摘要：承载着桥梁荷载的水中桩，只有长期保持着安全、平稳的状态，才能避免由于不均匀沉降或其他问题的发生，导致市政桥梁的质量受到影响，而对上述目标的实现具有决定性作用的因素，主要是施工人员针对水中桩所应用施工技术的水平。文章以市政桥梁工程和水中桩技术为探讨对象，从水中钻孔桩、承台施工等方面，分别对水中桩技术的具体应用展开了细致、深入的探究，供有关人员进行参考。
关键词：市政桥梁工程；水中桩施工技术；具体应用
引言
市政建设的市场正随着社会经济的发展而变得越来越广阔，我国地形具有的复杂性，决定跨河桥梁施工成为市政道路建设不可缺少的部分，在进行市政桥梁施工时，施工人员需要对水中桩、钢平台等技术加以选择并应用，只有这样，才能充分地发挥出相关技术的优势，为施工质量提供保证。需要注意的是，与桥梁施工相比，市政桥梁工程具有土质较软、施工场地狭窄、地形复杂等特点，因此，在确定施工技术时，施工人员应当将现场的情况作为参考的主要因素。
1水中桩施工技术
1.1前期准备
施工前期开展的准备工作，其内容主要集中在以下两个方面：其一，准备施工资源，例如，施工材料、设备等，施工人员应保证所选用施工材料的质量和施工设备的性能，并通过技术交底的方式，明确市政桥梁在质量方面提出的要求，为后续施工环节的顺利开展奠定良好基础；其二，测量放样，准备施工现场，包括清理场地和对平面进行布置。
了解工程所在位置的地形、地貌、水文、地质，每年雨季集中的月份，台风季节影响，测量河道宽度、深度，查核通航等级，受潮汐水位影响，雨季泄洪情况。
1.2施工流程
水中桩施工顺序：水上安全警示标志安设→钢平台塔设（或筑岛）及打设钢护筒→钻机钻孔（采用对角间隔钻孔）→钢筋笼下放→灌注水下砼→拆除部分钢平台→桩基检测→承台施工。
1.3钢平台搭设
钢平台及水中桩施工前将施工方案及施工申请报航道、海事、水利等有关部门审批，发布施工通告，设立相应通航、助航标志。施工时及完成后在适当位置设立夜间警示灯，以引导过往船舶通行，确保过往船只的通航安全和施工安全。
钢平台施工顺序：测量放样→钢管桩沉放→设置剪刀撑→钢管桩灌砂→钢管桩桩头切口→安装Ⅰ40a工字钢主梁及焊接→灌注桩头砼→安设钢护筒→安装及连接I25a工字钢分配梁→铺设[14槽钢及Φ16螺纹钢连接→设置临边安全护栏→设置安全警示标志→钢平台搭设完毕。
钢管桩在沉放前先计算出每根钢管桩的坐标，在河岸大堤上针对各桩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程，然后计算出每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测沉桩使用，沉桩时在正面布置一台全站仪测定位，侧面设置两台经纬仪校核。
制作钢管桩，施工所用钢管在规格、质量等方面，均应当达到规范要求。本案例钢平台采用φ630mm钢管（壁厚8㎜）作基础，钢管桩外壁距离承台外侧边缘大于1.5m，以利于后续承台施工，桩间距为2.5m～4.5m，横桥向相邻钢管间钢管顶下至常水位上0.5m范围内采用I14槽钢作剪刀撑进行连接，拟定钢管桩单桩入土深度为10m，振动沉桩时根据实际情况确定打入深度，并采用入土深度及振桩锤振力进行双控，保证单桩承载力不小于30T，钢管桩间距受力计算确定，管桩逐排沉放，一排桩沉放完后再移动吊车沉放另一排。纵向采用Ⅰ40a工字钢连接（焊接）作纵向主梁，为保证钢管桩与主粱整体受力及稳定性，钢管桩打设完毕后，管内灌注中粗砂，主梁安设完毕后钢管顶至主梁工钢下50cm灌注C20素砼，横向用I25a工字钢作分配次梁，间距0.3m，顶面满铺I14槽钢，为保证I25a工字钢稳定性，侧端面采用槽钢进行连接，槽钢顶面采用Φ16螺纹钢进行横向连接，间距0.4m，增加整体性及防滑性能，钢平台比常水位要高出2m以上。在钢平台邻边侧加设安全护栏，护栏采用φ40钢管制作，护栏高1.2m，上下设置两道横杆，确保施工安全，钢平台搭设如图1所示。
图 1 钢平台搭设示意图
1.4钻孔灌注桩施工
1.4.1钢护筒下放
本案例主墩桩基设计桩径为1.8m，钻孔桩采用内径为2.2m的钢护筒，钢护筒采用厚度为14mm的A3钢板卷制而成，护筒成形采用定位器，设制台座接长，由专门的生产厂家加工完成，确保卷筒圆顺、接缝严密，为加强护筒的整体刚度，在焊接接头焊缝处加设厚10mm宽20cm的钢带，护筒底脚处加设厚14mm宽30cm的钢带作为刃脚，钢护筒每节加工长度为6m、10m（可根据实际情况确定分节长度加工），焊接采用坡口双面焊，所有焊接必须连续，以保证不漏水，钢护筒在加工厂制作完成后，经检查合格后用汽车运至主钻孔平台，现场焊接接长，护筒顶面与钢平台顶面平齐。
