需要桥位区最高、最低水位，多年统计分月最高、高低、平均水位或一年中低于某一水位保证率90%的延续时间资料，枯、中、洪水期代表性水位下的表面流速平面分布资料（潮汐水域的涨落潮最大流速平面分布資料），桥轴线上下游各1km范围内的水下地形、河（海）床覆盖层土质及其厚度等资料。这些，工程招标单位和施工单位都要足够重视。

2.关于基桩

近年国内修建的大型深水桩基础，大多数多采用大直径钻孔灌注桩作为基桩。随着拥有大型现代化打桩船的企业进入桥梁施工领域，采用大直径钢管桩、大直径预应力砼管桩或预应力砼方桩等预制沉入桩作为桥梁基桩已经变为现实。

3.关于围堰

3.1 围堰形状、结构和顶、底标高。围堰最主要的作用是为承台和墩（塔）身下部施工造成无水干作业条件，一般围堰的平面形状应尽可能与承台一致。根据其工作条件和受力要求，围堰可以是双壁的，也可以是下部双壁上部单壁的。周堰多为临时结构，在基础造价中占有相当大的比重，设计时应尽量发挥材料的承载能力，使围堰造价降到最低。围堰顶标高应满足承台和墩（塔）身施工期间不被水淹的要求即可。一些工程同堰设计顶标高过高，不但徒增造价，在水位差较大的桥址，还可能造成枯水季节钻孔施工气举反循环排渣困难。围堰的底标高应按基础受力要求和施工期稳定等要求来确定。当只需要满足施工要求时。可以在确保围堰稳定、具有足够竖向和横向承载能力，能保证合理的封底厚度等条件下，尽可能提高其底标高。

3.2 围堰嵌岩问题。少数下程中设计者要求围堰嵌入岩层一定深度。从施工技术角度考虑，虽然有办法作到，但是工期长、造价高、未嵌岩之前隔堰风险大。个人认为，非受力必需，且无其他方案者，不必要求嵌岩。一般情况下。要求“着岩并严格清基”既可。

二、施工程序

1.先下围堰后成桩

这种方法是在墩位处下双壁围堰、薄壁式钢筋砼沉井等形势的隔堰，不但作为施工承台时的围水结构，还可以供施工船舶停泊。它的优点是技术成熟、安全可靠、成桩作业能在围堰内进行。巨大的浮式周堰必须有可靠而复杂的定位锚碇系统来约束其位置，围堰必须在汛期或台风季节之前下沉完毕并且封底，以便安全渡汛，渡台。由此要求工程施工有足够的筹备时间。由于先下沉围堰，所以基桩被限制为就地灌注的孔钻桩和个别情况的挖孔桩。

2.先成桩再下围堰

当承台设计底标高距河床较高或进入士层不多，或者因为先下围堰却没有足够工期达到渡洪渡台要求时，先下桩再下围堰千施工承台就是一种合理的选择。此时桩基既可以是预制沉人桩，也可以是就地灌注桩。预制沉人的直桩或斜桩，一般均采用大型打桩船锤击沉入，在桩数不多且沉入深度不大的直桩的情况下，也可以用起重船吊震动打桩机震动沉入。施工钻孔灌注桩的工作平台，一般均采用以钢管桩、混凝土方桩或钻孔钢护简单独或混合支承的固定式水上平台。在一些特殊情况下，也可以采用可移动的水上自升式平台或船舶组拼而成的浮式平台。平台支承桩数量、规格和平面布置，应充分考虑到墩位处的水文、地质条件、施工荷载的大小、设置围堰的需要和方便等因数。

三、钻孔灌注桩施工注意问题

1.钻机就位、打桩

钻机底盘安置时不可直接置于松散的填土之上，安置位置必须压实，以免钻机施工中产生倾斜;钻机的安置同时要考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。钻机就位前由技术人员对原定桩位进行复核，桩位偏差符合设计及施工规范要求（不大于5cm），并用“十字线”定位。要求钻机平台底面平整，且钻杆竖直，钻进时随时校验，确保钻机钻杆竖直。钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。桩机定位要准确、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线必须保持在同一直线。

2.水下砼灌注

2.1 水下混凝土要求。混凝土拌和严格按照配比进行，混凝土到现场时按照要求做含气量、入模温度以及坍落度试验，混凝土的坍落度控制在18～22cm之间，并有很好的和易性，含气量不小于2。

2.2 混凝土灌注导管。采用导管法进行水下混凝土的灌注。导管采用直径300mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.0或3.0m，配1～2节长1～1.5m短管，底节采用4.0m长导管。导管使用前，进行接长水密承压性试验，合格后投入使用，导管要定期进行水密承压性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了密封圈。导管要依次下放， 导管下放次序和每节的长度都要记清楚，以便拆管时作为依据。下导管时防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用吊车吊放拆卸导管。

2.3 灌注第一批混凝土应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在开始灌注过程中，导管埋入混凝土的深度不得少于1.0m，灌注过程中一般控制在2m-6m以内。为确保桩顶质量，根据高铁技术标准，在桩顶设计标高以上超灌0.8-1m，以便保证混凝土强度。

3.关于允许偏差

深水桩基础的钻孔灌注桩多为大直径群桩，其设计桩顶在水下数米乃至十几米，施工时必须使用长护筒或护筒顶在深水之下。如此一来，在设计桩顶平面测量时，很难将成桩的中心偏差控制在JTJ041—2000规定的范围之内。建议设计桩顶位于施工水位以下的钻孔灌注桩中心偏差按下述标准控制：中心位置偏差应小于等于10+h100（cm）。且不大于桩直径的1/10。H为护筒顶至设计桩顶的高度。以cm计。相应地，护筒施工允许偏差建议按下述要求控制：护筒顶部平面位置偏差小于等于5cm，设计桩顶处护筒平面位置偏差不宜大于桩直径1/20。护筒倾斜度不宜大于1/200。

四、结束语

公路和城市桥梁深水桩基础具有相同性，但是在施工环境上往往还要复杂一些， 深水桩基础设计和施工技术正在迅速发展，通过文本的探讨，为以后的深水桩施工有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]顾安邦.桥梁施工及组织管理[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2]王有钟.侯延安. 超大型沉井施工技术[M].北京：人民交通出版社，1997.

[3]上官兴.雷岳.陈柏林.大直径空心桩基础施工技术及其发展[M]. 北京：人民交通出版社，1997.