浅析G353国道塘埠大桥深水桩施工

宜春市公路管理局 / 王宁辉 陈小龙 江西省宜春市公路管理局桥梁工程局 / 涂文胜

1.工程概况

塘埠大桥全桥长6 0 8 m（跨径为15*40m）、全桥宽直线段12m（1.75m人行道+8.5m行车道+1.75m人行道),曲线段15m(3.25m人行道+8.5m行车道+3.25m人行道）。桩基础均为钻孔灌注嵌岩桩，桥墩深水作业施工，平均水深28m最深处约33m左右，桥墩施工为固定钢平台施工作业。桥台为桩柱式桥台、桥墩为桩基础柱式墩，桥墩桩基础直径2.2米最长达55.8m，作业平台至桩底最深处达60米以上，桩基础均为嵌岩桩，岩性为花岗岩，岩体板结完整。上部结构为40米预应力T梁，全桥共五联先简支后连续。全桥共设2道80型、4道160型伸缩缝。塘埠大桥施工钢栈桥全长555m,桥宽6m，马道15m*9m,施工钢平台15m*6m。

塘埠大桥技术标准：（1）设计公路等级为：二级公路；（2）设计行车速度：60Km/h；（3）设计荷载：公路-Ⅰ级；（4）设计安全等级：一级；（5）设计洪水频率：1/100；（6）抗震基本烈度：6度；动峰值加速度：0.05g，桥梁抗震设防类别：B类；桥梁抗震措施设防烈度为7度。

2.主要施工方法

塘埠大桥桥墩桩基础施工采用在固定钢平台上冲击式钻机成孔，“黑旋风”泥浆处理器清孔。

2.1 桩 底深水密封处理

塘埠大桥桥墩桩基础均为深水作业，采用固定钢平台施工作业，水下密封采用全护筒跟进嵌入岩层至少3米以上，确保桩基施工时密封性良好泥浆不泄漏，全桥28根桩基采用该密封方法施工，密封完好率达到100%。

（1）护筒施工

在钢平台上测量放样定好桩位，安装好下护筒时的定位导向架保证护筒下放时定位准确，本桥桥墩桩基础直径均为2.2米，桩护筒直径为2.5米，下护筒使用90型振动锤锤击与河床底岩层紧密结合，护筒下放过程中保证护筒不变形，钢板采用1.4厘米厚卷制成形。

（2）引孔

护筒下放安装好后，用直径2.4米加重锤头冲击成孔，冲击成孔1米后用振动锤锤击护筒跟进后，再用冲击锤冲孔依次交替将护筒跟进至泥浆不外泄为止，为确保不漏浆每根桩护筒嵌入岩层至少3米以上，本桥有几根桩护筒嵌入岩层在6米以上才封堵住泥浆外泄的问题。主要是河床底不平整和有的局部岩层风化程度不一产生。

2.2 桩 基施工

（1）冲击成孔

护筒密封处理完成后，冲击锤改为直径2.2米标准加重锤头进行冲击成孔。

（2）泥浆制配

对于钻孔过程中泥浆质量的控制，建立工地泥浆试验室是至关重要的，钻孔过程要有专人24小时值班定时负责泥浆检测工作，尤其是同一种地质层进入到另外一种地质层的过程中，需要对泥浆的指标进行全面的监控，保证泥浆的整体系数，满足实际的要求，以确保冲击时产生的沉渣易顺循环泥浆排出。

图1 钢护筒定位下放

成孔过程主要测定泥浆的比重、粘度、含砂率、PH值、胶体率等。

大桥专用技术规范要求的泥浆性能指标如下：相对密度范围1.06～1.10，粘度范围18～28s，含砂率范围≤4%，胶体率值＞95%，失水率值≤20ml/30min，泥皮厚≤3mm/30min，静切力1～2.5Pa，PH值9～11。

泥浆配比根据试验确定：施工过程中平均每条桩钻孔过程中加入2～3t纯碱、1～1.5tCMC或按照不同的地质特征，适当的将相应的黏土添加，将不同比重的泥浆制备出来。

而根据施工现场经验表明：除泥浆胶体率指标以外，其他指标均能达到规范要求。其中成孔过程中相对密度在成孔过程中一般为1.15～1.25之间，粘度17～20s左右，PH值9～11，含砂率根据情况采用排砂器进行控制。而终孔指标则要求严格控制相对密度在1.13～1.16之间，相对密度小于1.13则泥浆胶体率很难保证，大于1.16则不利于砼灌注施工；粘度17～20s左右，PH值9～11，含砂率则可控制在0.5%以下更利于砼灌注施工。本桥施工终孔时含砂率基本控制在0.2%泥浆1.08～1.1之间。

