鐘瑞文

（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100067）

橋梁工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了滿足實(shí)際使用要求，在保證安全、適用和可靠功能前提下，對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化。隨著我國(guó)交通行業(yè)快速發(fā)展及交通運(yùn)輸方式不斷提高和公路建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大而逐漸完善，交通結(jié)構(gòu)的不斷改善，橋梁工程建設(shè)規(guī)模和數(shù)量逐漸擴(kuò)大，在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行有效管控是提高整個(gè)鐵路使用功能及經(jīng)濟(jì)效益、緩解當(dāng)前社會(huì)環(huán)境壓力的重要手段。為適應(yīng)新時(shí)期交通需求日益增長(zhǎng)的情況需要對(duì)鐵路施工提出更高標(biāo)準(zhǔn)、更深層次技術(shù)手段，以此來(lái)保障行車(chē)安全與暢通等方面問(wèn)題，近年來(lái)橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越復(fù)雜煩瑣，在強(qiáng)震環(huán)境中發(fā)生結(jié)構(gòu)變形是不可避免的，為更好地實(shí)現(xiàn)橋梁工程建設(shè)目標(biāo)，需要對(duì)強(qiáng)震環(huán)境下的橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效管控。

1 橋梁下部結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀

1.1 樁基施工技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)的橋梁工程建設(shè)中，對(duì)于樁基施工技術(shù)要求較高，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。尤其是隨著近些年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有了較大發(fā)展和完善，為橋梁工程建設(shè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境，在樁基施工技術(shù)方面，由于其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，使得我國(guó)當(dāng)前對(duì)于該領(lǐng)域研究較多。而作為基礎(chǔ)建筑結(jié)構(gòu)中最重要組成部分的下部構(gòu)筑物也逐漸受到重視，在強(qiáng)震環(huán)境下，其下部橋梁工程施工技術(shù)也逐漸得到了較好應(yīng)用，尤其是在樁基礎(chǔ)類(lèi)型、地基處理及變形控制等方面有較大突破。近年來(lái)由于橋梁工程建設(shè)中采用大量的沖擊成孔法、沉井平臺(tái)挖土法及鋼筋籠吊裝技術(shù)，使得在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)很多問(wèn)題，對(duì)橋梁工程的質(zhì)量造成了較大影響。

1.2 沉井施工技術(shù)

在進(jìn)行深基坑施工之前，首先要對(duì)地質(zhì)條件下的沉井情況和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)狀況有一個(gè)全面而詳細(xì)地了解，根據(jù)橋梁下部結(jié)構(gòu)類(lèi)型、地基土質(zhì)等特征及地下水位變化規(guī)律確定具體工程開(kāi)挖深度及范圍，在具體工程施工過(guò)程中，對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，確保橋梁下部基礎(chǔ)穩(wěn)定安全。其次就是選擇合理有效的泥漿護(hù)壁方式，在保證護(hù)壁效果的前提下，對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的控制，減少沉井效應(yīng)帶來(lái)的不利影響。最后再通過(guò)人工配合機(jī)械設(shè)備來(lái)完成鉆機(jī)成孔工作，在保證成孔質(zhì)量的前提下，對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，提高鉆進(jìn)速度、效率和精度[1]。

1.3 橋梁承臺(tái)施工

橋梁下部結(jié)構(gòu)主要為梁、翼墻及基礎(chǔ)，在實(shí)際的施工過(guò)程中，為了保證墩柱與主橋之間具有良好穩(wěn)定和承載力的狀態(tài)。因此需要對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，對(duì)于普通鋼筋混凝土箱涵承臺(tái)來(lái)說(shuō)一般采用預(yù)應(yīng)力加勁肋灌漿組合形式來(lái)提高其受力性能，達(dá)到提高承載力的目的。在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工中，對(duì)上部混凝土進(jìn)行加固處理，有利于改善墩柱與主橋受壓情況。而對(duì)于梁底板、橋墩等特殊部位來(lái)說(shuō)可以使用全塑性鉸接連接或單臂懸伸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁下部穩(wěn)定性，從而達(dá)到降低墩柱截面高度及提升基礎(chǔ)承載能力的目的，實(shí)現(xiàn)橋梁下部結(jié)構(gòu)整體性、安全性及經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

