论某高速公路大桥无覆盖层深水桩基施工

万 冰

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

桥梁工程在我国的交通工程建设中具有十分重要的作用，能有效加强各区域的交通联系，而大跨径桥梁施工中经常会遇到跨越河流的情况，因此深水桩基础施工成为目前桥梁建设的关键环节，必须对其施工质量进行严格把控[1-3]。该文针对某高速公路大桥无覆盖层深水桩基施工实践，全方位论述了其施工准备工作，并对其施工中关键环节综合分析，以确保深水桩基础施工的规范化、科学化和系统化，全面促进我国桥梁工程建设的发展。

1 工程概况

某大桥项目，是该高速公路的控制工程。中心桩号为K53+935，跨径为3×30+（70+130+70）+6×30 m。上部结构主要为预应力混凝土T梁+连续钢构结构，下部结构为柱式墩、桩基础。主桥4#、5#墩均位于水库内，河床覆盖层大约l m左右，且河床为微风化白云岩，强度较高。该文以主桥4#墩为例，介绍该大桥无覆盖层深水桩基施工方案。

2 施工环境及水文地质条件

4#、5#墩位于水库主要蓄水区内，在水库泄水时，水流速度大，涨跌变化快，库区水深年均为22 m。受捞沙船捞沙影响，桥位区河床覆盖层主要为粉质黏土、黏土、卵石土、粉砂等，该类土层承载力偏小，分布不均，层厚不一[4-5]。场地地区的年平均降水量1 455.9 mm，水库2—6月为泄水期，水位低，7月至翌年1月为蓄水期，水位高。

3 钻孔桩施工方案

由于该大桥主桥4#、5#墩淹没在水中，设计的施工水位为166.0 m。经研究决定，通过在水中搭设施工平台完成钢管桩施工，先根据钻孔位置埋设钢护筒，然后采用冲击钻清水成孔，通过气举正循环清孔。

3.1 钢栈桥及水中钻孔平台施工方案

钢管桩栈桥及施工平台的施工工艺简单，投入少，施工速度快（栈桥和钢平台施工流程见图1）。该钢栈桥河滩处1#～6#墩、20#～23#墩采用“钓鱼法”工艺进行施工。钢栈桥水中7#～19#墩及钢平台采用吊车上八车道驳船定位钢管桩后抛锚进行施打，船上吊车插打钢管桩见图2。

图1 栈桥和钢平台施工流程示意图

图2 船上吊车插打钢管桩示意图

施打前应根据桩位坐标对钢管柱实施精准定位，施工时应实时监测桩体位置及垂直度，一旦出现偏差应及时采取纠偏措施[6]。但是由于桥位区河床覆盖层很薄，河床基岩强度较高。因此，需要对板凳桩进行水下混凝土加固处理，水上施工平台正面图见图3。

图3 水上施工平台侧正面图

3.2 钢护筒制安

主墩桩基础钢护筒采用壁厚为10 mm、筒径为340 cm的无缝钢板加工而成。钢护筒总体长度为20.03～22.16 m，采用分节焊接拼装，每节长1.5 m，外加水平加劲肋，钢护筒连接位置采用8块规格为30 cm×40 cm的钢板实施焊接加固，水上钻孔平台见图4。

图4 水上钻孔平台平面图

钢护筒在钻孔平台上进行接长逐节下放。吊车配合每节连接好后进行下放。因河床覆盖层很浅，待钢护筒精准下放着床后，采用120 t震动锤将钢护筒施打至设计高程，施打时应实时监测钢护筒垂直情况，并及时调控。待钢护筒安装完毕后，应再次对桩位实施测量，若存在偏差应及时采取纠偏措施，同时应及时对标高进行测定，以保证护筒深度[7]。

3.3 水下封底混凝土

由于桥位区4#、5#墩覆盖层很浅，钢护筒落在河床基岩上，致使钢管桩无法插打入岩层，不能形成稳定结构，为保证钻孔施工过程中施工平台和钢护筒的稳定，需在护筒安装后浇筑长12.8 m、宽28.6 m、高1.5 m的C35封底混凝土。

