高速公路桥梁桩基施工要点研究
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【摘要】随着桩基施工技术的深入，岩溶地区桥梁桩基设计施工技术研究日益重要，必须严格控制施工质量，确保成桩达到质量标准要求。本文结合高速公路桥梁桩基工程实例，探讨高速公路桥梁桩基施工技术要点，提出相应质量保证措施，为类似工程施工提供技术参考。
【关键词】高速公路桥梁；桩基工程；施工技术
随着经济的快速发展，基础设施工程项目建设增加，喀斯特地区公铁路工程不断增多，可能导致地基沉降，引起构筑物严重损坏。岩溶地区进行工程建设要掌握岩溶发育规律及分布情况，为充分利用有利条件，采取相应的技术措施，保证工程质量安全。岩溶是可溶性岩石被水溶解化学溶蚀作用，造成洞穴、裂隙等现象总称，在我国云贵川地区分布广泛。我国广阔的领土内散布很多硅酸盐地层，由于地表水溶蚀作用，孕育不同岩溶形态，降低了岩石稳定性。发育的岩溶为工程建设增加了难度，岩溶地区施工前要掌握岩溶形态特征，充分因地制宜，对不利因素采取可行措施，保证建筑物的安全。桩基础以其适用范围广等特点广泛应用于高速公路桥梁上，在岩溶地区施工中存在许多问题，需要对特殊环境下桥梁基础施工技术进行研究。
1桥梁桩基施工技术研究
桩基是设置于土中的竖直基础构件，是最古老的基础形式之一，史前已有地基条件不利的河谷地区采用桩基工程方法。宁波市河姆渡文化遗址发掘桩基至今已有七千多年历史。由于桩基特有的优点，许多古代建筑都建造于软基上。桩基使用经历漫长的历史年代，水泥问世前，利用桩型为天然材料制作[1]。19世纪后，由于钢筋混凝土在建筑工程中应用，出现钢混桩。二战后随着现代钢铁工业等新兴工业技术崛起，桩基理论技术得到很大发展。桩基的种类繁多，根据不同标准分为不同类别。桩基承台底面位置影响桩基受力性能，根据底面位置分为高桩与低桩承台基础。不同成桩方法对周围土层扰动不同，通常分为挤土桩、非挤土桩。部分挤土桩成桩中周土受到轻微扰动，工程性质变化不明显。根据桩的竖向荷载传递机理分为摩擦桩与端承桩。按桩的材料分为混凝土桩、复合桩等。随着复合桩的发展，通过桩基础共同作用承担上部荷载。桩基础是常用的深基础，采用浅基础无法满足结构物对地基强度方面的要求，承受竖向荷载的桩通过摩擦阻力将上部荷载传递到深部土层，桩基可以发挥不同的作用，主要包括改变地基基础动力性能，保证机械设备正常运转；通过桩基的侧面与土接触，将荷载传递给深层岩层，获得较大的承载力支撑建筑物。桩基具有承载力高、沉降量小等优点，能以不同桩型适应不同的水文地质条件。随着现代科技的发展，桩基型式及理论设计方法得到很大改进。桩基成为土质不良地区修建建筑物广泛采用的基础型式[2]。目前桩基施工技术发展呈现多样化趋势，针对不同地层条件，桩基施工工艺不同，应根据实际情况选择。国内最成熟广泛应用的桩基施工工艺包括预制桩与灌注桩施工。灌注桩在我国形成多种成桩工艺，使用范围扩展到土木工程各领域。随着人们对桩基要求的变化，目前桩基施工技术发展趋势为桩持尺寸向长大方向发展，向扩孔桩方向发展，向低公害法成桩方向发展。
2工程概况
济南至广州国家高速公路是7918网中第四纵，鹰潭至瑞金高速公路D10合同段位于瑞金市沙洲坝镇，地处岩溶地区，根据地钻勘探结果发现桥梁位于岩溶地区。单孔内溶洞最多高达7个，溶洞大部分为黏土半充填，桩基成孔施工难度大。瑞鹰高速D10标桥梁黄鸡设计直径较多，各种规格桩基涉及溶洞，设计桩长10.00~51.54m，混凝土标号为C25。桥梁桩基础施工为隐蔽工程，处理方法不当会造成掉钻、梅花桩等事故发生。根据地勘报告资料，桥区地层地质有单个与多个溶洞串联，大部分地质由素填土、岩溶化石灰岩、弱风化石灰岩，瑞金八工排大桥岩体强度高[3]。针对桥区溶洞多呈串珠型分布，从确保工程进度安全考虑，将溶洞桩基施工列为重点，组织技术人员研讨方案，邀请各方专家指导，处理溶洞采用片石加黏土回填的方法。由于溶洞桩基方案采用冲击钻成孔施工工艺，根据地质条件对溶洞、漏浆、流沙层等不良地质条件下钻孔桩采用不同施工方法。由于溶洞桩基施工具有复杂性等特点，溶洞处理中随时观察异常情况，安排多名专职技术人员观察泥浆中浮渣，充分准备片石等应急物质，及时解决现场出现的异常问题。
3高速公路桥梁桩基施工设计