2 橋梁下部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

2.1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

鉆孔灌注樁是在施工之前，將需要加固的巖體，通過(guò)一定方式，對(duì)巖層施加保護(hù)作用而形成具有承載能力和強(qiáng)度較高的臨時(shí)性護(hù)坡，從而達(dá)到穩(wěn)定地層的目的。該技術(shù)主要用于橋梁下部結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)工程建設(shè)階段應(yīng)用，其基本原理為首先由設(shè)計(jì)人員依據(jù)地質(zhì)報(bào)告確定出基礎(chǔ)位置后，對(duì)上部基礎(chǔ)進(jìn)行鉆進(jìn)成孔，在孔深4 m左右的情況下，利用泥漿護(hù)壁將下部地基土固結(jié)起來(lái)，然后采用長(zhǎng)導(dǎo)管、鋼筋網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)橋梁下部結(jié)構(gòu)施工。再利用鋼筋籠等材料進(jìn)行鉆孔灌注樁施工操作，在施工過(guò)程中，根據(jù)橋梁下部結(jié)構(gòu)工程的具體情況，采用多種方法提高鉆孔灌注樁成護(hù)質(zhì)量。其次在整個(gè)過(guò)程中將采用機(jī)械或人工手段將泥漿固化，然后通過(guò)混凝土澆筑完成，最后將其與鋼筋籠焊接至鉆孔內(nèi)，從而形成一個(gè)整體的橋梁下部結(jié)構(gòu)[2]。

（1）施工準(zhǔn)備。為保證施工能夠安全順利進(jìn)行，在實(shí)施橋梁工程建設(shè)中，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法及技術(shù)措施等方面進(jìn)行充分考慮。在實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中要根據(jù)具體情況選擇合理、科學(xué)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用性較高的設(shè)計(jì)方案，對(duì)于下部橋梁工程來(lái)說(shuō)其主要任務(wù)就是將基礎(chǔ)埋置深度控制到30 m左右，再利用人工配合機(jī)械完成下部基礎(chǔ)施工工作，而由于受地形條件限制，為保證下部橋梁能夠順利開(kāi)展和穩(wěn)定運(yùn)行需要對(duì)樁基技術(shù)進(jìn)行全面考慮，在樁基設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)上部橋梁工程的實(shí)際情況選擇適宜的鉆孔灌注工藝，通過(guò)對(duì)施工技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行綜合考慮后確定最佳方案。

（2）鉆孔樁施工。鉆孔樁是在巖溶地區(qū)或巖層地質(zhì)條件較為復(fù)雜的情況下進(jìn)行施工，主要應(yīng)用于深井、淺層和低滲透性巖石區(qū)。該方法具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，在鉆孔灌注樁施工中應(yīng)用廣泛。但其技術(shù)要求過(guò)高，成本也相對(duì)較大，且工期較長(zhǎng)等缺點(diǎn)限制了此方式應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，另外還存在著鉆頭直徑過(guò)小導(dǎo)致孔壁坍塌及泥漿護(hù)壁出現(xiàn)問(wèn)題等一系列缺陷，導(dǎo)致橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量得不到保障。

（3）鉆機(jī)就位。在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，鉆孔是最主要的工作任務(wù)，其技術(shù)要求較高。為保證鉆進(jìn)質(zhì)量和效率及提高成橋后壁混凝土強(qiáng)度、降低工程造價(jià)等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，橋梁下部結(jié)構(gòu)施工中采用鉆孔灌注樁是最理想的方法。因此需要對(duì)該作業(yè)進(jìn)行規(guī)范化操作管理以確保安全可靠地完成施工作業(yè)，同時(shí)還需考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況條件下的地質(zhì)條件及復(fù)雜地層環(huán)境等影響因素來(lái)制訂合理有效可行的方案，如此才能在實(shí)施施工過(guò)程中，真正發(fā)揮橋出梁下部結(jié)構(gòu)的作用與價(jià)值[3]。

（4）鉆孔。在鉆孔施工過(guò)程中，由于受到地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造的影響，需要對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行全方位綜合考慮。首先要充分了解和掌握當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件及地形地貌等基本情況，通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的分析，明確工程施工過(guò)程中需要采取何種技術(shù)措施及如何實(shí)現(xiàn)有效控制，才能保證鉆孔灌注樁整體結(jié)構(gòu)可以滿足設(shè)計(jì)要求。其次是全面分析與總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察資料，并根據(jù)實(shí)地具體情況來(lái)確定橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的施工技術(shù)和設(shè)備，在保證工程質(zhì)量前提下，提高橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)際情況的相符度。最后再利用理論計(jì)算技術(shù)結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出橋梁下部基礎(chǔ)及主體構(gòu)筑物的沉降量值，從而確定橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際情況，保證基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與實(shí)際情況相符。

（5）鋼筋骨架的制作和安裝。在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，為了保證梁段的穩(wěn)定，需要采用鋼筋骨架制作和安裝。首先是對(duì)框架進(jìn)行加工、焊接，然后將鋼筋綁扎后用C20混凝土澆注成型，待其完成以后再裝車(chē)，橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中使用的鋼骨架也比較多，而且在強(qiáng)震作用下，梁段會(huì)產(chǎn)生較大變形，為了避免這種情況發(fā)生，需要對(duì)鋼筋進(jìn)行特殊處理。最后在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成以后，需要對(duì)上部橋墩進(jìn)行澆筑，以保證梁段的穩(wěn)定。

