淺析G353國道塘埠大橋深水樁施工

宜春市公路管理局 / 王寧輝 陳小龍 江西省宜春市公路管理局橋梁工程局 / 涂文勝

1.工程概況

塘埠大橋全橋長6 0 8 m（跨徑為15*40m）、全橋寬直線段12m（1.75m人行道+8.5m行車道+1.75m人行道),曲線段15m(3.25m人行道+8.5m行車道+3.25m人行道）。樁基礎均為鉆孔灌注嵌巖樁，橋墩深水作業施工，平均水深28m最深處約33m左右，橋墩施工為固定鋼平臺施工作業。橋臺為樁柱式橋臺、橋墩為樁基礎柱式墩，橋墩樁基礎直徑2.2米最長達55.8m，作業平臺至樁底最深處達60米以上，樁基礎均為嵌巖樁，巖性為花崗巖，巖體板結完整。上部結構為40米預應力T梁，全橋共五聯先簡支后連續。全橋共設2道80型、4道160型伸縮縫。塘埠大橋施工鋼棧橋全長555m,橋寬6m，馬道15m*9m,施工鋼平臺15m*6m。

塘埠大橋技術標準：（1）設計公路等級為：二級公路；（2）設計行車速度：60Km/h；（3）設計荷載：公路-Ⅰ級；（4）設計安全等級：一級；（5）設計洪水頻率：1/100；（6）抗震基本烈度：6度；動峰值加速度：0.05g，橋梁抗震設防類別：B類；橋梁抗震措施設防烈度為7度。

2.主要施工方法

塘埠大橋橋墩樁基礎施工采用在固定鋼平臺上沖擊式鉆機成孔，“黑旋風”泥漿處理器清孔。

2.1 樁 底深水密封處理

塘埠大橋橋墩樁基礎均為深水作業，采用固定鋼平臺施工作業，水下密封采用全護筒跟進嵌入巖層至少3米以上，確保樁基施工時密封性良好泥漿不泄漏，全橋28根樁基采用該密封方法施工，密封完好率達到100%。

（1）護筒施工

在鋼平臺上測量放樣定好樁位，安裝好下護筒時的定位導向架保證護筒下放時定位準確，本橋橋墩樁基礎直徑均為2.2米，樁護筒直徑為2.5米，下護筒使用90型振動錘錘擊與河床底巖層緊密結合，護筒下放過程中保證護筒不變形，鋼板采用1.4厘米厚卷制成形。

（2）引孔

護筒下放安裝好后，用直徑2.4米加重錘頭沖擊成孔，沖擊成孔1米后用振動錘錘擊護筒跟進后，再用沖擊錘沖孔依次交替將護筒跟進至泥漿不外泄為止，為確保不漏漿每根樁護筒嵌入巖層至少3米以上，本橋有幾根樁護筒嵌入巖層在6米以上才封堵住泥漿外泄的問題。主要是河床底不平整和有的局部巖層風化程度不一產生。

2.2 樁 基施工

（1）沖擊成孔

護筒密封處理完成后，沖擊錘改為直徑2.2米標準加重錘頭進行沖擊成孔。

（2）泥漿制配

對于鉆孔過程中泥漿質量的控制，建立工地泥漿試驗室是至關重要的，鉆孔過程要有專人24小時值班定時負責泥漿檢測工作，尤其是同一種地質層進入到另外一種地質層的過程中，需要對泥漿的指標進行全面的監控，保證泥漿的整體系數，滿足實際的要求，以確保沖擊時產生的沉渣易順循環泥漿排出。

圖1 鋼護筒定位下放

成孔過程主要測定泥漿的比重、粘度、含砂率、PH值、膠體率等。

大橋專用技術規范要求的泥漿性能指標如下：相對密度范圍1.06～1.10，粘度范圍18～28s，含砂率范圍≤4%，膠體率值＞95%，失水率值≤20ml/30min，泥皮厚≤3mm/30min，靜切力1～2.5Pa，PH值9～11。

