桥梁工程超深大直径桩同步施工关键技术

张晓航

中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710000

1 工程概况

某特大桥工程横跨洛旺河峡谷，桥跨布置方案为3×30mT梁+1100m单跨钢桁梁悬索桥+2×30mT梁，其中4#主墩所处位置为峡谷一侧岸坡处，主塔结构中基础部分采用的是承台群桩基础，共设置40根长为65m的φ2.5m摩擦桩（分左右两侧，数量均匀分配），顶部为分离式承台。

2 桥梁超深大直径桩的施工难点及突破思路

大、中跨径桥梁深水桩基是桥梁施工中的重难点内容，其结构形式含承台、等截面、常规直径群桩等。在承台施工中，诸如施工现场的地质条件、环境等多重因素均会带来不同程度的影响，施工进程偏缓慢，易出现桩身缺陷。对于无承台、变截面、大直径空心桩而言，则可以较好地规避前述问题，有利于提高桩基结构的合理性以及抗弯刚度。

对于大直径桩基施工，成孔为关键环节，在孔径逐步增加的情况下，孔壁环拱作用减弱，受多重因素的影响，孔壁的稳定性不足，且在淤泥质沙黏土等特殊的地质条件中体现得更为明显，易诱发孔壁滑塌事故。鉴于此，可采取分段、分级的施工方法，但其护壁难度随之加大，排渣效率偏低。通过聚丙烯酰胺高效油田泥浆的应用，则可以有效改善该问题，为桩基的施工创设更加良好的条件。

在大直径预应力空心桩施工中可以采取埋钻的方法，在大直径压浆混凝土桩施工中则可以采用预埋石料压浆法，均能够较好地规避施工中的质量和安全问题。其中，预制预应力空心桩充分彰显出流程化施工的理念，通过提前预制、现场拼装的方式，减少现场工作量，加强各道工序间的衔接，进而大幅度提高施工效率。

3 成孔方法

在该大桥施工中，4#的主墩桩基为重点内容，该桩基所处深度范围内有较多的堆积体，土质呈松散状，成孔施工方法的选择至关重要，直接关乎最终的施工质量及施工效率。经过试桩，对旋挖钻和人工挖孔两种较为典型的施工方法展开对比分析。试桩结果表明，在旋挖钻施工期间，受现场堆积体土层以及松散土质的影响，加之地下水的作用，可见有较明显的渗水和岩层松软问题，易塌孔，需要根据实际情况及时回填混凝土，通过该混合料的固结作用，提高孔壁的稳定性，但随之带来工期延长的问题，难以满足施工效率要求。

此外，在后续的钢筋笼下放过程中，耗时相对较长，期间岩层易由于渗水而逐步松软，不利于处理工作的顺利开展。相比之下，在人工挖孔施工中，通过施工全过程的强有力管控，可以有效提高抗滑桩的施工效率，平均进尺量可以达到0.7m/d，并且施工过程中的安全隐患较多，有助于增强施工的安全性，对施工质量、施工效率的影响均较小。鉴于此，4#主墩桩基施工选用的是人工挖孔的方法。

4 施工流程

在4#主墩桩基施工中，经过岸坡防护作业后，全面清理施工期间所产生的危岩体，针对坡面稳定性不足的部位，采取型钢+竹跳板相综合的方案。待完成第一轮抗滑桩施工作业后，随着桩身混凝土强度的提高，满足强度要求并且已经形成完整的受力体系后方可正式启动施工。桩基施工遵循的是错台同步开挖的基本原则，首先跳槽开挖其中20个桩孔至3倍桩径，即7.5m，在此基础上进一步开挖其余的桩孔，即20个[1-2]。

5 超深大直径桩同步施工技术要点

孔桩开挖土方施工环节采取的是人工开挖的方法，石方的开挖难度较大，因此采取人工打眼直接爆破的模式，利用人工孔底装渣的方式完成出渣作业。在现场适配足量的手推车，由人工出渣，将其转移至临时出渣点后，进一步启用装载机和挖机，通过两类设备的协同运行，将弃渣转至指定的堆放点。