高速公路桥梁桩基设计主要包括嵌入深度与承载力性能问题。桩基承载力性能研究包括受力状态等方面，桩基承载性能研究方法主要有数值模拟法等，物理模拟法分为室内相似模拟实验、现场原位实验[4]。综合分析桩基荷载传递性能，荷载由桩顶开始向下传递，桩侧摩阻力达到一定限度后荷载增加，桩端发挥作用承担增加荷载，见图1。岩溶地区桩基受力状态特点为与多方面因素有关，如持力层性质及覆盖岩土性能等；桩身长径比超过20，桩侧摩阻力较大；小于20时桩基受力由桩端岩层承受；相对桩基偏位、裂缝大小、顶板厚度等因素影响桩基的承载力。岩溶地区桥梁桩基设计应结合受力状态影响因素，提高桥梁桩基整体质量。桩基嵌入度不超过0.5m，需调整桩基承载力。无强制深度要求易造成成桩质量问题。专业人员对嵌入度理解存在差异，部分专业人员认为嵌入度为3-7D范围内可充分发挥桩基承载力[5]。由于实验局限性结论不完善，部分人员提出桩基嵌入度不宜过大，增加桩基嵌入度桩基承载力提高不明显，会增加施工成本。
4岩溶地区桥梁桩基施工技术
桥梁桩基施工关键技术包括准备环节，钻孔施工质量控制，钢筋制作与水下混凝土灌注施工。准备阶段施工主要包括平整场地、桩位测量、埋设护筒等。桥梁桩基施工前需要清理场地，清除现场障碍物，对场地进行硬化处理。施工场地处于深水地区需采用钢管桩施工平台法，平整场地要保证平台平整。平整场地后续测量桩位，采用方木桩对桩位中心识别，护桩埋设需要遵循科学原则，向桩中心外大于50cm内设置，桩位测量中保证护桩顶面与平面持平。在埋设护筒时使用钢护筒，内径比钻头大20cm，根据施工现场土质确定护筒高度。安置中护筒顶高出地面30cm，护筒埋设中控制桩位中心偏差，护筒连接中避免出现缝隙。开孔前确定膨胀土基造浆黏土量，合理规划配料配置，泥浆比控制在1.1~1.2，钻孔中及时清理大量上涌泥浆，要求钻孔前做好场地设施布置，在钻孔周围设置储浆池。钻孔施工质量控制主要针对主河道内桩基施工，孔口坍塌概率大，采用浆护筒长度加长办法，用优质土填充钻孔周围，增加钻孔水位高度，减小孔口坍塌概率。加强钻孔施工质量控制，施工中不得出现长时间间歇，对钻孔速度严格控制，见图2。制作钢筋前需严格控制钢筋材质，根据具体长度确定制作钢筋笼方式。保证钢筋骨架刚度，便于钢筋笼吊运等工序不会在移动中出现松动情况。在骨架主筋上定位钢筋焊接，根据钢筋笼大小确定间隔位置，对钢筋笼分节起吊，清理施工现场杂物，迅速接长到设计深度，混凝土浇筑后解除钢筋笼固定设施。最后检查钢筋笼就位，修复固定稳定性。水下混凝土灌注前设立导管，使用法兰盘连接导管关节，使其满足水密要求，通过升降实验避免导管被卡问题。导管安装后检测孔底沉渣，发现厚度超过要求标准需要进行清除故障。水下混凝土灌注要测探孔底沉淀厚度，大于设计值需进行二次清孔。混凝土拌合需要采用自动拌合机，温度过低会导致混凝土拌合不均匀，温度过高会导致混凝土老化。避免反复加热与中断清孔，结合季节天气因素合理控制温度，充分发挥混凝土使用性能。在首批混凝土灌注中确保孔底到导管下口距离不超过40cm，计算水下混凝土灌注数量。需要注意工序的稳定性，缩短导管拆除时间。拆除导管中避免产生高压气囊，提升导管中保证位置居中，结合导管需要提升高度严格控制导管提升。需要将混凝土灌注到桩顶设计标高1m以上，保证桩顶混凝土质量。
5结语
桥梁桩基施工中受到地质条件等隐蔽性因素干扰，溶洞地区进行桥梁桩施工较为困难，如何对桩基质量有效控制尤为重要。高速公路桥梁桩施工要点包括泥浆制备、钢护筒制作、钻机就位等方面，岩溶地区地质情况复杂变化，施工企业要不断总结施工技术要点，提高公路桥梁桩基施工质量。要采取有效的桩基钻孔施工技术措施处理，掌握桩地质情况，控制好混凝土灌注施工，保证桩基钻孔施工质量。本文结合瑞鹰高速公路D10标实践经验，对如何选择合适的施工方法进行探讨，为同类工程施工提供参考。
参考文献
[1]陈亮，徐腾飞.公路桥梁桩基施工问题及承载力测试探讨[J].山西建筑，2021，47（1）：151-153.
[2]杨日召.新形势下高速公路桥梁桩基施工要点分析[J].工程建设与设计，2020（24）：137-138.
[3]黄建平.基于岩溶复杂地质的高速高速公路桥梁桩基施工技术研究[J].四川水泥，2020（12）：243-244.
[4]张宜飞.高速公路T梁桥拓宽新旧桥长距离连接施工技术研究[J].建筑技术开发，2020，47（20）：40-41.
[5]杨奎.高速公路桥梁桩基施工及质量问题处理措施[J].交通世界，2020（30）：29-30.
作者：胡免缢 单位：重庆高速巫云开建设有限公司