泥漿配比根據試驗確定：施工過程中平均每條樁鉆孔過程中加入2～3t純堿、1～1.5tCMC或按照不同的地質特征，適當的將相應的黏土添加，將不同比重的泥漿制備出來。

而根據施工現場經驗表明：除泥漿膠體率指標以外，其他指標均能達到規范要求。其中成孔過程中相對密度在成孔過程中一般為1.15～1.25之間，粘度17～20s左右，PH值9～11，含砂率根據情況采用排砂器進行控制。而終孔指標則要求嚴格控制相對密度在1.13～1.16之間，相對密度小于1.13則泥漿膠體率很難保證，大于1.16則不利于砼灌注施工；粘度17～20s左右，PH值9～11，含砂率則可控制在0.5%以下更利于砼灌注施工。本橋施工終孔時含砂率基本控制在0.2%泥漿1.08～1.1之間。

圖2 泥漿比重及粘度現場檢測（1）

圖3 泥漿比重及粘度現場檢測（2）

2.3 清 孔及成孔質量檢測

當鉆孔累計進尺達到孔底設計標高后，經監理認可同意后采用氣舉法反循環開始清孔。清孔時將鉆頭提高20cm，停下風機，停留一段時間（一般2～3小時），讓孔內鉆渣沉淀到孔底，再開動風機進行清孔，啟動“黑旋風”泥沙分離處理器和風機配合進行清孔至合格，停止清孔約3～4小時，未清出的沉渣再進行二次清孔直至泥漿及含砂率滿足要求為止。

在成孔質量檢測的過程中，采用超聲波檢測設備或者是探孔器設備，對鉆孔進行全面的智能化測距，確保鉆孔的垂直度孔徑以及孔深等各項指標滿足實際的要求，對于超聲波檢測儀來說，它主要的構成是主要控制器還有探測儀器，還有計算機等內容。

圖4 “黑旋風”泥砂分離處理（1）

圖5 “黑旋風”泥砂分離處理（2）

2.4 鋼 筋籠制作及下放

在鋼筋籠制作的過程中，它主要是采用定位模型制作而成的，它主要是在施工現場進行制作，通過橋墩鋼筋籠一次成型之后，分段運輸連接。墩鋼筋籠按上述工藝分兩次完成。

在制作的過程中，主要采用直螺紋套筒連接的方式進行制作，同時為了確保鋼筋爐整體的連接度滿足實際的要求，需要根據施工現場的空間，采用9米長的鋼筋籠進行模具施工，值得注意的是在模具上需要進行施工時，保證每一節的編號需要對應，然后把前幾節鋼筋籠按節斷開移走，將尾節鋼筋籠換到第一節位置，在胚模上繼續接長加工剩余部分鋼筋籠，依此往復直到把整根樁鋼筋籠制作完畢。

當模具確定之后，把下料的主鋼筋根據設計方案的要求，在模具的第1節位置上擺放，同時對鋼筋擺放的位置進行固定，并且加上勁箍，接著把上部分主筋擺放固定在加勁箍上并焊接固定。主定位筋注意第一節鋼筋籠前端要用擋板擋住，使前端平齊。待通長胎架上鋼筋籠主骨架全部成型后松開直螺紋套筒，將各節鋼筋籠分解吊下胎架至指定位置安裝螺旋箍筋及聲測管。

在鋼筋籠內側將裝機監測管均勻的布置在其中，使其能夠按照u型的方式進行固定。在施工過程中，當鋼筋籠完成制作之后，需要將混凝土圓形保護層綁扎在其中，保證每一個鋼筋籠連接順序，能夠連接在一起時期，能夠整齊的堆放，以方便后續的使用。值得注意的是，在鋼筋籠加工的過程中，需要對它的螺紋連接精度，還有垂直度進行控制，保證鋼筋籠能夠根據順序下放，并且在鋼筋籠現場對接的時候，要將一段距離為一米的距離錯開，使其能夠進行整體位置的改變，在操作的時候具體方式如下：

