大跨徑鋼管拱橋地下連續墻施工質量監理探討

覃艷洲，禤立海，陳泓宇

(廣西桂通工程管理集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

近年來，地下連續墻憑借剛度大、整體性好、防滲性效果強、施工過程中噪聲小和占地少等諸多優勢，在我國房建、軌道交通和橋梁建設等土木工程領域發展迅速且應用廣泛[1-2]。本文以廣西平南三橋為例，借鑒了以往的研究成果或施工經驗[3-7]，對該橋地下連續墻基礎施工監理進行探討，在工作中，大跨徑鋼管拱橋基礎工程的施工質量，將直接決定該結構橋梁的結構安全和使用壽命，因此，工程監理中，如何對地下連續墻、墻內卵石持力層注漿加固基礎施工過程質量進行有效控制至關重要。

1 工程概況

平南三橋是廣西荔浦至玉林高速公路平南互通連接線上跨越潯江的一座特大橋，大橋全長1 035 m，主橋為跨徑575 m(凈跨徑548 m)中承式鋼管混凝土結構拱橋，引橋為預應力混凝土連續箱梁橋。主橋南岸基礎為分離式擴大基礎，北岸基礎為地下連續墻基礎(見圖1)。

圖1 平南三橋總體布置示意圖(cm)

北岸地下連續墻基礎設計為C35鋼筋混凝土環形結構，外徑為60.0 m，墻身厚度為1.2 m，墻身高度按不等高設計為29～35 m，嵌入中風化泥灰巖≥4.0 m，拱座底板設在環形墻內經注漿加固的卵石層上(見圖2)。

圖2 北岸地下連續墻基礎布置示意圖

2 施工工藝技術

2.1 地下連續墻施工

施工工藝流程：槽壁穩定性預處理→導墻施工→成槽施工→鋼筋籠制作安裝→混凝土施工→結束。

2.1.1 槽壁穩定性預處理

北岸地下連續墻基礎地基從上往下依次為軟塑-可塑粉質黏土地層、強透水卵石層、中等發育巖溶中風化泥灰巖層等。為保證地下連續墻成槽施工時的槽壁穩定，避免護壁泥漿出現漏漿造成塌孔及卡鉆等情況，對軟弱粉質黏土層采用水泥攪拌樁“兩噴四攪”固結工藝，巖溶采用沖擊鉆孔填充工藝進行預處理。

2.1.2 導墻施工

導墻外徑為63.2 m、內徑為54.4 m，共劃分為8個施工段，每段弦長24.39 m，分段位置與墻身槽段接頭錯開50 cm，按照分段跳挖方式進行施工(見圖3)。

圖3 導墻節段劃分及施工順序示意圖

導墻施工采用挖掘機開挖導墻分段溝槽，人工修整、清底、整平、夯填；完成一段溝槽開挖后，安裝鋼筋，架立模板，澆筑混凝土，養護；待混凝土強度達到設計強度70%以上拆模，拆模后及時加設上下兩層對口撐。

2.1.3 成槽施工

地下連續墻成槽施工劃分為Ⅰ期槽、Ⅱ期槽兩種，各為20個，共40個槽段。其中Ⅰ期槽軸線長度為6.942 m，Ⅱ期槽軸線長度為2.8 m；Ⅰ期槽、Ⅱ期槽在軸線位置的搭接厚度為25 cm，合龍段設在最后施工的Ⅱ期槽(見圖4)。

圖4 地下連續墻槽段劃分示意圖

Ⅰ期槽施工：施工區域覆蓋層主要為粉質黏土層和卵石層，采用抓斗挖掘機“三抓成槽法”進行施工，即先挖兩側主孔、再挖中間副孔成槽。先用挖掘機將槽段開挖至導墻頂面以下3.0～3.5 m深度位置，以便抓斗進入工作位置，之后用抓斗挖掘機開挖至設計槽底高程。施工過程中，對卵石層用循環加重泥漿護壁、高黏泥漿清除大顆粒沉渣。

Ⅱ期槽施工：施工區域覆蓋層為粉質黏土層、卵石層、泥灰巖層，采用銑槽機“一銑成槽法”進行施工。將銑槽機垂直對準孔位緩慢入槽切削，將土體或巖體切割成碎塊(包括銑接頭銑掉的混凝土碎塊)與護壁泥漿混合，由銑槽機內的離心泵反循環抽出槽外，直至切削到設計槽底高程。施工過程中，隨開挖連續不斷向槽內補充泥漿并保持其液面高度，用以護壁和清除銑渣。另外，采用銑接法銑掉Ⅰ期槽端頭的部分混凝土形成的鋸齒形搭接。成槽工藝如圖5所示。

