茅草灣大橋1～3#墩偏位處治橋梁樁基施工技術(shù)探討

貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 / 梁康

引言

樁基是橋梁的基礎(chǔ)，承受上部結(jié)構(gòu)傳來的全部荷載，并把它們和下部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基。樁基工程的施工質(zhì)量影響著橋梁的結(jié)構(gòu)安全，是決定橋梁建設(shè)成敗的重要因素。

一、 工程概況

茅草灣大橋第一聯(lián)橋梁形式：上部結(jié)構(gòu)：3m×40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，簡支，連續(xù)結(jié)構(gòu)。左幅0號橋臺(tái)高度為4.2米，右幅0號橋臺(tái)高度為5.2米。U型平臺(tái)用于擴(kuò)大基礎(chǔ)。左幅1號墩平均墩高為11.88米，樁長15米，右幅 1 號墩平均墩高8.53米，樁長15米。左幅2號墩平均墩高為3.58米，樁長20米，右幅2號墩采用樁柱一體式樁基，樁長16米。左幅3號墩采用樁柱一體式樁基，樁長18米，右幅3號墩采用樁柱一體式樁基，樁長11米。

滑坡處治設(shè)計(jì)采用6根30m及3根35m深層泄水孔釋放橋位區(qū)域地下水，左幅1#墩左側(cè)增設(shè)3根22m抗滑樁，左幅2#墩左側(cè)增設(shè)4根22m抗滑樁，局部清方減載。茅草灣大橋橋梁處治：左幅1#墩增設(shè)4根樁基，厚4米H型承臺(tái)包裹原地系梁及墩柱進(jìn)行基礎(chǔ)加固；2#墩增設(shè)6根樁基為群樁基礎(chǔ)，搭設(shè)臨時(shí)支撐，更換部分墩柱及樁基，保留原蓋梁。T梁采用頂推復(fù)位工藝糾正，更換橋梁支座。

二、 橋梁樁基施工

根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，左幅1#墩增設(shè)4根樁基，樁徑1.8m，樁長25m，分2批次開挖，開挖澆筑 1#、4#樁基→開挖澆筑2#、3#樁基。左右幅2#墩增設(shè)6根樁基，樁徑1.5m，樁長25m；分2批次開挖，開挖澆筑 1#、3#、5#樁基→開挖澆筑2#、4#、6#樁基。

據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地形、地質(zhì)情況，軟土部分樁基采取人工挖孔，孤石、中風(fēng)化等地質(zhì)人工難以施工部分，采取水磨鉆施工工藝。在水磨鉆施工前先用挖掘機(jī)及人工將土層和強(qiáng)風(fēng)化層清理，遇堅(jiān)硬巖層方采用水磨鉆。

具體流程為：場地平整→測量定位→場地硬化處理→孔口段開挖及澆筑混凝土護(hù)壁→施工井架、孔邊圍欄安裝→卷揚(yáng)機(jī)安裝及相關(guān)設(shè)備就位。

（一）孔口防護(hù)施工

鎖口混凝土施工后，將高程引到鎖扣頂面上，用以控制樁底標(biāo)高和復(fù)核樁的中心位置。如有偏差，必須在第一段混凝土澆筑前進(jìn)行調(diào)整，通過護(hù)壁的精準(zhǔn)控制，以確保樁中心的準(zhǔn)確位置。利用膨脹螺栓將孔口鋼護(hù)欄錨固在鎖口混凝土中。鋼護(hù)欄高度為1.2m，鋼護(hù)欄將孔口四周圍蔽，在其中一側(cè)預(yù)留門道以便施工工人進(jìn)出及出渣。

孔樁未施工時(shí)孔口采用焊接鋼筋網(wǎng)覆蓋，焊接鋼筋網(wǎng)采用直徑18mm圓鋼焊制，網(wǎng)眼尺寸10m×10cm，鋼筋網(wǎng)片尺寸在孔樁直徑基礎(chǔ)上加大20cm。

施工場地必須用混凝土硬化，根據(jù)周圍低、高中心的原則進(jìn)行硬化，表面排水坡度不小于1.5%。現(xiàn)場周圍應(yīng)設(shè)有排水溝。排水溝底部抹不小于5cm厚M7.5砂漿。