對于第一節樁頂，它的支撐方式采用“米”型的方式進行；二針對后續二至四節的方式，也是采用“米”的方式進行，剩下的是采用“+”支撐；其余節段采用“+”型內撐。施工環節為了能夠提高主鋼筋的固定位置，對于每一節鋼筋籠的頂端，需要采用兩條吊排的方式進行吊環處理。考慮到主墩樁基首節鋼筋籠較重（長13.5m，重約9.2t）在場地加工時變形較大，因此每節鋼筋籠頂節均采用雙加徑箍筋加勁。

為保證鋼筋籠下放時吊裝方便，加工時要事先焊接吊環如圖所示。

圖6 鋼筋籠吊環加工設計圖（1）

圖7 鋼筋籠吊環加工設計圖（2）

圖8 導管水密性實驗

圖9 導管水密性實驗（1）

圖10 導管水密性實驗（2）

針對制作好的鋼筋籠，需要將保護螺牙在沒有套的上端保護，并根據要求對其進行分類擺放在進行鋼筋籠產品堆放的過程中，需要做好它的距離控制，減少鋼筋籠變形的問題出現，同時如果分層堆放的時候，需要在兩層堆放的距離上用枕木加墊。

針對于鋼筋籠的保護層，它主要是分為兩種方法，鋼筋桶以下的鋼筋籠，主要是采用定制的混凝土墊塊進行處理，電塊的直徑是14mm，厚度為5cm，中間需要直徑為14mm的孔徑形上穿，從而保證它整體的保護層厚度，能夠滿足實際的要求。此外在鋼筋籠下放安裝之前，也需要對其進行保護，保護層的設計要求，需要根據設計方案的內容確定。在實踐過程中，當裝機成孔驗收合格完畢之后，就可以進行鋼筋籠的下放施工。

在鋼筋籠以及打管下放時間控制的過程中，需要做好以下措施：

由于墩樁基長達到了55米，再進行鋼筋，如下放的時候會給成功后灌注混凝土帶來不利的影響，所以再進行鋼筋籠下放施工之前需要對它的兩節順序進行連接，這樣就能夠減少下放的時間。同時可以采用垂直起吊的方式，在水平位置上將鋼筋籠的兩端抬起，然后采用履帶副高的方式使其能夠在空中轉身。下放環節需要根據制作的順序，由底向上的方法進行安裝，在施工的時候需要采用人工的方式進行扭接螺母，下放過程針對每一節的鋼筋籠長度，可以采用它旋轉的空間時間給灌注清水，以防止整體工程出現變形或者滲漏的情況。

2.5 導 管下放及檢測

導管使用的過程中，不管是在使用之前或者是在使用之后的一段時間之內，都需要對導管的抗壓強度進行試驗，保證它的防水性能是否完好，是否存在老化的情況出現，一般來說要求接水抗壓強度不能夠低于母材的強度，水壓試驗的水壓強度需要大于1.3倍的水壓強度。由公式p=γchcγwhw得水密試驗壓力為2.3MPa。

導管在棧橋上接成通長（測量整根導管長度以便為后續導管下放施工提供參考數據，防止導管懸空過深或過淺），將導管上下兩端的封閉口安裝完成之后，就需要連接壓漿機，然后就將導管打開，然后進入施工環節。

導管水密性試驗合格后使用前應涂油漆、進行編號。導管下放前檢查每根導管是否干凈、暢通以及止水“O”型密封圈的完好性。下導管時要對導管每一個接頭包括膠墊、螺帽上緊程度等都要進行認真檢查，同時還必須檢查導管內有無突出物，如有則必須清除。

