透水层深基坑桥台基础施工方法的探索和运用

何 必

(四川省交通勘察设计研究院有限公司,四川成都 610017)

1 工程概述

米亚罗中桥位于国道317线汶川至马尔康公路米亚罗镇，全桥为4×16 m预应力混凝土简支空心板桥，桥台为重力式U型桥台，桥梁全长74.06 m，桥梁全宽10.50 m。桥位处于莱苏河和米亚罗冲沟两河汇流处，根据冲刷计算，桥台基础埋置深度为5.5 m。桥位地质以漂卵石土、卵砾石以及粉土质砾石土为主，具有强透水性，由于基础位于流水面以下，基坑排水困难(图1、图2)。

图1 米亚罗中桥全桥总体布置(单位：cm)

图2 米亚罗中桥桥址现场

2 试验研究的意义

米亚罗中桥0#桥台位于莱苏河和米亚罗冲沟两河汇流处，基底深度为常水位以下约5 m，桥台基础以漂卵石土、卵砾石为主，其透水性良好。河床比降较大，水流速度较快。桥台基坑开挖难以成型，基坑排水非常困难，如何解决桥台基础混凝土的浇筑成为0#台施工的关键所在。

3 桥台结构形式的比选

在米亚罗中桥0#桥台施工过程中，针对桥台基础开挖后排水非常困难的情况下，对桥台的结构形式进行了多方案的比选，提出了重力式U型桥台、桩柱式桥台设计方案。

3.1 重力式U型桥台

优点：桥台施工工艺成熟，技术含量较低，工程进度以及工程质量易控制。与路基衔接协调自然，台身前墙防冲刷能力强，保证台后填土路基的稳定性。

缺点：基坑渗水严重，排水非常困难，基础混凝土浇筑困难。

经济性：工程数量、材料单价与施工单位投标清单项一致，工程变更量小。

3.2 桩柱式桥台

优点：桩基础施工方便，基坑水流对工程影响较小。

缺点：在桩基施工完成后，需对桩基础加设L型挡墙进行冲刷防护，挡墙基础的施工将面临重力式桥台基础深水施工的同样问题；与路基的衔接难以协调一致，台背路基压实，特别是盖梁底的压实难以保证。

经济性：工程数量、材料单价与施工单位投标清单项完全不一致，工程变更量较大。

通过桥台施工方案比选，问题主要集中在如何解决结构物水下混凝土施工。借鉴桥梁沉井施工部分工艺，根据实际情况进行改进和运用，提出四侧关模不封底进行沉箱法施工。

4 施工方法的探索

4.1 施工准备

在浇筑米亚罗中桥0#桥台混凝土时，首先应做好详细的施工组织计划。施工准备包括检查，做好材料的储存和堆放，根据实际工程规模检查混凝土的拌合能力、运输机械能力以及混凝土浇筑能力。做好人员(包括施工人员以及管理人员)的配备以及电力供应，以防止外部因素对工程质量的影响。

4.2 基础的筑岛开挖

基础水下混凝土的浇筑，必须保证水下混凝土在浇筑过程中水泥浆不流失，由于桥台处水流速度较快，施工时采用筑岛围堰进行基础的开挖。使桥台基坑内的水保持静水状态。基坑的筑岛高度应比施工时的最高流水位高出0.5 m，以保证基坑内水不流动。筑岛材料采用透水性好，易于压实的碎石土，保证筑岛不被水流冲毁。

由于桥台基础埋置深度较深，常水位线较高，受水流的影响，基坑塌孔时有发生。防止基坑的坍塌造成基坑尺寸的不足，基础开挖时，根据现场实际地质情况，采用扩大开挖，严禁欠挖，必须保证桥台基础的基本尺寸。施工采用桥台扩大基础基底平面和标高的控制，对桥台基坑的四个角点以及中心高程的控制，保证桥台基础尺寸。

4.3 关模

米亚罗中桥0#桥台基础原设计为7.7 m×13.3 m×1.3 m+5.5 m×11.9 m×1.3 m双层C25片石混凝土基础，总方量235 m3。施工时，设计优化为7.7 m×13.3 m×1.3 m双层C30水下混凝土基础，优化后设计混凝土方量：267 m3。施工时采用两层基础一次浇筑。外壁模板采用定型钢模板。施工搭设模板时，采用角钢和钢管内支撑和外支撑，以保证箱体不变形破坏(图3、图4)。