人工開挖時(shí)應(yīng)進(jìn)行連續(xù)通風(fēng)，通風(fēng)使用鼓風(fēng)機(jī)通過內(nèi)徑25mm風(fēng)管向井下送風(fēng)，人工下孔前，先通風(fēng)，再檢查空氣質(zhì)量，滿足要求后再施工，施工過程中堅(jiān)持動(dòng)態(tài)檢測孔內(nèi)空氣質(zhì)量。

（二）開挖

開挖樁孔應(yīng)從上到下分層開挖，在中間部分開挖土方，然后擴(kuò)大至周圍區(qū)域，有效控制樁孔的截面尺寸。第一段開挖完成后，安裝模板應(yīng)預(yù)留出原地面30cm以上。然后在外側(cè)四周支模做鎖扣。保證鎖口鋼筋混凝土厚度不小于30cm，各段根據(jù)土壤質(zhì)量和設(shè)計(jì)要求確定開挖高度，一般為0.5m-1m，最大不得超過1米。

（三）護(hù)壁施工

泥巖地層，采取人工挖孔，為防止樁孔壁坍塌，確保安全施工，成孔必須設(shè)置護(hù)壁，混凝土壁厚和強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，護(hù)壁模板與卡尺、緊固件連接，采用槽鋼或角鋼作為內(nèi)支撐，頂緊模板，防止模板變形。

護(hù)壁模板安裝完成經(jīng)檢測驗(yàn)收后，應(yīng)立即澆筑。護(hù)壁保護(hù)厚度為20cm，采用人工澆筑，人工搗實(shí)。

砂巖地層采用水磨鉆工藝，工地試驗(yàn)室每個(gè)工作班對水磨鉆芯樣隨機(jī)抽樣進(jìn)行軸心抗壓強(qiáng)度、飽和后軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對于軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到5MPa，且軟化系數(shù)不小于0.75的地層，不施作護(hù)壁。反之，則對孔壁周圍采用人工鑿除20cm，施作孔樁護(hù)壁，并確保與上一節(jié)段護(hù)壁或基巖緊密。

（四）檢查樁位（中心）軸線、標(biāo)高

在地面上設(shè)十字控制網(wǎng)、基準(zhǔn)點(diǎn)，將樁控制軸線、高程設(shè)到第一節(jié)護(hù)壁上，每節(jié)以十字線對中，吊線錘作中心控制，用尺桿找圓周，以基準(zhǔn)點(diǎn)測量孔深。

每節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后，必須將樁位十字軸線和標(biāo)高測設(shè)在護(hù)壁的上口，然后用十字線對中，吊線錘向井底投設(shè)，以半徑尺竿檢查孔壁的垂直平整度，隨之進(jìn)行修整，井深必須以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，逐根進(jìn)行引測，保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

（五）開挖第二節(jié)樁孔土（石）方

從第二節(jié)開始利用提升設(shè)備運(yùn)土（石），采用水磨鉆法施工，準(zhǔn)備工作全部完成后，水鉆開孔沿樁孔四周進(jìn)行，鉆孔直徑15cm，孔深50cm，鉆到深度后，在鉆縫中打入鋼釬，折斷巖芯，下鐵絲套環(huán)取出鉆芯。鉆孔時(shí)向井孔外側(cè)傾斜3o左右，預(yù)留出鉆具的尺寸，保證循環(huán)施工時(shí)孔樁尺寸不變。鉆芯外運(yùn)采用吊斗出渣，卷揚(yáng)機(jī)吊裝吊斗運(yùn)出。

全部鉆孔及取芯施工完成后，使用風(fēng)鉆打孔對剩余的樁芯進(jìn)行破碎，鉆頭直徑25mm，孔間距約50cm，采用圓錐狀鋼釬打入孔中，將樁芯分解成小石塊，裝入吊斗使用卷揚(yáng)機(jī)外運(yùn)。石塊清運(yùn)干凈后繼續(xù)下一輪的水磨鉆施工。

樁孔內(nèi)人員應(yīng)戴好安全帽，系好安全帶，每天澆筑井壁前，采用吊錘法用鋼尺檢查孔的偏位及尺寸，修整孔壁，使上下垂直平順。

先拆第一節(jié)、支第二節(jié)護(hù)壁模板，護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉(zhuǎn)使用，模板上口留出高度為100mm的混凝土澆筑口。