钢护筒埋设首先在平台上，精确放出护筒位置，利用钢平台上纵横工字钢安设护筒沉放导向架，导向架可设在主梁、次梁工字钢上、下位置，导向架比护筒外径大5cm，采用槽钢在纵横工字钢上焊接十字形状四方定位，在河水位落潮时或低水位的时候，由50T吊车吊起钢护筒通过导向定位架缓慢下放直到其刃脚自然下沉到河床面为止，在校正护筒垂直度（小于0.5%）和护筒平面位置偏差（小于3cm）后，采用90KW振动锤振动下沉，并按需要焊接接长护筒，振动锤振动下沉直至护筒底部到达设计标高，即进入河床面不透水层以下不小于1m。
若护筒不能沉放到所需深度，可利用φ300㎜空气吸泥机，按先中部后四周再中部的顺序吸泥及砂，必要时可在护筒外壁辅以高压射水下沉。
钢护筒沉放应注意：钢护筒沉放前派遣潜水队员将桩位处清理干净，不得有影响钢护筒下沉和钻孔施工的杂物，如大块石、钢材等；钢护筒焊接接长时应保证护筒顺直，焊缝饱满；振动锤重心和护筒中心轴尽量保持在同一直线上；开动空气吸泥机同时须往钢护筒内加水，护筒内水位不能低于河面水位；在护筒下沉过程中，当护筒沉入土中一定深度后，要及时撤除护筒导向架，以免影响护筒下沉；钢护筒沉放必须全过程测量，保证护筒偏位和倾斜度在容许范围内。
1.4.2成孔工艺
1.4.2.1造浆
桩基施工采用优质膨润土泥浆（用膨润土、工业碱按适当的比例配制而成）护壁，施工过程中泥浆循环采用在岸边砌筑泥浆池，用泥浆泵正循环换浆，为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入河道，专门组织泥浆运输队将泥浆运往指定的弃土区排放。
正式钻进前，需要往施工的桩及循环用的护筒孔底供泥浆，换出原孔内的清水，钻进过程中，要根据不同的土层制备不同浓度的泥浆，使泥浆既起到护壁及清渣的作用，又不至于太浓而影响钻进速度。
1.4.2.2钻孔
钻孔采用冲击钻机钻孔，钻机就位后，进行桩位校核，保证就位准确，低冲程钻进，待整个钻头进入土层后进入正常冲程钻进，在护筒脚部位必须慢速钻进，整个冲击成孔过程中分班连续作业，专人负责做好记录并观察孔内泥浆面和孔外水位情况，发现异常马上采取措施，泥浆比重控制在1.2～1.25，粘度控制在18～22S。
桩孔中的泥浆指标应严格控制，好的泥浆不但利于保证孔壁稳定，而且有利于悬浮起岩渣加快施工进度，在钻进过程中经常对泥浆进行试验，以确保泥浆符合要求，在地层变化处，捞取渣样，判明土层，记入表中，与设计地层地质结构柱状图核对。若存在严重不符现象，则马上通知监理工程师汇同设计部门协商解决。
1.4.2.3检孔、清孔
终孔后进行检孔，孔径、孔形和倾斜度采用直径为φ1.8m，长度6m的钢筋检孔器吊入钻孔检测；根据桥位附近控制点，测出护筒顶标高，查出本桩底标高，计算桩长，用测绳来控制长度，孔深不得小于设计值。
采用换浆清孔法，当孔底基本无沉渣，泥浆沟上排出浊水而无泥浆废渣时，即可停止第一次清孔，移机准备钢筋笼下放。
1.4.3钢筋的制作及吊装
1.4.3.1钢筋笼制作
钢筋笼在钢筋加工场分节进行制作，采用加劲筋（间距2m）成型法，每节长度11～12米，制作时加劲筋点焊在主筋内侧，校正好加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊牢固，布好螺旋筋并点焊于主筋上，沿主筋圆周方向每2米均匀布焊接保护层耳环筋，焊接采用单面焊，焊接长不小于10d（d为钢筋直径）。根据超声波检测要求安设声测管，以利进行桩基检测，声测管上端高出桩顶50cm，下端用管帽封底焊接严密。
1.4.3.2钢筋笼吊装
加工好的钢筋采用32T吊车下放就位，安装时采用两点起吊，以防止骨架变形，钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋边下放边拆除内撑，钢筋笼连接采用单面焊，焊接长度10d的搭接，并保证各节钢筋笼在同一竖直轴线上，钢筋笼下放到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇注砼时上浮及移位，浇注混凝土前在声测管内灌满水，上口用塞子塞住，钢筋笼下放完成后，马上下放导管进行二次清孔，清孔后的泥浆比重1.03～1.1，含砂率小于2%，粘度为17～20帕秒。
1.4.4水下混凝土灌注
桩基础混凝土由搅拌站搅拌运输，采取在岸边汽车泵泵送砼至桩位灌注。
1.4.4.1灌注前准备