在水下封底混凝土承台模板安装完毕后，由潜水员先下水使用吸泥机将承台内河床上的卵石、淤泥清除干净，增强封底混凝土与河床基岩的联结[8]。浇筑完毕的封底混凝土起到保持护筒内泥浆高度，连接钢护筒、钢管桩的作用。

为防止封底混凝土在钻孔施工时震动开裂，在封底混凝土浇筑时在钢护筒四周安装压浆管备用。封底混凝土浇筑前在钢护筒底部开孔以保证钢护筒内混凝土与承台混凝土同样高度。

3.4 钻孔施工

根据桩基直径、嵌岩深度和基岩的强度，施工时采用冲击钻钻机成孔。考虑到相邻桩基施工时相互影响，每个施工平台配备两台冲击钻，四个主墩错开施工。钻孔施工示意见图5。

图5 钻孔施工示意图

（1）采用全站仪配合，精准定位钻机，使桩体中心与锤中心完全重合，以有效确保钻孔垂直度。

（2）钻孔施工过程中采用优质黄土进行浮渣。由于该大桥位于岩溶区，无覆盖层，裂隙发育，水头无法保证。为保证钻渣的排出，采用导管空压机气举排渣，每打入1～2 m排渣一次，排渣后倒入黄土6～8 m3继续钻进。

（3）钻孔施工时应持续作业，不得中断。

（4）钻孔施工时，应对钻孔情况进行详细记录，实时观察钻渣情况，结合钻渣分析地质状况，采用标准深度测量绳对钻孔深度实时测量，做好记录。

（5）清孔：钻孔深度达到设计深度，应对钻孔深度、直径、型号及垂直度实施全面检查，成孔质量满足规范要求后方可进行下一步。质量达标后打开钢护筒上的补水孔，同时利用气举循环系统将桩底的泥浆吹除干净。再利用空压机、导管、补水孔进行气举正循环清孔，保证沉渣厚度达到设计和规范要求[9]。

（6）使用吊车配合安装钢筋笼与声测管，安装过程中要保证垂直度，钢筋笼的中心线要和桩基中心线保持一致。

（7）钢筋笼安装到位后采用刚性导管法灌注水下混凝土，灌注时应指派专人对导管埋置深度实施监测，并详细记录灌注情况。

4 施工难点及控制重点

（1）由于施工区域位于拓溪水库内，在施工平台上进行钻孔作业首先要解决的是电力问题。通过在钢便桥上铺设施工电缆，与安置在桥头位置的变电箱连接高压电，为钻孔施工提供电力。另外，桥头的变电箱棚内还安放了两台300 kW的发电机，如果遇到高压电停电情况，可以使用发电机来保证钻孔施工正常进行。

（2）利用全站仪对钻孔桩实施桩位检测，检测后保证桩位中线及高程偏差满足规范及设计要求。同时，通过轴线挂线对桩基础纵、横向位置偏差实施检测。桩位控制点应采取必要的保护措施，在桩基四周均匀布设四个定位控制桩，并进行钻孔的标高测量[10]。

（3）拓溪水库为附近部分居民的主要生活用水来源。在进行钻孔施工时，为保证水库内水质不受到污染，在施工平台上设置泥浆循环池用于泥浆的沉淀。清孔采用气举正循环进行清孔（见图6），导管顶口接桥面自制钢箱，清孔时，附着在护筒壁的泥浆应清洗干净。

图6 气举正循环清孔示意图

（4）钢筋笼安装时，吊点设置合理，垂直度满足要求，正对孔位，平稳下放，防止触碰孔壁，若存在下沉困难，应及时查找原因，待处理完毕后再进行下放。

5 结论

采用水上钻孔平台施工方案，科学高效地实现了该大桥深水无覆盖层桩基施工，施工质量、安全、进度等各方面均满足要求，为无覆盖层、河床基岩较高、水位较深桥梁工程桩基施工提供了技术经验。此外，钢便桥+施工平台在进行主墩下构、上构施工时也能提供很大作用，方便施工材料、设备运输以及混凝土浇筑。