旧桥拆除重建工程复杂水下环境的桩基施工技术

阳号

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摘要：公路桥梁凭借着巨大的交通承载力在整个交通体系中占据着非常重要的地位。然而由于国内经济的“超高速”发展，交通量也随之暴增，大量早期建立的公路桥梁已经远远不能适应现代巨大的交通量，特别是受限于最初的施工技术水平，部分才使用20年的就变成了危桥，甚至已经发生了多起旧桥坍塌事故。因此，对公路桥梁进行改建工程显得尤为必要，而桩基施工作为桥梁最重要的施工环节，特别是在改建工程实际施工过程中存在旧桥水下结构拆除困难、水下环境复杂导致新桥桩基施工受阻、旧桥拆除与重建施工工序衔接脱节造成等关键性技术问题。本文针对桥梁重建工程中的首要矛盾桩基施工，对旧桥拆除重建引起的复杂水下环境桩基工程中存在的关键技术进行了分析和研究，制定出高效的解决措施方案，为我国高速公路改扩建工程的最关键的工序桩基施工提供了参考意见。

关键词：旧桥拆除原位重建工期紧 复杂的水下环境桩基施工 新旧工艺结合

1、复杂水下环境的桩基施工技术遵循的原则

　　　旧桥拆除原位重建工期紧社会责任重，秉承“高效、安全、经济、环保”的理念，对改建工程的通航要求、工期要求、环保要求进行充分的考虑，在施工过程中遵循“科学合理、安全适用、经济环保”的原则。

2、总结旧桥拆除重建工程复杂水下环境桩基施工工艺的目的

旧桥拆除重建工程下水环境复杂，拆除掉落的结构物、混凝土渣、未完全拆除的水下结构都有会导致重建桥桩基施工困难，而桩基施工是桥梁重建工程最开始也是最重要的施工环节，桩基施工的进度和质量都是影响着后续施工甚至整个工程进度的关键。

目前国内桩基施工多采用快速高效的旋挖钻不适用于复杂的水下环境施工。

为了实现旋挖钻顺利施工，通过施工方案技术研究，工艺优化，针对旧桥拆除后不同的水下环境特点，研究和设计合适的水下复杂环境的桩基施工技术，采用冲机钻与旋挖钻结合施工以达到既能适应各种复杂水下环境又能快速高效施工的目的。

3、应对水下环境施工方案措施

3.1、拆桥后桩基施工可能遇到的复杂水下环境情况

根据旧桥拆除后准备重建桥桩基施工时水下环境分为以下二种：

复杂水下环境一：有未完全清理的碎落构造物妨碍重建桥桩基施工。

复杂水下环境二：无法完全拆除的旧桥水下结构与重建桥桩位冲突。

面对复杂环境采用旋挖钻施工方案存在的风险：

1. 水中护筒振设时遇到碎落的混凝土块可能造护筒偏位、不竖直甚至无法下沉等情况。

2. 旋挖钻钻进时会卡钻、钻头磨损、斜孔等问题。

3. 遇到未完全拆除的旧桥桩基、扩大基础、大型承台等则基本无法钻进施工。

4. 若将旧桥结构完全拆除清理则需耗费巨大的财力物力，且工期不允许。

经过深入探讨研究，结合工期、安全、环保、通航需要，采用传统的冲机钻冲过旧桥构造达到自然的河床岩层后再振设桩基导向护筒然后换成旋挖钻钻进的方式能保证在各种复杂环境下的桩基顺利、快速施工。

3.2 、工艺流程

3.3、关键工艺步骤

3.3.1、采用冲击钻直接冲进

由于水下存在未完全拆除的旧桥结构导致桩基护筒无法安装，因此必须先用冲击钻直接定位冲进一定深度（由于没有泥浆循环出渣，只能进尺2m左右）形成一个底面平整桩位孔。

3.3.2、安装护筒冲进

将桩基护筒竖直安装至已冲平的底面，上端用槽钢固定牢固（由于需要泥浆循环携带出钻渣才能继续冲进至原河床地层，因此需安装护筒作为导向以及提供泥浆循环出渣所需的空间）。

此时拌制泥浆加入桩基护筒内，采用传统的正循环冲进。直至冲透复杂的地层到达原河床地层（此时可以换为旋挖钻钻进）。此时护筒是支立在复杂环境的混凝土渣里护筒脚处有可能漏浆，因此泥浆冲进过程中泥浆指标需按照下表调制以保证冲进速度。

3.3.3、振设桩基护筒

将护筒接长振设至设计深度。

利用导向架对桩基钢护筒的垂直度及平面位置进行精确控制，下放施工起吊设备采用70t履带吊，钢护筒采用ICE160振动锤进行振打，钢护筒下放及振打施工见下图。护筒导向架设计长度6m，顶部采用双拼贝雷梁作为大梁固定于桩基平台上，其余结构均采用[28#槽钢焊接制作而成，其四周定位采用插销门栓式，兼顾直径230cm和直径200cm护筒下放定位。