（六）檢查驗(yàn)收

終孔前把孔底清理干凈，要求孔底無積渣，基底平整。然后測出樁的中心點(diǎn)，量好各個(gè)斷面的具體尺寸，并做好記錄。自檢合格后通知監(jiān)理工程師以及設(shè)計(jì)代表，配好儀器設(shè)備，對孔位、孔深、孔徑，豎直度、釬探等進(jìn)行檢查，做好檢查記錄，核對地質(zhì)資料，簽認(rèn)檢查記錄，符合要求后方可進(jìn)行下道工序施工，否則，按監(jiān)理工程師要求整改。

（七）挖孔中的滲水處理

1.滲水水量不大時(shí)

少量滲水時(shí)可以在孔內(nèi)挖小點(diǎn)的集水坑，用吊桶吊出，并觀測滲水的變化，如存在滲水加大的傾向，側(cè)停止施工，分析原因，在不能保證安全的前提下改用鉆孔或沖孔工藝。

2.滲水水量較大時(shí)

若水量較大，可以采取潛水泵抽送，當(dāng)挖到樁底時(shí)，可在樁位的一角挖一個(gè)0.6×0.5×0.5的集水坑，邊施工邊抽水，如同一墩臺(tái)有幾個(gè)樁孔同時(shí)施工，可超前開挖一個(gè)孔，使地下水向超前孔內(nèi)匯集，抽送排向附近溝渠，以達(dá)到降低地下水位目的。

（八）原樁底部位底部孔樁開挖防護(hù)措施

根據(jù)設(shè)計(jì)的地質(zhì)勘探資料，樁基基巖巖是砂巖、泥巖互層，向橫橋向右側(cè)傾角82度，向縱橋向大里程傾角42度。因此，小里程樁基（1-3#）開挖，對原橋梁樁基未造成影響。

對于大里程樁基（4-6#）開挖，可根據(jù)砂巖自身強(qiáng)度進(jìn)行防護(hù)，實(shí)驗(yàn)室每天對水磨鉆芯樣隨機(jī)抽樣進(jìn)行軸心抗壓強(qiáng)度、飽和后軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對于軸心抗壓強(qiáng)度達(dá)到5MPa，且軟化系數(shù)不小于0.75的地層，不施作防護(hù)；反之，則在原樁基方向設(shè)兩組錨桿對地層進(jìn)行加固，采用場200cm?22鋼筋對軟弱地層注漿加固，入射角為30o-45o，間距為40×40m，對于泥巖層，須先支護(hù)后開挖。

根據(jù)孔周圍巖完整情況及孔樁支護(hù)實(shí)際效果，可適當(dāng)調(diào)整錨桿間距±10cm及長度±50cm。地下水根據(jù)發(fā)育情況減小開挖循環(huán)進(jìn)尺，單循環(huán)最大不得超過50cm，加強(qiáng)抽水防止?jié)⒈凇?/p>

（九）樁基開挖控制監(jiān)控量測

橋梁樁基開挖時(shí)，在蓋梁底及原墩柱底均設(shè)觀測點(diǎn)，觀察樁基開挖過程，橋梁變化情況，并按照下列計(jì)算式設(shè)定預(yù)警值，當(dāng)變形接近或達(dá)到預(yù)警值，務(wù)必停止施工，分析清楚原因，找到應(yīng)對措施后，方可繼續(xù)施工。

蓋梁底監(jiān)控點(diǎn)：H為監(jiān)控點(diǎn)至地面高差；墩柱底監(jiān)控點(diǎn)：H為孔樁開挖深度。

監(jiān)控測量頻率：孔樁開挖至原設(shè)計(jì)橋梁樁底上，每天測1次，孔樁開挖至原設(shè)計(jì)橋梁樁底下，每天測2次，早晚各1次，當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變化較大時(shí)，須加強(qiáng)監(jiān)控量測頻率。

三、結(jié)語

人在大自然面前是渺小的，難以阻擋極端的氣候?qū)ξ覀冃量嘟ㄔO(shè)橋梁的破壞；但是人類又是偉大建造者，我們可以應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，加固修復(fù)破壞的橋梁，恢復(fù)橋梁的安全使用功能，降低自然災(zāi)害造成的損失。