高原環境下跨水庫橋梁樁基施工技術探討

摘要 高原環境具有特殊性，如低溫、缺氧、復雜地形地貌以及凍土條件等，給橋梁樁基施工帶來了諸多困難。該文首先分析了高原環境對橋梁樁基施工的具體影響，后結合項目實踐，詳細探討了適應高原環境的樁基施工技術，通過項目案例分析，該文提出的施工技術措施能有效應用于高原環境下跨水庫橋梁樁基施工，且具有良好的應用效果，該項研究成果可為類似工程提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞 高原環境；跨水庫橋梁；樁基施工；技術探討；質量控制

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0050-03

0 引言

隨著我國交通基礎設施建設的不斷推進，橋梁建設在高原地區日益增多。高原環境以其獨特的氣候條件和地質特征，給橋梁樁基施工帶來了諸多困難。特別是在跨水庫橋梁樁基施工中，不僅需要考慮常規環境下的施工問題，還需應對高原環境帶來的特殊挑戰。因此，研究高原環境下跨水庫橋梁樁基施工技術具有重要的現實意義和理論價值。

1 工程概況

1.1 工程基本情況與特點

西南高原地區某項目，項目起終點樁號為K0+000～K15+075.023，路線全長15.061 km，起點與規劃省道相接，終點與國道相接。控制性工程主要為兩隧一橋，即1號隧道長820 m、2號隧道1 635 m，大、中橋6座共441 m，跨庫區特大橋748.06 m。

跨庫區特大橋起點樁號K0+004.470，橋梁止點樁號K0+752.530。跨庫區特大橋起點與縣道平交，布置主跨650 m懸索橋跨庫區，終點與路基相接。跨庫區特大橋主橋為650 m雙塔單跨雙邊箱組合梁（鋼格子梁）懸索橋，主纜跨徑布置：120 m+650 m+115 m=885 m。兩岸錨碇均為隧道錨，索塔基礎均采用樁基礎，主塔樁徑達3.0 m，索塔均為門型鋼筋混凝土結構，左塔身高106 m，右塔身高114 m（均不含塔冠）。起點岸引橋為3×19 m現澆鋼筋混凝土連續箱梁，終點岸引橋為2×20 m現澆鋼筋混凝土連續箱梁，橋臺均采用樁基礎輕型橋臺。

1.2 工程地質與氣候條件

該項目施工區域平均海拔約為3 500 m，冬季持續時間長，每年10月～次年5月為降雪期，最低溫度為-12 ℃。該工程區對應地震基本烈度為Ⅷ度。工區屬典型的構造侵蝕中高山地貌，山高谷深，地勢陡峻，斜坡多基巖出露，巖性以三疊系上統西康群兩河口組中段及上段板巖、變質砂巖為主，跨庫區特大橋橋址位于兩河口庫區，工區范圍內每年最大水位落差約80 m，并且處于庫岸再造階段，橋址附近有多處滑坡體，滑坡產生的波浪較大。

2 高原環境對橋梁樁基施工的影響

2.1 高原地形地貌對樁基施工的影響

（1）高原地形地貌的復雜性使得施工場地的選擇變得尤為重要。在高原地區，地形起伏大，溝壑縱橫，河谷深切，這些因素都限制了施工場地的選擇和布置。

（2）高原地形地貌對樁基施工方法的確定具有重要影響。由于地形地貌的復雜性，需要采用更加靈活和適應性強的施工方法。

（3）高原地形地貌還增加了樁基施工的難度和成本。由于地形起伏大，施工過程中需要克服地形障礙，進行大量的土方開挖和排水工作。同時，高原地區的氣候條件惡劣，施工季節有限，這些因素都增加了施工的難度和成本。

2.2 低溫與凍土對樁基施工的影響

（1）在低溫條件下，混凝土的凝結和硬化速度會顯著減慢，導致施工周期延長。此外，低溫還會使混凝土中的水分結冰，產生體積膨脹，進而引發混凝土的開裂和損傷，可能影響其承載能力和耐久性。

（2）凍土對樁基施工的影響主要體現在施工難度和樁基穩定性兩個方面。在凍土區域，由于土壤中的水分結冰形成冰晶，導致土壤的體積膨脹和強度降低，這使得樁基在凍土中的施工變得更加困難。同時，隨著季節的變化，凍土會發生凍融循環，導致土壤的體積變化和應力重分布，從而影響樁基的承載能力和穩定性[1]。

2.3 高原缺氧對施工人員的影響

（1）高原缺氧對施工人員的生理功能產生負面影響。施工人員可能會出現心率加快、血壓升高、頭暈乏力、呼吸困難等癥狀，嚴重時還可能引發高原病、肺水腫等嚴重疾病。這些生理功能的異常不僅影響其工作效率和安全性，還可能影響施工人員的身體健康。

