高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工要点分析

摘要：在桥梁建设中，深水桥墩施工可以说是经常出现的一种情况，并因此对施工带来了较大的难度。在本文中，将就高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工要点进行一定的研究与分析，结合技术验收验证本工法的实效性，同时所形成的技术资料可供深水桩工程施工做参考。

Abstract： Deepwater pier construction often occurs in the construction of bridges， and brings great difficulty to the construction. This article analyzes the key points of construction of highway bridge deepwater pile foundation and water cap， and verifies the effectiveness of this method combined with technology acceptance. The technical data can provide reference for deepwater pile construction.

关键词：高速公路桥梁；深水桩基；水中承台；施工要点

Key words： highway bridge；deepwater pile foundation；water cap；key points of construction

中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0149-03

0 引言

我国南部某桥梁，所处地区具有着较低的山势特点，海拔在400至800m之间，桥梁施工中需要横跨河流，主墩基础采用深水桩施工，墩身施工难度要比在路面上的墩身施工难度大很多，且深水打桩的质量控制标准高于普通桩，因此对工艺流程及施工技术的控制至关重要。桩基和水中承台的施工关系到成桩质量，如果工序质量控制不力，必然会妨碍后续工序的顺利开展，拖延生产进度，严重的还可能破坏成桩质量，甚至导致返工返修，使施工单位因此蒙受一笔不菲的经济损失。

针对这一现状，本文将结合深水桩基作业工况，首先进行吊箱设计，确定吊箱构造，然后对该工程的关键工序――桩基工程及水中承台工程施工进行重点分析和论述，通过对工艺流程和技术措施的控制全力确保工程质量达标。

1 吊箱设计思路构建

1.1 工程概况

我国南部某桥梁，所处地区具有着较低的山势特点，海拔在400至800m之间。同时，其是一条对河流进行跨越的桥梁，以大跨混凝土方式施工，主桥上部结构为（50+90+50），处于河面的宽度为210m。钻孔灌注桩采用钻孔平台的进行作业，其平面尺寸为21.65m×18.7m，平台方面，其分为分配梁、栏杆以及主受力结构部分，而从其稳定性以及水平力方面考虑，我们将钢管桩通过斜撑钢管以及钢管平联的应用对其进行连接。

1.2 设计思路

在吊箱设计方面，我们依据的材料为《钢结构设计与计算》、《建筑基坑支护技术规程》等材料，并对重要参数进行了如下设计：第一，设计水位，为+310m；第二，不对设计流速进行考虑；第三，吊箱顶标高，+312.156m；第四，吊箱壁底标高，为+299.656m；第五，仓壁内水位，为308.023m。荷载取值方面，水平荷载由流水压力、风力、静水压力以及其他应力荷载组成，竖直荷载由封底混凝土重量、浮力以及吊箱自重以及其他应力荷载组成。其中，对于单位面积的静水压力，我们统一按照10kN/m2进行计算，并随着高度情况以线性的方式对水压进行分布。流水压力方面，则根据桥梁断面的流速进行确定，将水的流速设计为0.5m/s，而风速则取2.5m/s值。

2 吊箱构造探索分析

钢吊箱采用双壁方式进行设计，其顶部标高为+312.156m，底部标高为+299.656m，总高度为12.5m，长度14m，宽度9.7m，壁厚0.356m。在高度层面，按照4节对其进行加工。壁板方面，选择使用的为厚度为8mm的钢板，间距控制为34cm，封底混凝土厚度设置为2.4m，所选择的混凝土标号为C20。

3 桩基础及承台施工

3.1 钻孔平台施工

按照图1布置好钻孔平台。搭设钢管桩，并做好灌砂及桩顶的处理工作，然后正式开始钻孔施工。具体内容如下：

3.1.1 钢管桩打设

第一，平台桩振埋。在该环节中，需要对套箱施工中需要的空间进行充分的考虑，并做好一定富余系数的添加。对于水中平台桩来说，要想实现其准确的定位存在一定的难度，对此，则需要对纵向间距进行适当的加大。在对其横向位置进行确定时，需要在对承重横梁抗弯能力、现场定位架进行考虑的基础上做好间距的确定，并在此基础上做好平台施工最小尺寸的确定。尺寸方面，需要在对施工机具堆放以及施工要求进行联系的基础上做好确定。

