某大橋基礎施工工藝探討

馮東東，王威，劉衛東

（北京市政路橋股份有限公司,北京 100032）

0 引言

基礎部分除兩側橋臺部分采用地下連續墻形成箱型基礎施工外，其余均為φ1.5M全套管鉆孔灌注樁，與基樁比較，連續墻除有較大的剛度外，尚可提供較大的承載力。本文主要探討的即是次橋的連續墻基礎。連續墻位于橋臺腳下，為隔墻箱墻式，寬度120cm，深度為37m；

本工址位于某斷層東側，出露于東側橋臺附近的丘陵地，主要由礫巖夾砂巖及泥巖透鏡體組成；至于橋梁下部兩岸屬沖積平原，西側橋臺位于沖積平原上，主要為卵石、礫石、粉土及中細砂間的泥巖及透鏡體組成。為確認地質情形，施工單位補充鉆探二孔，其結果與原鉆探報告類似，地表下20~25m為卵礫石夾細砂。

由于砂礫石層透水性佳且易于崩坍，開挖后墻體的保護甚為重要。若依一般連續墻的施工方式，導溝應座落在堅實的土壤上，卵礫石夾細砂的土層并不適合。但因該層甚厚，導溝勢必座落于其上；另因地表高程甚高，為28.25m，連續墻頂（含1.2m的劣質混凝土）高程為22.2m，若依一般連續墻的施工方式，導溝頂高程較連續墻頂高50cm~1m，勢必須大開挖，增加成本，且施工場地有易積水及機具、材料上下移動的困擾，權衡得失，決定就現地面構筑導溝，但如此卻增加連續墻施工的困難度。

1 施工機械

以鉆探巖心判斷，卵礫石最大粒徑不過20cm（后實際開挖情形亦如此），且不進入硬巖層，故采用油壓長臂削掘機施工，此機具為國內地下連續墻最常使用的挖掘機具，挖掘深度可達55m，施工時需附掛于履帶式桁架吊車上使用，上下由電力驅動的鋼纜控制，且有油壓驅動的導板修正垂直向及水平向的偏差，使連續墻的開挖精度符合規范要求，本工程垂直精度的要求為1/200，若以橋臺下連續墻為例，墻底的偏差容許值為18.5cm。削掘機的前端設有油壓控制的蛤式抓斗，利用油壓系統使抓斗開合，挖掘取土，斗內有油壓控制的排泥板可將土刮出，若遇黏土，其功能即可發揮[1]。

2 穩定夜技術要求

連續墻開挖時為穩定開挖的溝槽一般均使用穩定液，穩定液面高度維持在地水位2m以上，使其對槽溝墻面有0.2kg/cm2以上的液壓力，最常使用的穩定液為皂土液，施工單位考慮工易性及經濟性選用超泥漿第二代作為本工程的穩定液，經監理單位及業主單位評估其材質可符合施工要求。超泥漿與水拌合后即膨脹（皂土經混合機拌合后24小時才完全膨脹），可提高水的黏滯度，皂土液的作用原理為使開挖面形成一層泥膜，分隔穩定液與土墻，防止穩定液滲入土墻，造成開挖墻面的崩坍；超泥漿作用原理為其滲入并膠結土壤，增加墻體土壤強度。超泥漿穩定液的管理亦較皂土穩定液的管理為單純，僅需檢測比重、PH值、黏滯度及含砂量，而不需檢測濾過度。

3 開挖施工技術重難點分析

3.1 導墻坍塌處理措施

導溝完成后，依照設計要求，叉角及轉角處須施作高壓旋噴樁，因有水密性的考慮，其成份含水玻璃，為了解灌漿壓力、流速、鉆桿提升速度與施工地點地質的關系，確保樁徑能達50cm，正式灌注前曾作3m長試灌樁2支，經挖出檢查，其樁徑約65cm，至于強度經鉆心取6試體作七天強度試驗，介于6~11kg/cm2。因陽角易于崩坍，陰角不易崩坍，規劃的施灌位置僅于陽角，L型及T型轉角灌3支，十字型轉角灌5支，且為使樁體重迭，灌漿間距為40cm；至于樁心與導溝墻的距離，因成形樁的樁徑與地質有關，為免挖掘時觸及成形樁，將已保護的墻體挖除，其距離亦為40cm（試灌樁半徑為32.5cm）。灌漿長度依據設計要求為上部地質較差的10m，深度為25.5m~15.5m，其灌注起始點約于導溝底上方50cm。本工程一開始時施工單位因成本等因素，連續墻施作后，未施作加固部分的溝墻崩坍，并逐漸擴大，造成導溝及表層有傾斜或下沉情形，施工單位雖于未施作單元內導溝表層全面灌漿，即補灌直線部分，但因為時已晚且成形樁強度有限，表層仍有下沉現象，最后施工單位將母單元連續墻的混凝土澆置至導溝底，才解決導溝表層傾斜或下沉的問題[2]。另值得一提的，由開挖后的檢測圖看來，崩坍都于內導溝，外導溝并無崩坍，陰角部分雖無加固灌漿，并無崩坍情形發生。