（6）灌注水下混凝土。在灌注水下混凝土之前，首先要對(duì)孔底進(jìn)行清理。為了保證樁體與地面接觸良好且不被腐蝕掉，在施工前應(yīng)該先對(duì)孔底泥漿進(jìn)行沖洗，然后再將其放置于水中，以保證樁體與地面接觸良好。其次是根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定導(dǎo)管埋置深度，在鉆孔過(guò)程中應(yīng)該將導(dǎo)管埋入到灌注水下混凝土的頂部附近，然后再利用鋼管進(jìn)行固定。最后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員分析得出，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)可以采用鋼筋籠加筋法來(lái)澆筑灌注水下混凝土，但是如果在后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)孔壁有破損情況則應(yīng)立即停止使用，在混凝土初凝前應(yīng)將導(dǎo)管埋入水中，待其凝結(jié)后再繼續(xù)進(jìn)行澆筑。

2.2 承臺(tái)施工技術(shù)

承臺(tái)作為整個(gè)橋梁工程的主要結(jié)構(gòu)部分，其施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)下部結(jié)構(gòu)有直接影響，對(duì)橋梁工程的安全施工有重要影響。隨著我國(guó)交通行業(yè)不斷發(fā)展，鐵路的承臺(tái)結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜程度較高且承載力有限這一問(wèn)題較為突出。在實(shí)際工作中，由于受地質(zhì)條件、地形地貌等因素的限制無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，就需要進(jìn)行墩柱和墻體加固處理，在加固過(guò)程中需要考慮橋梁下部結(jié)構(gòu)對(duì)下部承臺(tái)的影響，因此進(jìn)行了施工方法及工程材料選取等方面的探討。另外為了保證梁板與主筋間不發(fā)生沉降變形必須加強(qiáng)鋼筋保護(hù)層厚度及砼強(qiáng)度等級(jí)。承臺(tái)底面混凝土采用普通硅酸鹽水泥漿抹平后再澆灌膨脹肋，以避免出現(xiàn)裂縫。

2.3 墩身施工技術(shù)

橋梁下部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是墩身高度較高，在施工過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。對(duì)于梁體而言，通常采用鋼筋混凝土或者是灌注樁等方式來(lái)提高墩柱的穩(wěn)定性，而為了降低沉降量和位移變形情況時(shí)出現(xiàn)不均勻下沉現(xiàn)象，則會(huì)采取一些措施將下部鋼筋埋入到土層內(nèi)，同時(shí)也可以通過(guò)加筋法或設(shè)置肋板、預(yù)應(yīng)力錨桿及設(shè)置墊塊等方法對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。在橋梁施工過(guò)程中，對(duì)于下部結(jié)構(gòu)的加固處理主要是通過(guò)對(duì)下部橋梁進(jìn)行灌注及預(yù)應(yīng)力錨桿等方法來(lái)增強(qiáng)其穩(wěn)定性，在上部橋梁施工過(guò)程中采用了大量的鋼筋混凝土或設(shè)置肋板、增設(shè)加筋材料和增加基礎(chǔ)底面頂托支架及設(shè)置護(hù)筒等措施。在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，需要考慮到地基的問(wèn)題，為了防止出現(xiàn)沉降量過(guò)大，影響下部橋梁工程質(zhì)量情況的現(xiàn)象發(fā)生，就必須要采取相應(yīng)措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行加固處理。

3 橋梁下部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用

在強(qiáng)震對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)有影響的情況下，由于深部巖層受力特點(diǎn)較為復(fù)雜，橋梁下部結(jié)構(gòu)施工難度較大。為提高本工程整體水平和承載能力，提高下部結(jié)構(gòu)的整體承載能力，必須對(duì)強(qiáng)震地質(zhì)條件下橋梁工程下部基礎(chǔ)及頂板組合施工技術(shù)進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)強(qiáng)震地質(zhì)條件下的上部橋梁工程下部基礎(chǔ)及頂板組合施工技術(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)出適合厚沉積層地區(qū)深基鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，并提出了該理論在實(shí)際應(yīng)用中可能存在的問(wèn)題。該方法主要是采用機(jī)械設(shè)備將軟土層破碎后直接作為基礎(chǔ)試件運(yùn)送到下部結(jié)構(gòu)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁下部主體混凝土強(qiáng)度增強(qiáng)的作用，減少了基礎(chǔ)工程下部結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中孔壁坍塌、地基沉降等問(wèn)題出現(xiàn)的幾率。