（2）高原缺氧對施工人員的心理狀態也會產生不良影響。在缺氧環境下，施工人員可能會感到疲勞、焦慮、抑郁等情緒上的變化。這些心理變化不僅會影響施工人員的工作積極性和效率，還可能引發工作失誤和安全事故。

（3）高原缺氧還對施工人員的適應能力和耐力提出了更高要求。在高原環境下，需要施工人員具備較高的身體素質和耐力，同時也需要施工單位加強對工作人員的培訓和體能訓練，提高施工人員的綜合素質和適應能力。

3 跨水庫橋梁樁基施工技術探討

3.1 樁基基本情況

跨庫區特大橋兩岸各塔肢采用4根端承樁，均為鉆孔灌注樁，順橋向2排樁，每排2根，一岸共8根，進場后進行廠區建設、邊坡防護后，開始樁基施工。樁基基本參數如表1所示。

3.2 樁基施工工藝及流程

根據現場實際情況和地形地貌，索塔樁基采用沖孔灌注樁施工工藝，具體施工工藝流程如圖1所示[2]。

3.3 樁基施工關鍵技術分析

3.3.1 測量定位

根據計算復核無誤的坐標控制樁基施工，并按照要求埋設護樁以便施工過程中隨時進行復核。護筒安裝采用十字中心定位法，測量組放出樁位后，鉆機班組在樁位周圍設置4個護樁。

3.3.2 護筒施工

根據該工程地質勘測資料，起點岸承臺底位于卵石層上，采用鋼護筒穿越部分卵石層，以解決卵石層在大直徑（3.0 m）鉆孔樁成孔時的孔壁穩定的問題；所在地村岸承臺底位于強風化板巖上，孔口較為穩定，對孔口放樣后進行清理，澆筑混凝土圈梁以形成護筒，避免施工時雜物墜入孔內[3]。

起點岸鋼護筒采用Q235B厚度為20 mm的鋼板制作，內徑為3.2 m，護筒設計頂標高高于原地面0.2 m，護筒均為施工過程措施用鋼護筒，不參與結構受力。

3.3.3 鉆機安放就位

鉆機擺放前對原地基進行處理。鉆機與底座、底座與平臺桁架間固定牢靠，鉆機對中位置以鉆孔樁設計位置為準，中心允許偏差不得大于2 cm；鉆機臺座傾斜率小于l%。鉆機組裝就位，其底座應水平、穩定，鉆架中心與鉆機轉盤中心的連線應與鉆盤垂直，鉆頭、鉆桿和樁中心在一鉛垂線上，以保證孔位正確，鉆孔順直。

相鄰兩孔不能同時進行鉆孔作業或澆筑混凝土，以免互相干擾。澆筑混凝土完成24 h或混凝土樁的強度達到2.5 MPa后，其鄰孔才能開始鉆孔。

3.3.4 清孔換漿

至終孔高程前15 cm開始調整泥漿指標，終孔后提起鉆頭30～50 cm，繼續在底部攪動泥漿，維持泥漿循環，采取換漿法清孔。隨時測定進、出漿口的泥漿指標，當出漿口的泥漿指標達到要求時，即完成第一次清孔。待鋼筋籠、導管安裝后，重新測量孔底沉淀層厚度，超過5 cm時，通過導管上端輸入新鮮漿液進行二次清孔[4]。具體指標要求如表2所示。

3.3.5 檢孔

成孔后對孔深、傾斜度、孔徑、沉淀厚度等進行檢測。孔底高程的檢測，用校核過后的鋼絲測繩進行檢測，待鉆機位移后，再用鋼絲測繩進行孔深測量。孔徑、孔形和傾斜率采用超聲孔徑側壁儀進行檢測。沉渣厚度采用超聲波沉渣測厚儀進行測定。

3.3.6 下放鋼筋籠

起點岸單樁鋼筋籠長度為42 m，左塔肢自重約25.6 t，右塔肢自重約24.2 t，鋼筋籠內布設5根聲測管，鋼筋籠分5個節段，分別為：9 m+9 m+9 m+9 m+6 m。鋼筋籠在鋼筋廠長線法制造，分節運輸至施工現場。

終點岸單樁鋼筋籠長度為57 m，單個鋼筋籠重量約為：30.7 t，鋼筋籠內布設4根聲測管，鋼筋籠分6個節段，分別為：9 m+9 m+9 m+9 m+9 m+12 m。鋼筋籠在鋼筋廠長線法制造，分節通過纜索運輸系統運輸至施工現場。

