对桥下低净空水库桩基础施工技术研究

唐军义

Study on Construction Technology of Reservoir Pile Foundation with Low Clearance under the Bridge

摘要： 近几年来，伴随着国内城市化进程的不断加快，车辆保有量不断增大，对高速公路及桥梁通行里程要求越来越高。近10年内，对我国的桥梁工程的日益增多，获得了快速的发展。同样，桥梁一旦建成之后，作为隐蔽工程的桩基础伴随高速的发展，车流的增大，环境的变化等等，相应的基础病害渐渐出现，且不易被人们发现。因此，做好桥梁工程桩基础的施工质量控制以及后期的维护工作有着重要的意义。本文先对特殊桩基础的特点以及施工过程进行探讨，并结合某高速公路上某大桥基础加固工程案例对特殊环境条件下桩基础的施工技术工作进行研究。

Abstract： In recent years， with the continuous acceleration of the process of urbanization in China， the number of vehicle ownership has been increasing， and the requirements for freeways and bridges have become higher and higher. In the past 10 years， the number of bridge projects in China has increased rapidly and rapid development has been achieved. Similarly， once the bridge is completed， as a pile foundation for hidden projects， with the development of high speed， the increase of traffic flow and the change of the environment， etc.， the corresponding basic diseases gradually appear and are not easily discovered by people. Therefore， it is of great significance to do a good job in the construction quality control of bridge foundation piles and the maintenance work in the later period. This article firstly discusses the characteristics of special pile foundations and the construction process， and studies the construction technology of pile foundation under special environmental conditions with the case.

关键词： 桥下低净空；水库桩基础；施工技术

Key words： low clearance under bridge；pile foundation of reservoir；construction technology

中图分类号：U445.55+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0144-03

0 引言

桩基础的施工质量直接影响到桥梁工程的安全性与耐久性，因而在进行桩基础施工过程中，要控制好桩基础施工技术，同时施工前做好施工准备工作，施工过程中进行严格的监督检查工作。桥梁建成之后，要重视桩基础的检测与维护工作，确保桩基础不出现质量问题，提升桥梁工程运营过程中的安全效果。

1 工程概况

该工程为某高速公路上某大桥，南行起止桩号为K66+232.86～K66+484.42，桥梁全长251.56m；北行起止桩号为K66+172.86～K66+454.42，桥梁全长281.56m，桥面全宽32m。桥梁上部结构南行为30.3m+6×30.0m+30.3m 预应力混凝土先简支后桥面连续T 梁，北行为30.3m+7×30.0m+30.3m 预应力混凝土先簡支后桥面连续T 梁，单幅均由7 片T 梁组成。下部结构桥台有框架式桥台和重力式桥台、双柱式桥墩结构，钻孔灌注桩基础和趾板式基础。桥墩编号：北行0#台至9#台，南行2#台至10#台，共19个墩台。该大桥跨越某水库，该水库属于地方饮用水保护区，保护等级一级。现场调查发现，桥下净空，即梁底距离水面3～5m，水库中水位高差变化不大，基本为静态。河床距离水面深度0.8～5.7m不等，最深位于5#墩和6#墩。

在当前车流远远超出建设期设计要求条件下，针对该桥基础及上构进行了全方面检测和结构验算，发现存在以下主要病害有：原桥桩基础承载力欠缺，不满足当前车流作用下恒活载，须进行基础加固；另通过水下排查发现原桩身及桩柱连接位置质量较差，受常年水腐蚀，部分桩头已破损；最后为墩柱及上部主梁、横隔板、湿接缝局部剥落露筋、麻面露骨，产生裂缝现象。为此，须对其进行维修加固，加固重点：沿原桩边新增桩基础，通过新增承台结构连接原立柱，通过100%基础替换原桥基础承载力，本桥共计加固桥墩15座，新增直径1.5m桩基础30根，外包立柱15座，其余进行裂缝修补和砼破损修补。