图2 泥浆比重及粘度现场检测（1）

图3 泥浆比重及粘度现场检测（2）

2.3 清 孔及成孔质量检测

当钻孔累计进尺达到孔底设计标高后，经监理认可同意后采用气举法反循环开始清孔。清孔时将钻头提高20cm，停下风机，停留一段时间（一般2～3小时），让孔内钻渣沉淀到孔底，再开动风机进行清孔，启动“黑旋风”泥沙分离处理器和风机配合进行清孔至合格，停止清孔约3～4小时，未清出的沉渣再进行二次清孔直至泥浆及含砂率满足要求为止。

在成孔质量检测的过程中，采用超声波检测设备或者是探孔器设备，对钻孔进行全面的智能化测距，确保钻孔的垂直度孔径以及孔深等各项指标满足实际的要求，对于超声波检测仪来说，它主要的构成是主要控制器还有探测仪器，还有计算机等内容。

图4 “黑旋风”泥砂分离处理（1）

图5 “黑旋风”泥砂分离处理（2）

2.4 钢 筋笼制作及下放

在钢筋笼制作的过程中，它主要是采用定位模型制作而成的，它主要是在施工现场进行制作，通过桥墩钢筋笼一次成型之后，分段运输连接。墩钢筋笼按上述工艺分两次完成。

在制作的过程中，主要采用直螺纹套筒连接的方式进行制作，同时为了确保钢筋炉整体的连接度满足实际的要求，需要根据施工现场的空间，采用9米长的钢筋笼进行模具施工，值得注意的是在模具上需要进行施工时，保证每一节的编号需要对应，然后把前几节钢筋笼按节断开移走，将尾节钢筋笼换到第一节位置，在胚模上继续接长加工剩余部分钢筋笼，依此往复直到把整根桩钢筋笼制作完毕。

当模具确定之后，把下料的主钢筋根据设计方案的要求，在模具的第1节位置上摆放，同时对钢筋摆放的位置进行固定，并且加上劲箍，接着把上部分主筋摆放固定在加劲箍上并焊接固定。主定位筋注意第一节钢筋笼前端要用挡板挡住，使前端平齐。待通长胎架上钢筋笼主骨架全部成型后松开直螺纹套筒，将各节钢筋笼分解吊下胎架至指定位置安装螺旋箍筋及声测管。

在钢筋笼内侧将装机监测管均匀的布置在其中，使其能够按照u型的方式进行固定。在施工过程中，当钢筋笼完成制作之后，需要将混凝土圆形保护层绑扎在其中，保证每一个钢筋笼连接顺序，能够连接在一起时期，能够整齐的堆放，以方便后续的使用。值得注意的是，在钢筋笼加工的过程中，需要对它的螺纹连接精度，还有垂直度进行控制，保证钢筋笼能够根据顺序下放，并且在钢筋笼现场对接的时候，要将一段距离为一米的距离错开，使其能够进行整体位置的改变，在操作的时候具体方式如下：

对于第一节桩顶，它的支撑方式采用“米”型的方式进行；二针对后续二至四节的方式，也是采用“米”的方式进行，剩下的是采用“+”支撑；其余节段采用“+”型内撑。施工环节为了能够提高主钢筋的固定位置，对于每一节钢筋笼的顶端，需要采用两条吊排的方式进行吊环处理。考虑到主墩桩基首节钢筋笼较重（长13.5m，重约9.2t）在场地加工时变形较大，因此每节钢筋笼顶节均采用双加径箍筋加劲。

为保证钢筋笼下放时吊装方便，加工时要事先焊接吊环如图所示。

图6 钢筋笼吊环加工设计图（1）

图7 钢筋笼吊环加工设计图（2）

图8 导管水密性实验

图9 导管水密性实验（1）

图10 导管水密性实验（2）

针对制作好的钢筋笼，需要将保护螺牙在没有套的上端保护，并根据要求对其进行分类摆放在进行钢筋笼产品堆放的过程中，需要做好它的距离控制，减少钢筋笼变形的问题出现，同时如果分层堆放的时候，需要在两层堆放的距离上用枕木加垫。

针对于钢筋笼的保护层，它主要是分为两种方法，钢筋桶以下的钢筋笼，主要是采用定制的混凝土垫块进行处理，电块的直径是14mm，厚度为5cm，中间需要直径为14mm的孔径形上穿，从而保证它整体的保护层厚度，能够满足实际的要求。此外在钢筋笼下放安装之前，也需要对其进行保护，保护层的设计要求，需要根据设计方案的内容确定。在实践过程中，当装机成孔验收合格完毕之后，就可以进行钢筋笼的下放施工。

在钢筋笼以及打管下放时间控制的过程中，需要做好以下措施：

由于墩桩基长达到了55米，再进行钢筋，如下放的时候会给成功后灌注混凝土带来不利的影响，所以再进行钢筋笼下放施工之前需要对它的两节顺序进行连接，这样就能够减少下放的时间。同时可以采用垂直起吊的方式，在水平位置上将钢筋笼的两端抬起，然后采用履带副高的方式使其能够在空中转身。下放环节需要根据制作的顺序，由底向上的方法进行安装，在施工的时候需要采用人工的方式进行扭接螺母，下放过程针对每一节的钢筋笼长度，可以采用它旋转的空间时间给灌注清水，以防止整体工程出现变形或者渗漏的情况。