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工跟蹤是指結(jié)合工程的實(shí)際情況，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和高精度位移儀，對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行橋身整體的變形分析和對(duì)下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中施加水平作用力荷載的分析，從而確定橋梁下部結(jié)構(gòu)受力情況，為工程建設(shè)提供可靠依據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集各階段樁位坐標(biāo)與控制點(diǎn)位置間距離變化量、變形值等相關(guān)參數(shù)信息，并將其輸入到計(jì)算機(jī)中建立相應(yīng)地基沉降模型后分析得到，橋梁下部結(jié)構(gòu)的受力情況，在該基礎(chǔ)上對(duì)工程下部進(jìn)行變形分析，確定各階段樁位及鋼筋籠支護(hù)類(lèi)型，并通過(guò)計(jì)算得到應(yīng)力應(yīng)變曲線、內(nèi)力變化量和位移圖等數(shù)據(jù)。同時(shí)在墩頂兩側(cè)施加一定壓力使上部橋梁頂部產(chǎn)生新應(yīng)力時(shí)，及時(shí)調(diào)整控制變量以減小施工誤差，當(dāng)橋墩兩側(cè)的位移達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過(guò)對(duì)上部橋梁下部結(jié)構(gòu)的荷載進(jìn)行分析，得到了橋梁下部施工時(shí)最大沉降量和最不利情況[4]。

4 厚沉積地質(zhì)條件下橋梁下部結(jié)構(gòu)施工建議

在厚沉積地質(zhì)條件下，隨著深部微地貌的不斷發(fā)育，橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中所存在的問(wèn)題也隨之暴露出來(lái)。由于受到不同地形地勢(shì)、河流等因素影響，橋梁下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的破壞,導(dǎo)致橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降，影響其承載力及變形控制。對(duì)于強(qiáng)弱層厚度較小且具有一定深度范圍的復(fù)雜構(gòu)造體部位進(jìn)行加固處理時(shí)，可以采用樁基礎(chǔ)形式，在深部淺灘地區(qū)，為提高下部結(jié)構(gòu)施工穩(wěn)定性應(yīng)采取固結(jié)灌漿的方式來(lái)對(duì)橋梁下部加以支護(hù)，以達(dá)到提高下部結(jié)構(gòu)承載力的目的。

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的主要目的是為了保障下部混凝土澆筑后的穩(wěn)定，避免因地基不均勻沉降而導(dǎo)致墩頂開(kāi)裂，影響后續(xù)工程建設(shè)。為保證下部結(jié)構(gòu)施工順利進(jìn)行及減少不必要費(fèi)用支出，提高下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)橋梁下部基礎(chǔ)工程施工方案進(jìn)行優(yōu)化，以降低地基沉降和位移。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求在本設(shè)計(jì)中對(duì)強(qiáng)弱堿性砂漿層、水泥基和碎石樁等材料分別采取不同程度的處理，使其在強(qiáng)堿性條件下具有良好的防腐性能和耐久性，同時(shí)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。大跨度橋梁下部結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土拌合水的用量及溫度變化情況，使橋梁下部結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中具有較好的防腐性能。同時(shí)，在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，對(duì)鋼筋混凝土的防護(hù)措施也應(yīng)引起足夠重視，以保證其具有較好防腐性能。

需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和相關(guān)技術(shù)手段等方法來(lái)確定其是否符合設(shè)計(jì)要求，并對(duì)下部結(jié)構(gòu)中的地基進(jìn)行一定程度上的優(yōu)化處理，以保證橋梁下部工程質(zhì)量。同時(shí)還可以利用鉆孔、鋼管護(hù)筒或混凝土預(yù)制塊所提供的數(shù)據(jù)資料及實(shí)際測(cè)量成果來(lái)判斷樁位與土體情況，并對(duì)橋梁下部基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載力進(jìn)行一定程度上的評(píng)估，以保證下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量及安全穩(wěn)定地完成整個(gè)施工過(guò)程中各個(gè)階段工作量時(shí)不發(fā)生沉降現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

橋梁工程建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其涉及到大量學(xué)科，包括地質(zhì)、水文等多個(gè)方面，其施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能存在安全隱患，因此在橋梁工程建設(shè)階段就必須要重視對(duì)下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制和管理各項(xiàng)工作，尤其需要重視對(duì)下部結(jié)構(gòu)物進(jìn)行加固處理時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，研究分析預(yù)防措施并采取有效對(duì)策解決這些潛在隱患，同時(shí)也應(yīng)該加強(qiáng)橋梁下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與優(yōu)化措施研究力度，以保證整個(gè)橋梁工程具有良好穩(wěn)定性能及可靠安全系數(shù)，最后還應(yīng)考慮到工程建設(shè)中存在的各種影響因素，從而制訂出合理有效的橋梁下部結(jié)構(gòu)施工方案。未來(lái)幾年，我國(guó)的橋梁工程建設(shè)將會(huì)越來(lái)越受到人們關(guān)注，如何有效地對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化將是一個(gè)值得深入研究探討的話題。