图3 桥台基础关模施工

图4 桥台基础外壁模板搭设

4.4 桥台基础分割

由于桥台基础体积较大，处于两河汇流处，且水位较深，基础以块碎石土为主，透水性良好。基坑水难以排干，在施工单位施工能力有限的条件下，大体积水下混凝土浇筑施工难度较大且质量难以保证。

根据以上具体的施工条件，根据施工单位水下混凝土的拌合和运输能力将基础等分成3×5=15小块，保证每一个混凝土导管浇筑混凝土量进行体积控制。分割沉箱可根据实际的施工条件，采用竹胶板或带肋定型钢模板。由于施工后分割模板不取出，故分割模板还需考虑施工成本，竹胶板造价较低，定型钢模施工成本较高。

4.5 基础的连接

竹胶板分割关模，需设置连接筋，保证基础混凝土浇筑完成后基础的整体性。连接筋采用φ12 mm钢筋，按20 cm间距布设，连接筋长度为60 cm，相邻分隔块两端各30 cm布设。保证混凝土浇筑完成后基础的整体性。竹胶板分割关模施工成本较低，建议采用。

定型钢模分割关模，采用带肋的钢模板，并用φ12 mm钢筋设置拉杆，施工完成后不取出，模板的粗糙面、型钢以及内模板支撑可完全保证基础的整体性。定型钢模板施工成本较高，但施工质量较好(图5、图6)。

图5 桥台基础模板搭设

图6 桥台基础模板体积的分割

4.6 浇筑平台的搭设

在桥台基础关模完成后，进行混凝土浇筑平台的搭设。利用模板支撑以及脚手架进行浇筑平台的搭设，其上铺设人行木板，作混凝土的浇筑的通道及施工平台。待以上程序施工完成，经监理工程师验收后，进行水下混凝土的浇筑。

4.7 水下混凝土的浇筑

水下混凝土浇筑时，应计算好混凝土的方量，以及提管速度的控制，以避免出现夹层等事故的发生。由于桥台扩大基础的深度不同于一般桥梁桩基础的深度，靠水下混凝土自身重力保证其密实度，混凝土材料参照桥梁桩基础水下混凝土的相关规定，混凝土坍落度控制在150～200 mm。灌注水下混凝土时，应根据导管的作用半径来计算导管的间隔和导管的根数。米亚罗中桥0#桥台采用15等分小块，每块混凝土方量为17.8 m3。水下混凝土导管采用300 mm直径，采用15根导管进行水下混凝土的浇筑。建议有条件的情况下最好采用输送泵进行混凝土的输送浇筑。

米亚罗中桥0#桥台基础施工时，水下混凝土导管采用300 mm直径，混凝土罐车每次运送混凝土方量不得小于7 m3。其他工点可根据施工单位混凝土的拌合能力，混凝土罐车的数量以及运距进行综合考虑。目的为保证水下混凝土浇筑的连续性，保证混凝土浇筑质量。

水下混凝土的浇筑可根据桥梁桩基浇筑的施工程序进行，严格控制提管的速度，防止堵管以及由于提管较快引起混凝土夹层和紧缩情况的发生，保证工程施工质量。

基础浇出水面以后可按普通混凝土的浇筑方法进行浇筑，采用振动棒配合混凝土的施工。桥台基础的表面应保持粗糙，可根据台身圬工性质预埋连接石、预埋钢筋或在基础混凝土初凝前进行台身的浇筑，保证基础和台身的整体性，确保台身质量。

5 结论与建议

米亚罗中桥桥台基础的施工，将传统的排干水基坑进行混凝土浇筑优化为在静水状态下进行较大体积混凝土浇筑，解决了山岭重丘区，特别是地震多发地区以块碎石土或漂卵石土为主的地质，结构物基础渗水严重，排水困难，混凝土浇筑困难的常见问题。在加快地震灾区灾后基础设施建设，保证工程质量，加快工程进度，节约工程投资以及确保作业人员施工安全有着重要的意义和作用。