2 已建成桥梁工程桩基础的病害分析

在进行桥梁工程桩基础的施工工作时，如果施工现场桥梁地基处浅层的土质较差，并且施工中很难进行地基的处理时，桥梁结构物将会对地基的变形、稳定性等方面产生不利的影响，进而导致桥梁工程存在安全性隐患。对于低净空跨越库区的桥梁来说，桩基础是一种最常用到的基础加固形式，并且利用桩端阻力以及桩侧的摩擦阻力，可以将桥梁工程产生的竖向载荷集中的传递到深层的岩层上。对于本工程来说，桩基孔内水位低于围堰外水库水面标高（约2m左右），水库水通过水压极易渗透至桩孔内和泥浆池内，造成桩基成孔困难，易出现桩基塌孔现象。另外，桥底净空较低仅4m左右，不满足施工钻机高度6m要求，须进行基坑开挖换填。此外，桩基施工均位于桥下，原有桥梁的交通量较大，新增桩距离旧桩较近，桩基钻进过程对旧桥基础有一定干扰，存在较大安全隐患，须全程对旧桥连续监测，包括水平位移和沉降观测等，确保原有旧桥结构安全。同时桩基施工工作面小，比较集中，工作任务重，受天气及水位变化影响较大，工期较紧，进行周密的施工组织安排。

3 桥梁工程桩基础施工技术要点

3.1 施工前的准备工作

在进行桥梁工程的施工工作前，要对施工现场的水位、地质资料进行收集，同时还要对相关的资料进行研究与了解。另外，施工单位要组织人员进行桩基础施工图纸的审核工作，并且要对施工现场附近的地下管线资料进行收集。之后，要进行桩基础施工方案报告的设计、整理与制定，确保施工工作的顺利进行。

3.2 泥浆的制备

泥浆的制备将会对桩基础的施工质量造成重要的影响，因而要确保泥浆的防渗、防水效果，同时还要确保泥浆的物理性质、化学性质不受外界环境的影响。制备过程中，通过试验确定泥浆的配合比，同时还要确保泥浆符合强度以及和易性等方面的要求。

3.3 钻孔施工技术

在进行桩基础的钻孔施工工作时，首先要开启泥浆泵与转盘，空转一定时间之后再进行钻进工作，这样一来可以保证泥浆的输入数量达到相关规定的要求。钻进过程中，要保证接卸钻杆工作的安全性与稳定性， 同时还要避免停钻时间太长的问题。另外，在进行钻孔施工时，要对钻杆进行实时的检查，避免弯曲问题的出现。钻孔工作结束之后，要对孔径以及孔深、钻孔的垂直度进行严格的检查，一旦发现问题要进行及时的调整。

3.4 钢筋笼的加工和安装

在进行钢筋笼的加工制作过程中，要保证钢筋的钢号、直径以及种类等方面均符合设计要求。钢筋笼可以在工厂进行集中的加工，制作结束后再使用运输机械将其运送到相应的桩位。在进行钢筋的焊接工作时，要合理选择焊接的方法，控制好焊接工作的质量。

3.5 混凝土的灌注

在进行混凝土的灌注工作之前，要对混凝土的质量进行严格的检查，同时还要对钻孔工作的质量以及钢筋的绑扎质量进行检查，确保各项工作无误之后在进行混凝土的浇筑工作。灌注过程中，要保证导管的分节长度小于提升设备的高度，这样一来便于设备的拆装、搬运。施工时将导管放入桩孔的中间位置，同时要保证导管丝扣的严密性。一般来说，灌注混凝土时导管的底部和孔底之间要控制在3～5m。