第二，定位设备布置。在对定位设备进行布置时，需要联系浮箱的水文条件、地形情况以及具体型式等对其进行确定，即保证链缆以及主锚能够以顺着主流的方向进行布置。就位方面，要先通过拖轮的应用将浮箱拖动到施工水域周围，保证其具有足够的面积对卷扬机以及锚绳等进行布置，并通过对锚绳以及缆绳方向的控制保证两者不会因摩阻受损。抛锚时，要保证锚位的顺直性以及准确性，通过对水平力的良好保持更为顺利的实现锚固；第三，定位及垂直度控制。在平台桩定位过程中，准确性是非常关键的一项因素，将直接对后续平台的搭设产生影响。对此，则需要做好八字锚的牢固性处理，保证缆绳具有一致的松紧特征。当浮吊完全稳固之后，再对定位架进行设置实施测量定位工作。同时，需要在船头位置做好定位架支撑横梁的设置，并做好定位架的设置以及固定。

3.1.2 灌砂及桩顶处理

在完成钢管桩的打设工作之后，则需要通过驳船的应用对普通河砂进行运输至钢管桩侧，在做好河砂稀释之后通过泥浆泵的应用将河砂输送到钢管桩内，直至其灌满为止。在每根钢管桩的顶部，都需要对一块钢板进行焊接，使其以桩帽进行应用，并在钢板上对梁的限位钢板进行分配，以此避免分配梁出现横向的滑移情况。

3.2 钻孔施工

3.2.1 钻机就位

在该环节中，在将钢护筒做好标记以及组装之后根据钻机底盘尺寸以及桩位中心在平台上做好相关标志的标记，在联系标志的基础上通过吊钻机设备的应用进行入位，在做好稳固以及找平处理之后做好桩位中心偏差的控制，使其控制在5cm以内。当完成就位以及检验之后，则需要监理以及技术人员做好就位情况的验收，并在验收合格之后做好平台同钻机的限位以及固定，避免其在钻进中发生位移情况。

3.2.2 钻孔

对于钻孔灌注桩来说，其由于自身特殊性的存在，在实际钻孔工作中往往具有较多不确定的因素。对此，就需要严格遵循图2所示的工艺流程进行钻孔，在钻进过程中做好以下方面的控制与把握：

第一，在开始钻孔工作时，要做好钻锥稳定的保持，即通过慢速、小冲程方式的应用进行施工，避免出现对护筒产生碰撞的情况。而当其在保持良好的稳定以及竖直情况时，则可以连续实际适当的进行加速；

第二，在完成钻机的安装以及就位之后，需要做好底座的调整，在保证其具有良好平稳性的同时保证其在实际运行以及钻进过程中不会出现沉陷以及位移情况；

第三，当钻进距离接近钢护筒底口位置2m左右时，则需要转变以慢速、小冲程的方式进行钻进，并做好进程的控制，保证护筒底部地层具有良好的稳定性，而当其钻出2m之后，再对正常的钻进状态进行恢复；

第四，在钻进过程中，需要做好浆液的补充处理，以此对孔内的水头高度做好位置，孔内泥浆面任何时候均应高于河面水位1.5m以上。钻进过程中，随时注意孔内水压差，以防止产生涌沙。孔中泥浆随时进行检查，保持各项指标符合要求，避免因泥浆过浓影响进度；

第五，在实际钻进中，要做好钻孔施工记录的及时填写，并在交接班时做好目前钻进情况以及注意事项的交代。如果在钻进过程中因特殊原因需要停钻，则需要做好孔口的护盖，避免出现埋钻情况；

