摘要 橋梁在深水位急流速河段樁基施工常采用咬合樁圍堰、鋼圍堰、鋼板樁、鋼套箱等圍堰形式，但針對(duì)在深水位急流速河段樁基采用筑島圍堰配合雙護(hù)筒和多護(hù)筒施工樁基的研究較少。該文結(jié)合成金簡(jiǎn)快速路（金堂段二期－沱江大橋）工程施工經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述深水位急流速河段樁基采用筑島圍堰+多護(hù)筒的施工措施確保成樁質(zhì)量關(guān)鍵技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞 樁基施工；深水位急流速河段；滲水壓監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0126-03

0 引言

橋梁深水位急流速河段樁基基礎(chǔ)施工技術(shù)相較于土石圍堰在施工同類型河道橋梁的深水樁基基礎(chǔ)時(shí)具有更高的參考價(jià)值，傳統(tǒng)的橋梁深水樁基基礎(chǔ)的施工主要討論的是咬合樁圍堰、鋼圍堰、鋼板樁、鋼套箱的結(jié)構(gòu)形變和結(jié)構(gòu)支撐點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變方面的問(wèn)題，側(cè)重點(diǎn)為提供樁基施工空間的大型鋼結(jié)構(gòu)的形式和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新[1]，但對(duì)深水位急流速河段橋梁樁基的基礎(chǔ)施工采用夾心式土石圍堰方法鮮有研究。國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的施工方法為單鋼壁圍堰、雙鋼壁圍堰、鋼套箱，由于傳統(tǒng)的鋼圍堰從設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)加工、鋼圍堰安裝施工周期一般在6個(gè)月左右，采用夾心式圍堰配合多護(hù)筒的施工工藝能在保證質(zhì)量的前提下有效地縮短工期，保證汛期前下部結(jié)構(gòu)出水。如果選擇鋼圍堰，水中的下部結(jié)構(gòu)施工將在6～9月間基本就處于停工狀態(tài)，施工周期長(zhǎng)是鋼圍堰的缺點(diǎn)之一。針對(duì)特殊的水文地質(zhì)和緊張的合同工期，選擇采用筑島圍堰+多鋼護(hù)筒的施工工法[2]，在此基礎(chǔ)上，探討筑島圍堰+多鋼護(hù)筒在深水樁基基礎(chǔ)的應(yīng)用，具有一定的理論意義與實(shí)用價(jià)值。該文結(jié)合成金簡(jiǎn)快速路（金堂段二期－沱江大橋）工程的施工實(shí)踐，具體探究深水位急流速河段橋梁樁基施工相關(guān)技術(shù)。

1 工程概況

成金簡(jiǎn)快速路（金堂段二期—沱江大橋）工程，主橋2 #、3 #墩位置橋位處沱江實(shí)測(cè)水位413.52 m，主橋3 #主墩中心位于沱江河心距簡(jiǎn)陽(yáng)岸110 m，3 #墩處上游側(cè)水深5～7 m，下游樁基處水深在6～7 m之間；2 #墩左幅4根樁基在距離河邊10 m位置，沱江河中水的流速在1.5～2 m/s，橋址上游450 m位置有電站一座，3 #墩處的土石圍堰的平面尺寸為72 m×35 m。

2 #墩位置采用沿沱江河邊填筑平面尺寸為22 m×72 m的圍堰。在施工時(shí)采用打入多護(hù)筒，在護(hù)筒之間再次填入封水性比較好的黏土可以減少護(hù)筒底部由于局部未密封導(dǎo)致滲流水流速過(guò)大，影響成樁質(zhì)量。護(hù)筒的深度最外圍的深度為9～11 m，內(nèi)層第1道鋼護(hù)筒的深度9～11 m，內(nèi)層第2道鋼護(hù)筒的深度是10～12 m之間。

2 施工工藝流程

取土場(chǎng)黏土進(jìn)行含水量測(cè)定→不同含水量黏土層的選定→圍堰填筑→旋挖鉆機(jī)就位→樁基測(cè)量定位→外圍鋼護(hù)筒的打入（振動(dòng)錘）→旋挖機(jī)旋挖作業(yè)至河床→填塞黏土（深度不小于6 m）→打入內(nèi)層一道鋼護(hù)筒（到位后安裝滲流水檢測(cè)儀）→旋挖鉆機(jī)進(jìn)入河床1 m→安裝內(nèi)層第2道鋼護(hù)筒→旋挖鉆孔到位→清孔后澆筑混凝土→混凝土初凝前提出內(nèi)層第2道鋼護(hù)筒→混凝土終凝前提出內(nèi)層第1道鋼護(hù)筒→混凝土終凝后提出外層鋼護(hù)筒。