经过桩孔开挖作业后，进入刷坡和绿化恢复植被施工环节。对于护壁和桩身钢筋，以设计图纸为准，提前在加工房由专员加工成型，利用汽车吊将成型的钢筋笼精准安装到位。桩身施工和护壁均需得到优质混凝土的支持，均由拌和站生产质量达标的材料，根据设计配比选取原材料，经拌和后转至现场灌注施工，全程随拌随用。大直径灌注如图1所示，相关的工作要点如下所述。

图1 大直径灌注

（1）由于开挖具有工作量大、难度高、质量可控性差等局限性，施工现场存在地下水，因此解决地下水的干扰是提高施工质量的关键途径。在现场修筑集水坑，适配潜水泵，利用该装置将水抽干，从而营造“无水”的施工环境。

（2）挖孔深度达到6～10m后，由于深度的增加，桩孔内的不良环境因子随之复杂，空气质量有明显的下降，因此需加强对空气质量的检验。其中，二氧化碳为重点指标，若其浓度超过0.3%，则需要在第一时间通风，直至该物质的浓度降低至许可范围内。随着开挖进程的持续推进，待其达到十余米时，宜采取机械通风的方法，适配大功率送风机和空压机，两者协同作业，实现同步送风。此外，局部地质条件特殊段的施工采用的是浅眼松动爆破法，爆破过程中的破坏力较强，为尽可能减小对周边无关地质的影响，利用微差毫秒雷管爆破时，遵循先中间后周边的原则；若采用单眼爆破法，则需提前做好现场疏散工作，确保孔内无任何人员逗留，周边各项安全防控工作也均落实到位，此后方可正式爆破，完成后必须在保证现场具有安全性的前提下方可继续施工。大直径断面取芯如图2所示。

图2 大直径断面取芯

（3）成孔期间加强排水，修筑排水沟，将赋存在桩孔内的水高效清理干净。为提高排水效率，排水孔需高于孔口5m。

（4）开挖期间产生的土方需随即运至指定堆放场所，孔口周边较为薄弱，要求孔口周边5m范围内不堆积杂物，以免因外部重力作用而导致孔壁失稳、坍塌。出渣时，施工机具所处位置距离孔位需超过5m，不可随意增加孔壁的压力。此外，还需合理规划施工现场作业车辆的通行轨迹，以免对井壁的稳定性带来不良影响。

（5）合理设置主轴线的控制点以及水准点，施工期间加强保护，定期复测。在护圈和第一节护壁成孔后，需在护壁内侧壁上测设桩中心点和标高点，布设护桩，以此作为参考依据，以便精准控制桩位垂直度偏差，提高施工的精准性。在直径检查过程中，较适宜的是采用尺杆找圆周的方法，若实测结果与设计值存在较大的偏差，则需及时纠偏，尽可能减小偏差[3-5]。

（6）挖孔施工过程中存在诸多不可预见的因素，若缺乏及时的分析以及处理，则容易诱发质量问题。对此，需每天记录地质信息，将每米渣样捞出后组织分析，将多项指标的实际值与设计值展开对比分析，若满足要求则可以继续施工，若指标超出许可范围，则需及时将实际情况完整汇报给监理工程师，以便做针对性的分析与处理。若开挖时遇到溶洞等特殊地质条件，设计单位及监理单位的相关人员则需商议，采取针对性的处理措施，尽快将问题解决。

（7）挖孔施工时做好防护工作，结束当班施工后，需盖好孔口，以免外部杂物落入其中。

6 结束语

综上所述，超深大直径桩是桥梁工程施工中的重点内容，其建设水平将直接影响桥梁整体的使用质量及安全。在超深大直径桩施工中，需要从实际情况出发，合理应用施工技术，将监测、质量反馈及控制等相关工作落实到位，切实提高桥梁的施工质量。