灌注前进行二次清孔，当二次清孔的泥浆性能指标和沉渣厚度达到设计和规范要求，并经监理工程师检查合格后，尽快进行水下混凝土灌注，桩基混凝土采用导管法灌注，导管用内径φ300mm的刚性导管，在第一次使用前和使用一定时间后均应按规范对其进行水密性和承压试验、检查，防止胶垫老化，以保证导管接头良好，不漏气。
1.4.4.2砼配合比基本要求
混凝土应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析，泌水现象，灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180mm～220mm。
1.4.4.3砼浇注
开始浇注砼要满足首批砼量的要求，保证首批砼灌注后导管埋深1m以上，灌注开始后，应紧凑连续进行，并注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除，导管在砼内埋深控制在2m～6m左右，砼浇注面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，浇注速度适当放缓，而当砼进入钢筋骨架4～5m以后，适当提升导管，减小导管在钢筋骨架下的埋置深度，在砼灌注过程中，后续砼要沿导管壁徐徐灌入，避免在导管内形成高压气囊，同时要定时抽插振动导管，以保证桩基础的密实，达到振捣效果。
为确保桩顶质量，砼浇注标高应比设计桩顶标高高出80㎝，在浇注完成后挖除多余砼，但应留出30㎝左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高，多余砼挖除用人工在护筒内完成。
1.4.4.4桩基检测
水下砼浇注结束后砼达到一定强度后才能进行桩基检测，检测合格方可进行承台施工，桥梁桩基础如图2所示。
图 2 桥梁桩基础示意图
1.4.4.5水下砼灌注质量保证措施
严格控制混凝土原材料控制，选定合理的施工配合比，严格控制混凝土塌落度在18cm～22cm之间。
混凝土灌注前必须对导管进行水密法检测，经检测合格后方可施工。
精确计算首灌混凝土数量，并检查料斗容积是否满足首灌要求，确保首灌混凝土埋住导管口不小于1m。
做好水下混凝土灌注前的各项准备工作，协调交通运输，确保施工灌注的连续性。
严格按规定进行清孔，检测泥浆比重，严格控制桩底沉渣厚度，符合要求后方可灌注水下砼。
水下混凝土灌注过程中，勤测量混凝土灌注高度，确保导管埋入砼4～6m，导管不得埋入过深或过浅，已防堵管或断桩。
2 承台施工
承台采用吊箱施工，通过受力计算选择合适的钢材，根据设计图现场焊接、拼装，底部采用井字框架梁承力，由侧板、底板、内支撑、吊挂系统四部分组成悬挂在钢平台上，底板由多根吊杆挂于钢平台上，设计时考虑主受力梁为工字钢纵梁，底模板在钻孔桩孔位处开孔，开孔尺寸较钻孔桩钢护筒外径大100mm，钢筋绑扎前，采取水下灌注砼的办法进行封底，井字框架梁受荷载有封底砼自重、钢吊箱围堰自重、围堰内外水头差引起的浮力。封底时要注意钢护筒周围的密封，在吊箱精定位后，用φ180mm左右的内装粘土的蛇形编织袋，构成内径与钻孔桩钢护筒外径大致相同的环形结构，套于钢护筒上顺势下放，以达到围堰底板与钢护筒外壁间堵漏效果，封底完毕用水泵抽掉吊箱中水，检查是否有漏水现象，必要时采用早凝砼堵封，然后切割钢护筒，进行钻孔桩桩头处理，绑扎钢筋埋设预埋件，浇注承台砼。
结论：综上所述，市政桥梁施工的复杂性，决定施工人员无法应用某种特定的施工技术，完成施工的全过程，因此，负责设计和施工的人员，应从实际出发，保证施工方案的经济性、有效性，当然，技术交底工作的意义也不容忽视。在科学技术发展速度极快的当今社会，水中桩技术的应用频率也大幅提升，市政桥梁建设因此而得到了长足的进步，希望上文讨论的内容可以在某些方面给施工人员以启发，使水中桩施工技术的有效应用成为现实。
参考文献：
[1]俞晓华.市政桥梁水中墩的施工技术探究[J].住宅与房地产，2017（33）：195.
[2]杨郁桓.市政桥梁水中墩施工技术实例分析[J].建材与装饰，2017（28）：244-245.
[3]李准.试析市政桥梁水中墩施工技术[J].科技创新与应用，2013（11）：176.
论文作者:黄伟广
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：泥浆论文; 钢筋论文; 导管论文; 钻孔论文; 钢管论文; 混凝土论文; 水中论文; 《基层建设》2019年第2期论文;