3 筑島結(jié)構(gòu)和護(hù)筒內(nèi)填充土質(zhì)研究

主橋2 #、3 #墩位于距離沱江成都岸分別為10 m、50 m的位置。通過(guò)先期對(duì)2 #、3 #墩處水深、水面高程測(cè)量、結(jié)合橋址處上游白果電站的走訪，了解到枯水期開(kāi)關(guān)水閘可引起3 m左右的水位落差，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)枯水期的水深和水面高程進(jìn)行了測(cè)量，橋址處水深在3～7 m之間，水面高程413.52 m，島體為了保證圍堰的穩(wěn)定，填筑的島體高出枯水水面4 m即417.52 m。筑島圍堰工作面寬90 m，長(zhǎng)40 m，填筑高度為5.7～9.8 m，筑島頂面高程控制在417.52 m，保證施工平臺(tái)高出實(shí)測(cè)水位4 m。填料在合同段起點(diǎn)處的路基的紅線內(nèi)進(jìn)行挖取，為保證筑島圍堰施工進(jìn)度，筑島采用由河岸向河心填筑圍堰體的中心平臺(tái)，在已填筑的圍堰平臺(tái)為中心從上游迎水面逆時(shí)針碼砌卵石石籠，人工配合機(jī)械，用挖機(jī)配合人工從上游向下游先行施工外側(cè)的卵石石籠，卵石石籠錯(cuò)縫碼砌。由于2 #、3 #墩主橋樁基均需要在圍堰上施工，且圍堰填筑高度過(guò)高，均為強(qiáng)風(fēng)化砂巖、卵石夾土，空隙大，在填筑過(guò)程中，圍堰在填筑至靠河心側(cè)6 m時(shí)，采用吊車、挖掘機(jī)在外圍擺碼裝粒徑大于15 cm的中風(fēng)化巖粉砂巖的噸袋，并在噸袋靠4 #主墩方向填筑寬度不小于5 m的黏土，黏土主要來(lái)源為場(chǎng)地內(nèi)清理的亞黏土。該黏土的主要特性為：

①黏土主要為中低液限黏土，成分以高嶺石、伊利石為主，充分利用高嶺土的特性[3]。

②高嶺土晶胞之間的聯(lián)結(jié)是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，聯(lián)結(jié)力較強(qiáng)，晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進(jìn)入，由于晶格間連接力較強(qiáng)，水分子不容易進(jìn)入，所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石，其液限變化范圍為80%～120%，塑限為45%～60%。

③伊利石屬于較不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，性質(zhì)介于蒙脫石和高嶺石之間，為了保證土石圍堰的黏土封水層的施工質(zhì)量，對(duì)土壤的含水量、高嶺土的最近絮凝度、黏土中高嶺土的含量進(jìn)行了試驗(yàn)分析，最終確定高嶺土的絮凝度和黏土中高嶺土的含量的關(guān)系式，在保證最大限度利用場(chǎng)地內(nèi)黏土的同時(shí)保證圍堰的封水質(zhì)量。

④針對(duì)采用不同種黏土對(duì)樁基的護(hù)筒的間隙進(jìn)行填塞進(jìn)行施工，對(duì)不同含水率的黏土填塞后的護(hù)筒內(nèi)的滲流水進(jìn)行了研究，根據(jù)成樁質(zhì)量對(duì)護(hù)筒的設(shè)置數(shù)量和填塞黏土含水率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

土壤含水率試驗(yàn)儀器：烘箱、鋁盒、調(diào)土刀、刮土刀、蒸餾水滴瓶、凡士林等。

土壤的含水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：

針對(duì)不同的黏土含水量對(duì)樁基的護(hù)筒間填塞黏土，測(cè)定不同含水量黏土填塞狀態(tài)下的護(hù)筒底的滲流水水壓。

4 二雙護(hù)筒和三護(hù)筒下的不同護(hù)筒內(nèi)滲水壓力

（1）圍堰和樁基現(xiàn)場(chǎng)布置

2、3 #墩圍堰處共計(jì)有12根樁基位于沱江中，3 #墩有8根樁基長(zhǎng)度均為25 m，2 #墩4根在沱江的水中，樁基長(zhǎng)度分別為：2-1樁基長(zhǎng)度25.35 m，2-2樁基長(zhǎng)度25.53 m，2-3樁基長(zhǎng)度25.67 m，2-4樁基長(zhǎng)度25.85 m。