圖5 成槽施工工藝示意圖

2.1.4 鋼筋籠制作及下設

鋼筋籠制作：鋼筋籠在胎架上不分節段整體加工成型，最大重量為35.45 t，最大長度為37.15 m。豎向主筋連接采用直螺紋機械接頭連接，主筋與籠體四周棱邊橫筋及各加強筋的交叉點處全部焊接，在鋼筋籠兩外側縱向焊接五列、每列間距為5.0 m的凸型鋼片定位塊。在Ⅰ期槽段鋼筋籠兩端面縱向每隔5.0 m安裝φ315 mm的PVC管定位架裝置。為滿足吊裝要求，在鋼筋籠上設置主吊吊點和副吊吊點，水平吊點均設置在主筋上并各用四根抗剪鋼筋予以加固，鋼筋籠頂部主吊點采用加強鋼板制作。

鋼筋籠吊裝下設：鋼筋籠吊裝下設配備1臺180 t履帶吊為主吊，1臺80 t履帶吊為空中翻轉之用。主、副吊具均采用“鋼扁擔”起吊架，配置滑輪自動平衡重心裝置。

2.1.5 混凝土施工

混凝土在拌和站進行集中拌制，混凝土攪拌車運送至施工現場，經過料斗和導管進倉入槽。灌注混凝土導管采用φ280 mm鋼管，均布置在槽段中軸線上。其中，Ⅰ期槽布置2根導管，導管距端壁為1.5 m，導管中心間距≤4 m；Ⅱ期槽布置1根導管，導管距端壁為1.5 m。導管底端均距槽底15～25 cm。終灌高程高于設計高程50 cm以上。

2.2 卵石層注漿二期加固

地連墻施工完成后，采用袖閥管注漿施工工藝，用水泥漿液、套殼料對墻內閉圈范圍的卵石層進行靜壓注漿封底止水(見圖6)。

圖6 袖閥管法注漿工藝示意圖

在注漿平臺劃分A～G共7個施工區，梅花形布置647個注漿孔位，孔間距為2.0 m，漿液擴散半徑為1.2 m，深度為卵石層頂部至其下巖層面以下1.0 m范圍，由四周逐漸向中心跳孔注漿。

3 工程質量監理

3.1 地下連續墻施工控制

3.1.1 槽壁穩定性預處理控制

水泥攪拌樁施工控制：施工前，復核孔位測量放樣，檢查水泥漿水灰比；施工過程中，檢查施工順序、導向架垂直度、下沉與提升速度，樁底壓漿攪拌壓漿量、壓力及持續時間等。水泥漿水灰比為0.6，槽壁兩側孔位對稱跳孔施工，導向架垂直度≤1/150，下沉速度為1 m/min，提升速度為0.4～0.6 m/min，樁底壓漿時壓漿量>28 L/min、壓力>0.4 MPa，樁底攪拌時間第一次為20～30 s，第二次為15～20 s。

巖溶處理控制：對不同洞高、形狀、充填狀態的溶洞，檢查孔位布置，選用適合的填充材料及施工工藝方法，重點對填充效果進行檢查。如中小型溶洞填充后成槽仍無法正常掘進時，采用拋填片石進行填充；超大型溶洞灌注低強度不擴散混凝土時，應擴大處理范圍，如填充后成槽時仍出現泥漿面極不穩定或突然漏漿，可采用注漿加固槽壁等措施。

3.1.2 成槽施工控制

導墻施工控制：復核平面位置測量放樣，檢查鋼筋安裝、模板架立、混凝土澆筑及振搗、分段接頭處理、墻后回填以及對口撐設置等。導墻與地下連續墻的平面軸線放樣偏差應≤10 mm，分段接頭與墻身槽段接頭位置應錯開50 cm；導墻基坑開挖按分段跳挖方式施工，導墻的內側面應垂直，頂面應水平，分段接頭應密實不滲漏水，墻后回填夯填應密實；內、外側墻面間距分別控制在-5 mm、+20 mm；頂面高程偏差控制在±10 mm。

Ⅰ期槽段開挖控制：復核分段標記線測量放樣，檢查導墻下開挖槽口、抓斗挖槽的寬度、深度及垂直度，以及槽底沉渣厚度是否符合要求等。槽段寬度放樣誤差在±2 cm范圍內，開挖槽段寬度≥設計值、垂直度偏差≤1/400、深度≥設計值，槽底沉渣厚度≤5 cm。另外，施工過程中還應注意混凝土繞流給后開槽段的挖槽施工帶來的影響，近槽底時放緩掘進速度防止超挖，全過程保持泥漿正常循環以確保槽壁穩定等。