4 施工中的难点以及相應的处理措施

4.1 施工难点

4.1.1 临建工程（便道、栈桥、钢板桩、临时支架搭设及驻地建设方面）

①施工便道需从高速路两旁开口进入，交通量大，维护压力较大。

②施工区域为一级保护水源，环境保护要求非常严格。

③施工区域地质复杂，给便桥搭设及钢板桩插打带来较大难度。

④施工条件及场地空间有限，临时出入很不方便，缺少干净的饮用水资源。

⑤场地淤泥严重，进入场地内施工难度大。

4.1.2 低净空桥下水库围堰

①桥底下净空严重不足，围堰施工难度极大。

②分阶段施工，围堰内挡水施工困难。

4.1.3 桩基工程施工

①桩基施工护筒内水位较水库水位底，存在较大水位差（达2～3m），易出现反涌现象。

②淤泥层比较厚，出现塌孔缩孔等现象。

③地质复杂，存在夹层、孤石、砂层、淤泥层等问题，桩基施工难度大。

④净空高度不足，需要进行开挖，场地淤泥多，给钻机就位带来很大难度。

4.2 施工过程中的工艺技术点

本工程加固桥墩长期处于泡水基础水库中，受地质情况复杂，旧结构病害严重，桩基水位高差悬殊等因素，项目施工开展过程遇到较多施工问题，针对各项施工难点，本部通过对工艺的改进和优化，拟总结以下新工艺技术点：

4.2.1 主要临建施工工艺改进

本项目主要临建工程施工包括便桥施工、钢板桩围堰堵水施工及软基基础的支撑方案。便桥搭设初期，施工设计采用45kW的振动锤进行钢管桩插打，考虑本桥横跨水库，两侧南北行基于山脚相切，桥墩常年浸泡水中，结合原地质超前钻情况分析，该处地质复杂，存在夹层、倾斜破碎带岩面，致使插打钢护筒过程中入土深度不满足方案设计要求，后通过比对材料、设备、工艺等，选用90kW的振动锤，彻底有效解决了便桥钢管桩基础的入土深度不足的问题。本项目由水库水中作业转为陆上作业（桥下净空不足4m，无法施工），项目部拟采用12～18m的拉森Ⅳ型钢板桩进行堵水围堰，利用两侧贯通的施工便桥作为侧向支挡，通过模拟水库中土压力、水压力以及侧向抗拔力结构验算，设计了本次堵水围堰方案，围堰内外水位差控制在2m范围内，图1为施工现场的钢板桩围堰以及分阶段自行设计桥下低净空堵水围堰套箱。

4.2.2 桩基施工工艺方面

本次桩基施工工艺做工艺改进，主要从以下方面：

第一，改进施工钻机及配套钻头。根据桥下净空最低要求、设计嵌岩要求以及超前钻地质情况摸查，特引进国内先进最大型刮刀钻500型钻机1台，400型钻机2台，选用钢板厚度达7cm刮刀钻头，钻尖位置合金片通过比选市场上多种合金片进行多次尝试试验，最终挑选并改装出满足本项目要求的钻头及钻机，图2为施工中自行改造桩基钻头以及量身定做满足要求的施工钻机。

第二，改良提供钻机工作环境。考虑新增桩入微风化花岗岩，嵌岩深度较大，对钻机自重要求较高，现场采用换填后再场地硬化这个比较经济的方式进行处理，首先对淤泥进行换填1m的深度，经过压路机碾压后，在上面进行安装钢筋，浇筑25cm厚混凝土，确保没问题后钻机就位开始施工。

第三，双护筒跟进配套自制泥浆改进工艺。经项目研究，桩基施工分两阶段进行，第一阶段在护筒下放过程，采用大小双护筒跟进方法进行施工，首先下放大钢护筒一直跟进到强风化岩层面，该阶段主要用于造浆，通过对地质土样的实验数据调查，自制适合要求的泥浆调制配方，然后在第二阶段下放正常钻进用的小护筒，大小钢护筒间隙采用细砂灌注水的办法使其密实，彻底解决孔内渗水问题，确保钻进泥浆浓度，有效杜绝塌孔、缩孔以及反涌等现象出现，确保了安全并加快了施工进度。

5 结束语

进入二十一世纪以来，伴随着国内经济社会水平的不断提升，我国对于公路交通事业的发展越来越重视，桥梁工程作为重要的路桥设施，其施工质量直接影响到我国交通事业的发展。因而，在进行桥梁工程的建设过程中，要重视桩基础的施工质量，确保桥梁工程运营过程中的安全性与耐久性。

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