（2）樁基科研試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果表明：該項(xiàng)目所選土體滿足水中圍堰要求。經(jīng)后期的樁基施工的質(zhì)量表明采用含水率為13.9%的黏土封水性較其余兩種效果好。護(hù)筒之間充填黏土有利于封水層的形成，最佳含水率13.9%的黏土有利于封水層的形成。圍堰的填筑材料強(qiáng)度滿足承重和變形的要求。JC18-230鋼弦式滲水壓力計(jì)對(duì)雙護(hù)筒和三護(hù)筒內(nèi)滲水壓力進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)范圍：0.05～1 MPa，樁基的直徑為2 m，三護(hù)筒的直徑分別采用2.2 m、2.4 m和2.6 m。護(hù)筒的壁厚采用16 mm，護(hù)筒頂部采用厚度12 mm鋼板進(jìn)行加強(qiáng)。確保施工過(guò)程護(hù)筒整體性。護(hù)筒的長(zhǎng)度采用6 m通用節(jié)段和1 m、2 m、3 m各組合節(jié)段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際深度進(jìn)行焊接，確保護(hù)筒埋入河床堆積層的深度和嵌入中風(fēng)化河床的深度。

對(duì)于選定的3-1、3-2、3-3樁基采用雙護(hù)筒進(jìn)行施工，全過(guò)程對(duì)樁基施工過(guò)程中的滲水壓力檢測(cè)，兩護(hù)筒間滲水壓力檢測(cè)記錄統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

對(duì)于選定的2-1、2-2、2-3、2-4、3-3、3-5、3-6、3-7、3-8樁基全過(guò)程采用三護(hù)筒進(jìn)行施工，全過(guò)程對(duì)樁基施工過(guò)程中的滲水壓力檢測(cè)，三護(hù)筒間滲水壓力檢測(cè)記錄統(tǒng)計(jì)表如表3所示。

（3）雙護(hù)筒和三護(hù)筒護(hù)壁對(duì)成樁質(zhì)量的影響：在樁基的齡期滿足檢測(cè)要求后，利用超聲波法對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如下表4所示。

采用超聲波對(duì)已實(shí)施的樁基進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)經(jīng)檢測(cè)，采用了三護(hù)筒施工法施工的C30水下混凝土樁基樁身完整、密實(shí)度滿足規(guī)范要求，判定為I類樁，但在檢測(cè)中雙護(hù)筒的樁基在成樁質(zhì)量上存在一些質(zhì)量缺陷，樁基在巖石同圍堰填筑體的交界面上存在波段不清晰，波形較弱，波速較正常值偏低，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后和外部檢測(cè)主管溝通分析，分析的結(jié)果為造成此類質(zhì)量缺陷的主要問(wèn)題[4]：波形弱位置位于中風(fēng)化巖石和河床堆積層的分界線附近，此處的滲水壓較大，滲流水活躍，雙護(hù)筒對(duì)于護(hù)筒外河流中的滲流水缺少了一道用于緩沖滲水壓的護(hù)筒作為阻漿帷幕層，導(dǎo)致在急流速深水位樁基施工時(shí)有其局限性，樁基缺陷幾乎均位于深水位置，對(duì)成樁質(zhì)量不構(gòu)成較大影響，且河床上一般有0.5～1 m的砂礫石覆蓋層，由于其出現(xiàn)缺陷的位置距離水面深度大概3～7 m，采用明挖降水鑿除樁基再澆筑的處理工藝難度大，經(jīng)研究決定對(duì)界面波形比較弱和波速比較低的位置采用鉆孔壓漿進(jìn)行處理，處理后的樁基經(jīng)內(nèi)外部檢測(cè)單位的超聲波復(fù)測(cè)，樁基的密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。三護(hù)筒的樁基在河床同填筑的島體的交界面上波紋清晰，波形正常，波速滿足規(guī)范要求，成樁質(zhì)量穩(wěn)固，符合I類樁質(zhì)量要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在成金簡(jiǎn)快速路（金堂段二期—沱江大橋）項(xiàng)目主橋2 #、3 #墩位置圍堰采用夾心式圍堰結(jié)構(gòu)，樁基施工采用雙護(hù)筒、三護(hù)筒并采用黏土填充護(hù)筒間隙進(jìn)行深水位急流速河段樁基施工的科研，得出：土石圍堰深水位急流速河段施工樁基中采用夾心式土石圍堰，樁基施工采用三護(hù)筒，三護(hù)筒間填塞13%～14%含水量的黏土作為封水層這種工藝在特定的水文和地質(zhì)條件下有其推廣價(jià)值。夾心式圍堰結(jié)構(gòu)下雙護(hù)筒和三護(hù)筒的樁基質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表明三護(hù)筒施工措施對(duì)成樁質(zhì)量保證有利。在深水位急流速河段土石圍堰上作業(yè)采用夾心式圍堰，采用三護(hù)筒較單護(hù)筒、雙護(hù)筒在成樁質(zhì)量上有顯著的優(yōu)勢(shì)，具有推廣和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

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收稿日期：2024-05-11

作者簡(jiǎn)介：李強(qiáng)（1982—），男，本科，工程師，主要從事項(xiàng)目技術(shù)質(zhì)量安全管理工作。