Ⅱ期槽段開挖控制：復核分段標記線測量放樣，檢查銑槽機入槽切削前后導向定位架的位置、垂直度及其開挖寬度、深度，以及銑接頭銑削施工是否符合要求等。銑槽機應垂直槽段對準孔位入槽切削，發現垂直度偏斜時及時采取糾偏調整措施，成槽全過程應保證連續不斷向槽內供給新鮮泥漿防止槽壁坍塌；銑接頭施工時先采用大扭矩低轉速，銑削至一定深度，導向穩定后再加快銑削速度，避免因開孔過快形成偏斜給后續的施工增加難度。

泥漿護壁及清除沉渣控制：成槽施工前，檢查泥漿制備及循環系統；成槽過程中，檢查泥漿性能指標、槽孔內泥漿面和護壁、清除沉渣效果。對卵石層采用加重泥漿護壁預防塌孔，同時用高黏泥漿清除大顆粒沉渣；始終保持泥漿面不低于導墻頂面以下30 cm且高于地下水位0.5 m以上，循環泥漿性能較差時，應優先排出廢漿并補充基漿；針對塌孔情況需要調整泥漿性能時，可加膨潤土或CMC或堿提高黏度，或加水降低泥漿黏度；卵石層成槽時添加重晶石或加重晶石及膨潤土提高泥漿的比重，失水率減少時加膨潤土和CMC。

3.1.3 鋼筋籠制安控制

鋼筋籠制作控制：對鋼筋、鋼板等原材料和焊接材料進行抽檢；查驗鋼筋籠的骨架長寬、鋼筋間距、鋼筋骨架垂直度、保護層設置、機械連接及焊接、預埋件數量及中心位置和籠體清潔度等；重點檢查控制骨架長寬、保護層設置、機械連接及焊接。

鋼筋籠下設控制：鋼筋籠下設前，先檢查槽段成槽的槽形，確保順利下設鋼筋籠，避免鋼筋籠出現無法下設或刮槽現象；鋼筋籠下設接近預定高程時，檢查籠體的平面位置及擱置固定情況。

3.1.4 混凝土施工控制

對原材料質量進行抽檢和見證送檢；檢查混凝土拌制的施工配合比，灌注導管的水密承壓及接頭抗拉性能，混凝土出廠、灌注前坍落度及擴展度并抽樣制作試件，還要檢查導管布置和安放，清孔后的泥漿濃度、沉渣厚度，灌注過程的槽內混凝土面等。原材料質量應符合相關規范要求，導管水密試驗壓力為最大孔深靜水壓強的1.3倍，不小于承受灌注混凝土時最大內壓的1.3倍，導管下放時其距槽底為15～25 cm。清孔后的泥漿濃度、沉渣厚度應滿足規范要求，灌注混凝土過程應連續，Ⅰ期槽各導管均勻進料等。

3.2 墻內卵石層注漿施工控制

施工前檢查：主要復核注漿孔位的測量放樣，檢查水泥漿液、套殼料制備，鉆機安裝的垂直度等。水泥漿液配合比為水∶水泥=1∶1，套殼料配合比為水泥∶膨潤土∶水=1∶0.15∶0.22。

鉆進注漿過程控制：檢查鉆機垂直度、記錄地質情況及孔深，孔內套殼料的澆筑及養護，注漿芯管安裝，開環注漿等。每鉆進1.0 m記錄一次地質情況及孔深；鉆孔至設計高程時清孔符合要求后才能下放袖閥管；孔內套殼料澆筑應自下而上灌注并在距孔口1.5 m時停止，養護3 d后才能安裝注漿芯管，記錄芯管下放長度；開環注漿時工作壓力止漿塞控制在1.0～1.5 MPa、注漿孔口控制在0.7～1.0 MPa，符合終壓標準后方可終止注漿。

卵石層注漿密實性、均勻性判定：密實性是通過觀察區域地表是否發生明顯隆起且隆起達到最大并穩定時進行判定；均勻性是通過觀察地下水位是否發生明顯下降且降至中風化巖層頂面高程并穩定時進行判定。

3.3 質量監理效果

對Ⅰ期槽、Ⅱ期槽共40段地下連續墻的成槽、鋼筋籠制作安裝、墻體進行檢測，實測項目合格率均為100%，質量評定為合格。

采用重型動力觸探試驗和淺層平板靜載荷試驗兩種方法對注漿加固卵石層進行檢測，檢測結果為：地基承載力為582.00 kPa，地基承載力特征值為767.00 kPa，符合設計要求。

4 結語

大跨徑鋼管拱橋基礎工程質量決定該結構橋梁的結構安全和使用壽命。本文通過采取各監理措施，對平南三橋地下連續墻的槽壁穩定性預處理、成槽、鋼筋籠制作安裝、墻體混凝土施工和卵石持力層注漿加固施工進行全程質量控制，確保了橋梁基礎工程質量，為后續施工奠定了堅實基礎，證明監理措施有效、工作成績顯著。