導管安裝好后再次進行清孔處理。

當導管下放完成之后，如果沉淀值大于2-5cm那么就需要對其進行二次清孔施工。將長度為42mm的風管在導管的內安裝，并且在安裝完成之后，在導管頂口的密封位置處，需要及時的將江水管安裝，使其能夠提高整體導管的高度，3～5m之后再將相關的設備開啟處理好孔洞。對于孔底沉淀過厚的情況（如大于2cm），則清孔應分兩次進行，即首先導管少安裝一接（2.5m），之后安裝清孔裝置將部分沉淀清除后在接長導管，再進行第二次清孔至設計樁底標高。在進行清孔施工的過程中，導管可能會出現窯洞的情況，這主要是孔徑比較大而造成的，所以在實踐的過程中需要對導管的孔底位置進行處理，然后再保證它不搖擺的情況下提高空地的承載度的控制力度。同時由于鋼筋籠底部布置有聲測管，清孔時應注意保護，防止導管來回移動時壓壞聲測管。

圖11 二次清孔施工圖（1）

圖12 二次清孔施工圖（2）

值得注意的是，在進行風管安裝的過程中，需要做好相應的保護，減少防風管吊入導管內而進而出現的安全事故問題。

2.6 混 凝土灌注

砼灌注采用以鉆機為主，55t履帶吊為輔，用履帶吊配合首批砼灌注配合進行起重作業，其中鉆機負責導管的拆除、漏斗的安拆工作。

二次清孔使孔內沉淀控制在20mm以內的設計規范要求后，拆除清孔裝置，安裝灌注用儲料斗和漏斗（注意儲料斗和漏斗之間的相對距離）。采用鋼板塊件對灌注水下混凝土的堵頭進行處理，使其能夠形成一個原狀形，一般來說，圓板的直徑需要控制在33cm，并且下面焊接的三根的鋼筋長度需要控制在31cm，值得注意的是在混凝土澆筑之前，需要將堵頭板在導管的位置上安放，然后再將兩片瀝青紙放在堵頭板上，使其能夠產生密封作用，然后再采用鋼絲繩將堵頭板吊起來施工。

陸上砼攪拌運輸車每車裝載量為9m3，約30分鐘一車次，為滿足樁基混凝土供應至少需配備5臺攪拌運輸車，砼灌注時罐車直排至喂料斗。

圖13 首批混凝土灌注（1）

圖14 首批混凝土灌注（2）

首批混凝土埋管深度距離按照設計要求，需要控制在≥1m范圍內，混凝土灌注量需要7.0m3，所以，需要使用到的設備有1個4m3的儲料斗、1只3m3的漏斗，同時配置灌注平臺（馬道）1個，鉆機提4m3的大斗履帶吊提3m3的小斗加上砼罐車的混凝土配合進行首批砼的灌注，要協同配合一氣完成。

當第1批混凝土灌注完成之后，混凝土罐車需要直接將混凝土排到漏斗之中，然后通過不斷抖動的方式在導管內使其能夠注入體內當中。值得注意的是，在整個混凝土灌注的時候，由于導管的混凝土不滿，它會含有空氣，需要將混凝土慢慢的灌入其中。采用電腦控制的方式對裝機混泥土混合料的拌和進行控制，同時在實踐的過程中安排具備經驗的工作人員對其進行掌控，保證整體工序的開展都滿足技術標準的要求，同時在該環節還需要保證混凝土的含氣量、溫度指標滿足實際的要求。

同時在混凝土灌注的環節過程中，需要安排專業的人員對孔山進行測量，同時做好記錄，保證每一盤下料的測量數據，還有記錄數據能夠收集。拆除導管前必須測量準確砼灌注高度，同時每拆管一次前都要同攪拌站砼攪拌方量進行復核，以推算埋管深度是否合理。導管拆除的節數要保證導管埋深在3～6m的范圍內。

砼灌注完畢后要及時把儲料斗、漏斗和導管沖洗干凈，再刷油，以防生銹，此外及時組織勞動力清除樁頭表面泥漿、浮渣等。