第六，要保证钻孔施工的连续性，及时做好钻孔泥浆的试验，如果其不能够满足要求，则需要及时做好调整工作。

3.3 承台施工

3.3.1 钢吊箱制作

在对钢吊箱进行制作时，需要做好其外型精度以及构件位置的保证，以此使其能够对结构拼装以及受力方面的需求进行保证。对此，则需要先做好加工场地的硬化以及平整处理。通过型钢材料的应用对操作台进行制作。在对其进行加工时，要按照先对外侧钢板进行铺设、对套箱骨架进行焊接，再对骨架间加强肋进行焊接的顺序进行施工。在完成制作之后，则需要按照顺序对不同块件进行编号。由于焊缝具有着韧性差以及脆性较大的缺点，对此，在实际施工活动开展中则需要做好其质量的控制：第一，减少焊缝的尺寸以及数量，在焊缝间，做好一定距离的保持，以此对焊缝残余应力的叠加影响进行减少。同时，也需要以对称的方式对焊缝进行布置，保证其在焊接当中能够均变形，避免出现翘曲或者弯曲的情况；第二，对合理的焊接方向以及顺序进行选择，即先对具有较大收缩量的焊缝进行焊接，使其能够以更为自由的方式进行收缩，先对错开的短焊缝进行焊接，之后对长焊缝进行焊接。在焊接工作开始前，需要对其施加同变形情况相反的预变形，以此获得所需的形状；第三，为了进一步保障焊缝质量，则需要做好焊缝的质量检验工作，不仅需要对其外观做好检查工作，还需要做好其内部的无损检验。缺陷方面，其根据类型的不同可以分为外部以及内部缺陷，对于外部缺陷来说，其处于焊缝的外表面位置，使用低倍望远镜即可观察，并可以通过尺度样板对其尺寸进行测量。具体来说，要保证其外观不存在夹渣、弧坑以及裂纹等现象。而内缺陷方面，其则处于焊缝的内部位置，需要以超声波的方式进行检验。

3.3.2 承台施工

在承台施工中，要按照以下步骤开展工作：第一，准备。当混凝土强度达到设计要求之后，则需要进行分节抽水处理，当每节套装中水位达到水平支撑高度后对水平支撑进行焊接，并在抽水的过程中做好检查工作，看其是否存在变形情况，并在发生漏水问题时及时进行封堵。当完成抽水处理之后，则需要对混凝土表面的残渣以及浮泥进行清除，在做好其表面冲洗的基础上通过砂浆对混凝土层顶面进行找平，并对混凝土上方的钢护筒进行割除，通过浮吊的应用将杂物进行吊起；第二，承台施工。在该环节中，要按照设定的规范以及设计要求对墩身预埋钢筋进行绑扎，并在充分联系施工技术规范以及设计图纸的基础上施工；第三，大体积混凝土施工。在对大体积混凝土进行施工时，要按照设计要求对冷却水管进行布置，并对其循环以及温度等情况做好布置。在完成冷却处理之后，则需要做好冷却水管的冲洗，在压入高强度水泥浆之后封闭。同时，要通过降低水灰比、混凝土以及外加剂掺加的方式对水泥用量进行降低。

4 施工效果验收

深水桩桩基和承台全部施作完毕后，施工单位对照质量控制标准进行了质量验收。从表1、表2所示的验收结果来看，桩基和承台的完成质量都符合质量标准，并且在施工中很好地解决了深水桩桩基施工钻孔技术问题和承台施工控制问题，说明本文所总结的施工技术能够满足深水桩桩基和承台的施工要求。

5 结束语

上文中，该工程钻孔桩及水中承台施工质量验收结果都在设计标准规定的允许值以内，工序质量验收合格，说明该桥梁桩基和水中承台工序的施工控制措施符合深水桩作业要求。并且在施工中，没有因为施工控制不力而产生返工返修的问题，整个施工流程稳中有序，最终取得了不错的成效。

桥梁深水桩施工作业不同于普通路面上的桥墩施工，而且每一座新建的桥梁都因为所处地形地理结构的复杂性，在施工建设中都可能遇到新问题，因此每一座桥梁的施工可以说都是一次技术创新。建议将本文的工法推广应用到同类桥梁工程中，通过实践检验丰富其工法理论，使其不断完善。

参考文献：

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