（1）鋼筋籠制作：采用專用的鋼筋籠加工模具制作。鋼筋籠加工時，嚴格控制主筋的長度，確保主筋一端與基準面接觸，這樣制作成型后的鋼筋籠主筋間距準確、端頭齊平，有利于滾軋端部及中腰位置設置“加強桿”，以直螺紋接頭連接。鋼筋籠加工完成后，在鋼筋籠兩個端部及中腰部位置設置“加強桿”，以防止吊裝變形。

（2）鋼筋連接：鋼筋籠主筋的連接采用滾軋直螺紋接頭，加強箍筋采用電弧焊接，螺旋箍筋采用搭接。滾軋直螺紋接頭連接采用工作扳手旋轉套筒或鋼筋，使接頭在套筒中央位置頂緊，接頭擰緊后用力矩扳手檢查。

聲測管采用電焊連接，接頭焊好后再在接頭處加焊一個套筒來增強連接處的剛度，在每一節連接完成后在管中加水以檢查焊接的密封性。

（3）鋼筋安裝：鋼筋籠的保護層采用C35混凝土圓餅式滾輪墊塊，圓餅滾輪用12 mm鋼筋綁于主筋上，每2 m高設一層，每層4個。確保鋼筋籠不接觸鋼護筒和孔壁。

3.3.7 成樁施工

（1）導管下放：導管采用直徑φ350 mm、壁厚8 mm的無縫鋼管，標準節3 m，底節4 m，配1 m、1.5 m、0.5 m的短管，用以調節導管的長度及漏斗的高度，連接采用絲扣式連接。

（2）二次清孔：第二次清孔在鋼筋籠及導管安裝后進行，二次清孔的方法仍為換漿法。出漿管為混凝土水下灌注導管，導管頂部需安裝專門的清孔頭帽，使之可以連接出漿管。注意清孔時要補充孔內泥漿，維持孔內水頭高度。二次清孔達到要求后，立即拆除清孔頭帽和高壓風管，進行水下混凝土澆筑作業，其間隔時間越短越好。

（3）混凝土澆筑：按照橋規公式計算首灌需要混凝土量，配置大料斗和正常澆筑小料斗各1個。混凝土灌注設備由1套10 m3集料斗（供澆筑首灌混凝土使用）、1套2～3 m3混凝土澆筑料斗組成。用開球法進行首盤混凝土的灌注。首盤灌注完成后，應連續灌注，并盡可能縮短拆除導管的間隔時間，混凝土灌注過程中，導管埋深控制在2～6 m之間，由專人隨時用測繩進行測量，并嚴格控制混凝土質量，隨時檢查混凝土的坍落度，直至灌注至樁頂。為確保樁頭的質量，樁頂6 m范圍內混凝土采用無水導管法施工工藝進行澆筑[5]。

（4）廢漿處置：廢漿采用壓濾機固液分離，固體能再生利用的進行再生利用，不能再生利用的與渣土采用渣土車運輸的方式運離施工區域至指定地點，液體處理后再生利用。

（5）成樁檢測：采用超聲波法進行檢測，混凝土強度達到設計要求時，給聲測管中注入清水，采用超聲波測試儀，檢測樁體混凝土的內在質量。主墩所有樁基礎均達到I類樁標準。

（6）下一根樁基施工：由于施工平臺與樁基頂標高一致，在下一根樁基施工布置需要注意避讓已經完成的樁基伸入承臺的鋼筋。

4 結語

通過對高原環境下跨水庫橋梁樁基施工技術的深入研究和探討，得出以下結論：首先，高原環境對橋梁樁基施工的影響是多方面的，需要在施工前進行充分的環境評估和技術準備。其次，適應高原環境的樁基施工技術需要綜合考慮地質條件、氣候條件、施工條件等多方面因素，選擇合適的施工方法和工藝流程。最后，加強施工現場的安全管理和環境保護工作至關重要，以確保施工過程的順利進行和施工質量的安全可靠。

參考文獻

[1]趙思源. 黔東南州黎平縣復雜地層巖溶區橋梁樁基施工技術要點分析[J].四川水泥， 2024（1）：254-256.

[2]彭志強.不良地質條件下公路橋梁樁基施工技術研究[J].交通世界，2023（36）：130-132.

[3]陳剛，張成良，朱陽.復雜巖溶區高速公路橋梁樁基勘察設計與施工技術[J].中國高新科技，2023（21）：111-113.

[4]宋玲.公路橋梁樁基工程施工技術要點淺析[J].黑龍江交通科技，2023（9）：114-116.

[5]祝俊寶.復雜不良地質條件下的公路橋梁樁基施工技術[J].設備管理與維修，2023（14）：158-159.

收稿日期：2024-03-18

作者簡介：程鈞（1989—），男，本科，工程師，主要從事工程建設項目的建設管理工作。