3.2 導墻槽內水位控制措施

因地水位于地表下5m以下，若導溝內液面在表層下10~30cm，墻面承受0.5kg/cm2的靜水壓力，有助于開挖墻體的穩定。但水頭高亦有壞處，因地質透水性佳，遇孔隙甚大的地質，泥膜仍有不足的處，此時穩定液有逸流的可能，導溝內水頭高，更加速穩定液流失的速度。遇此情況，施工單位采用膨脹纖維防止滲水，膨脹纖維系高壓干燥的原木纖維（尺寸25×60×90cm），遇水即松散，使用時用鏟子將其削成小片，置于導溝旁，先以水將其沖軟，遇到大量滲水時，將膨脹纖維鏟入導溝內，纖維流向滲水處將地層的孔隙阻塞，即可達到防止滲水的功用[3]。

3.3 連續墻墻底灌漿

本工程橋臺承受載重甚大，設計要求連續墻轉角、叉角及每隔3m范圍內須預埋灌漿管，并于混凝土澆置后24~48小時施作高壓水泥灌漿補強，期間灌漿壓力應達7MPa，如灌漿量已達20m3而壓力仍未達7MPa時，應停止灌漿并以清水清洗灌漿管等候12~72小時后再行灌漿，其灌漿壓力至少須達4MPa，否則應重復上述步驟至少一次方可停止灌漿[4]。

連續墻底灌漿的配管需考慮連續墻單元的分割及避開完整性試驗預埋管及特密管。墻底灌漿管上下均為鐵管，中央為PVC管。上管7m為鐵管的原因為上層屬空打部分，無鋼筋籠可供固定，故采剛性較佳的鐵管取代PVC管；下節則因水平管位于鋼筋籠下20cm，鋼筋籠下放時恐撞擊溝槽底部，故采用鐵管，鐵管每側留5開孔，外部并用橡膠包覆，避免沉泥等進入，灌漿時因內壓較大，水泥漿由孔內擠出，墻底灌漿的水泥漿配比為20m3水加400kg水泥。連續墻灌漿過程，僅于西側發現灌漿20m3時壓力不足，經補灌一次，壓力達4MPa。其余單元灌漿流量達20m3時，灌漿壓力為7.4~7.8MPa，另墻底灌漿實際均于澆注完成后24小時進行。

4 鋼筋籠的吊放及續接

作為擋土設施用的連續墻，因要抵擋開挖后土壤的側壓力，配筋量較大，尤其是在市區內構筑連續墻，因地表土壤為黏土等軟弱地層，側壓力更大，配筋量相當可觀[5]。本工程連續墻作基礎使用，使用鋼筋量不大，主筋不過#8@15cm，與地鐵項目動輒采用#10、#12鋼筋大不相同，故鋼筋籠的重量不算重，經核算3m寬的母單元（含兩端端板外的主副筋各1m）每節鋼筋籠重量不過8t，本工程鋼筋籠吊裝的問題在單元形狀復雜，鋼筋籠二側重量可能不同，承商采用100t履帶式吊車，并以8點吊法吊放鋼筋籠，確保二側起吊高度相同，所謂8點吊法是以吊車的主吊鋼纜吊型鋼（H350，3.5m長），型鋼下固定二蹄形吊具，每一吊具下接一鋼纜，一端以吊具固定于鋼筋籠的頂部上層，一端固定于鋼筋籠頂部下層，二鋼纜為等長，使二側鋼筋籠的起吊高度相同，采用型鋼的原因為避免起吊時鋼筋籠受擠壓變形[6]。

吊車的副吊型鋼下接二定滑輪，滑輪上鋼纜一端固定于鋼筋籠上層，一端固定于下層，二滑輪下鋼纜與主吊相同為等長，不同處為其鋼纜較長（26m）且其兩端并不固定在鋼筋籠的同一斷面上，另因起吊時副吊為輔助主吊將鋼筋籠立起，主吊與副吊須同時作用，至鋼筋籠約45度時，放松副吊鋼纜，完全由主吊施力。因主吊于鋼筋籠上有4吊點，副吊亦有4吊點，故稱8點吊法。鋼筋籠上的吊點不論主副吊作用均須以中拉吊點筋補強。本連續墻因須作完整性試驗及墻底灌漿，故鋼筋籠續接時尚須續接完整性預埋管及墻底灌漿管，因該等管為固定于上下層支撐鋼筋上，固定時即須注意上下節管有否在同一位置，所采用的管于續接處皆為PVC管，續接時必須以膠合劑膠合。上下節鋼筋籠焊接完成且預埋管續接完成，鋼筋籠即可下放至溝槽底，母接頭為防止漏漿，端板必須插入溝槽底，插入為利用吊車及鋼筋籠的自重，且此動作須嘗試多次，直到鋼筋籠的高程及位置與設計相符，上節鋼筋才可用吊筋固定于導溝鋪面上，此時吊放鋼筋籠的動作才算完成[7]。

5 結語

橋臺因導溝表層下6m為卵礫石夾細砂，又因連續墻呈格子狀，表層小且不連續，有許多表層傾斜下沉，期間施工單位用許多方式防止，如補灌漿液等。灌注或因攪拌樁的強度不高，無法支撐大的載重，成效不佳，灌混凝土至導溝底為較佳的方式，此可由采此方式施工無下沉，僅有一表層吊起看出，但施工單位考慮混凝土及日后混凝土打除的費用，開始時并不實行，造成許多表層下沉，增加連續墻施工的困難度。