2.5 导 管下放及检测

导管使用的过程中，不管是在使用之前或者是在使用之后的一段时间之内，都需要对导管的抗压强度进行试验，保证它的防水性能是否完好，是否存在老化的情况出现，一般来说要求接水抗压强度不能够低于母材的强度，水压试验的水压强度需要大于1.3倍的水压强度。由公式p=γchcγwhw得水密试验压力为2.3MPa。

导管在栈桥上接成通长（测量整根导管长度以便为后续导管下放施工提供参考数据，防止导管悬空过深或过浅），将导管上下两端的封闭口安装完成之后，就需要连接压浆机，然后就将导管打开，然后进入施工环节。

导管水密性试验合格后使用前应涂油漆、进行编号。导管下放前检查每根导管是否干净、畅通以及止水“O”型密封圈的完好性。下导管时要对导管每一个接头包括胶垫、螺帽上紧程度等都要进行认真检查，同时还必须检查导管内有无突出物，如有则必须清除。

导管安装好后再次进行清孔处理。

当导管下放完成之后，如果沉淀值大于2-5cm那么就需要对其进行二次清孔施工。将长度为42mm的风管在导管的内安装，并且在安装完成之后，在导管顶口的密封位置处，需要及时的将江水管安装，使其能够提高整体导管的高度，3～5m之后再将相关的设备开启处理好孔洞。对于孔底沉淀过厚的情况（如大于2cm），则清孔应分两次进行，即首先导管少安装一接（2.5m），之后安装清孔装置将部分沉淀清除后在接长导管，再进行第二次清孔至设计桩底标高。在进行清孔施工的过程中，导管可能会出现窑洞的情况，这主要是孔径比较大而造成的，所以在实践的过程中需要对导管的孔底位置进行处理，然后再保证它不摇摆的情况下提高空地的承载度的控制力度。同时由于钢筋笼底部布置有声测管，清孔时应注意保护，防止导管来回移动时压坏声测管。

图11 二次清孔施工图（1）

图12 二次清孔施工图（2）

值得注意的是，在进行风管安装的过程中，需要做好相应的保护，减少防风管吊入导管内而进而出现的安全事故问题。

2.6 混 凝土灌注

砼灌注采用以钻机为主，55t履带吊为辅，用履带吊配合首批砼灌注配合进行起重作业，其中钻机负责导管的拆除、漏斗的安拆工作。

二次清孔使孔内沉淀控制在20mm以内的设计规范要求后，拆除清孔装置，安装灌注用储料斗和漏斗（注意储料斗和漏斗之间的相对距离）。采用钢板块件对灌注水下混凝土的堵头进行处理，使其能够形成一个原状形，一般来说，圆板的直径需要控制在33cm，并且下面焊接的三根的钢筋长度需要控制在31cm，值得注意的是在混凝土浇筑之前，需要将堵头板在导管的位置上安放，然后再将两片沥青纸放在堵头板上，使其能够产生密封作用，然后再采用钢丝绳将堵头板吊起来施工。

陆上砼搅拌运输车每车装载量为9m3，约30分钟一车次，为满足桩基混凝土供应至少需配备5台搅拌运输车，砼灌注时罐车直排至喂料斗。

图13 首批混凝土灌注（1）

图14 首批混凝土灌注（2）

首批混凝土埋管深度距离按照设计要求，需要控制在≥1m范围内，混凝土灌注量需要7.0m3，所以，需要使用到的设备有1个4m3的储料斗、1只3m3的漏斗，同时配置灌注平台（马道）1个，钻机提4m3的大斗履带吊提3m3的小斗加上砼罐车的混凝土配合进行首批砼的灌注，要协同配合一气完成。

当第1批混凝土灌注完成之后，混凝土罐车需要直接将混凝土排到漏斗之中，然后通过不断抖动的方式在导管内使其能够注入体内当中。值得注意的是，在整个混凝土灌注的时候，由于导管的混凝土不满，它会含有空气，需要将混凝土慢慢的灌入其中。采用电脑控制的方式对装机混泥土混合料的拌和进行控制，同时在实践的过程中安排具备经验的工作人员对其进行掌控，保证整体工序的开展都满足技术标准的要求，同时在该环节还需要保证混凝土的含气量、温度指标满足实际的要求。

同时在混凝土灌注的环节过程中，需要安排专业的人员对孔山进行测量，同时做好记录，保证每一盘下料的测量数据，还有记录数据能够收集。拆除导管前必须测量准确砼灌注高度，同时每拆管一次前都要同搅拌站砼搅拌方量进行复核，以推算埋管深度是否合理。导管拆除的节数要保证导管埋深在3～6m的范围内。

砼灌注完毕后要及时把储料斗、漏斗和导管冲洗干净，再刷油，以防生锈，此外及时组织劳动力清除桩头表面泥浆、浮渣等。