护筒振入采用ICE160振动锤。安放振动锤时，首先检查其液压夹头的各通道是否通畅，可维持的油压值是否足够，夹头钢板牙纹是否磨损严重，以确定夹头对护筒壁钢板的有效夹持。将其对位后（检查振动锤与钢护筒同心），开动油泵，使液压夹头供油系统的压力维持在额定的压力上，检查夹头是否夹持稳固，缓慢松钩，测量垂直度，进行点振，测量观察护筒垂直度和平面位置，待钢护筒入土一定深度后进行连续施振，施振至预定标高。在振入的过程中，每次开动振动锤必须首先进行试探性的点振，确认贯入正常，夹持牢固后才能正常施振，每次开动振动锤的时间不得超过10～15min，以免因通电时间过长而烧坏电机。在施振的过程中随时观测护筒的垂直度，如发现垂直度有偏差，要及时纠偏，避免以后护筒接长或者套入下一级护筒后冲锤无法通过护筒脚的情况出现。另外护筒高出平台面时，在不影响桩基施工的前提下，先不割除护筒，等到桩基成孔段过护筒脚后，如果不需要对护筒进行跟进后再进行割除。钢护筒下放精度控制指标为：中心偏差不大于5cm、倾斜度不大于1/200。

3.3.4、旋挖钻钻进成孔

旋挖钻机采用直筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

钻进作业必须分班连续进行，交接班时应交代好钻进情况及下一班注意事项。机长要认真及时填写钻进记录。钻进过程应详细记录施工进展情况，包括时间、标高、泥浆指标、进尺情况等。

在钻进过程中，泥浆指标根据钻进过程中不同地质情况及时进行调整。如因排渣、提钻头除土或其它原因停钻，钻头不得停留在孔底，必须提升到泥浆面以上。此时应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。

剩余桩基施工工艺与床柜工艺一致，在此不再赘述。

3.4 桩基护筒控制要点

1）护筒逐段拼接时，段与段之间的顺直度要控制好，防止曲折；

2）孔口定位时，护筒口中心要保证与桩基中心基本重合，然后将其与地面开口护筒用钢板连接固定；

3）护筒底部刃脚处加强，以防止施打过程中发生卷刃。

3.5 钻进施工控制要点

①冲机钻进过程中严格控制泥浆的各项指标。

②升降桩锤应平稳，尤其是当桩锤处于护筒脚位置时，必须谨慎操作、防止桩锤钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动孔壁。

③冲机钻进过程应连续操作，不得中途长时间停止，尽可能缩短成孔周期。 详细、真实、准确地填写钻进原始记录，发现异常情况及时上报处理。

④冲机钻进过程中，通过护筒脚和砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，宜放慢钻进速度并密切观察孔内水位情况，并调整泥浆浓度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。

4、工艺分析总结

（1）深入分析了旧桥拆除后可能造成重建工程工序衔接不顺的特点，充分考虑此类工程紧张的工期，采用传统的冲击钻与高效的旋挖钻相结合的施工工艺以适应复杂的水下环境。不但保证了桩基的顺利施工的同时也周全了工期要求。

（2）该工艺充分利用了传统工艺的适应性强以及旋挖钻功效高的特点，不仅节省了大量水下构造物清理的费用而且保证了桩基施工进度，是旧桥拆除施工与重建工程衔接的重要纽带。

（3）旧桥拆除重建工程复杂水下环境桩基施工工艺是新旧工艺的结合体，适用性强、施工效率高、社会效应好。为类似工程解决了工序衔接不顺、施工工期长、工艺复杂等难题。

5、结束语

桩基施工作为桥梁施工中最重要的环节直接影整个桥梁建设的工期、安全、质量。而目前先进的旋挖钻机却不能很好的适应旧桥拆除后复杂的水下环境施工，只有采用传统的适应性强的传统工艺冲击钻施工通过复杂环境这一环后，接着采用高效的旋挖钻施工方能发挥其高效的施工性能。这一工艺已经成功的运用在紫金桥应急拆除及原位重建工程中并取得了巨大的工期效益及经济效益，完美的融合了新旧施工工艺的优点，有效的解决了拆除与重建工序衔接矛盾，达到了“科学合理、安全适用、经济环保”的效果。

在公路桥梁旧桥改建工程过程中仍然存在一些关键性技术问题，需要对这些问题进行进一步的分析和研究，对方案不断优化，制定更先进更完善的解决措施，推动我国旧桥改造工程的进步和发展，为社会经济的发展做出贡献。

参考文献：

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