王青海

（珠海市金灣區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站 廣東珠海519000）

1 工程概況

某橋梁工程位于珠海市金灣區(qū)，上部結(jié)構(gòu)為跨徑100 m 的非對(duì)稱異形拱肋拱橋結(jié)構(gòu)形式，為有效抵抗上部拱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平推力的荷載影響，下部結(jié)構(gòu)采用拱座及樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1），其中1～3 號(hào)拱座承臺(tái)尺寸為12.4 m×16.1 m，厚4.0 m，采用9 根φ2 200 的鉆孔灌注樁豎直樁基礎(chǔ)+3 根φ1 500 鋼管混凝土斜樁；4 號(hào)拱座承臺(tái)尺寸為16.8 m×35.9 m，厚5.0 m，采用24根φ2 200 鉆孔灌注樁豎直樁基礎(chǔ)+14 根φ1 500 鋼管混凝土斜樁，斜樁豎向偏角的正切值為1∶8 和1∶7 兩種形式，內(nèi)填充C20 混凝土。

2 施工工藝

地面平整→高程測(cè)量→（坐標(biāo)計(jì)算）樁位坐標(biāo)放樣→搭設(shè)施工平臺(tái)→樁機(jī)就位→（安裝導(dǎo)向架）插打鋼護(hù)筒→（測(cè)量斜度）護(hù)筒終孔確認(rèn)→調(diào)整施工平臺(tái)→鉆機(jī)就位→鉆孔→（測(cè)量深度）終孔驗(yàn)收→清孔→（鋼筋籠制作）鋼筋籠安裝→（導(dǎo)管氣密性檢驗(yàn)）導(dǎo)管安裝→二次清孔→灌注混凝土→成樁檢驗(yàn)驗(yàn)收。

圖1 拱座及樁基礎(chǔ)平面圖Fig.1 Plan of Arch and Pile Foundation

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 測(cè)量定位

眾所周知，豎直樁在施工前，測(cè)量定位可根據(jù)圖紙?zhí)峁┑臉俄斪鴺?biāo)點(diǎn)，在原地面用全站儀或經(jīng)緯儀直接坐標(biāo)放樣即可完成，測(cè)量定位非常簡(jiǎn)單，斜樁的測(cè)量定位則不同，由于斜樁本身具有一定的豎向傾角，受施工地面高程與樁頂高程高差影響，其施工坐標(biāo)會(huì)在其軸線法線平面與水平面的交線上產(chǎn)生一定的偏位，測(cè)量定位復(fù)雜很多。

斜樁在測(cè)量放樣時(shí)需考慮斜樁的傾斜度影響，傾斜度是指斜樁在垂直方向線上的投影長(zhǎng)度與水平方向線上的投影長(zhǎng)度的比值，用n∶1 表示，以該工程為例，為8∶1 或7∶1。首先分析斜樁的平面位置關(guān)系，根據(jù)圖1 可知，1～3 號(hào)拱座斜樁及4 號(hào)拱座后側(cè)8 根斜樁與該拱座的若干豎直樁樁位中心位于同一直線上，即均處于斜樁軸線的法線平面內(nèi)，4 號(hào)拱座另外6 根斜樁對(duì)稱分部在承臺(tái)的兩側(cè)，兩側(cè)對(duì)稱的斜樁軸線法線也位于同一平面內(nèi)；其次，根據(jù)圖紙給出的坐標(biāo)，在平整的地面上用全站儀將擬施工的斜樁樁位（x1，y1）和其軸線法線位于同一平面內(nèi)的另一樁位坐標(biāo)點(diǎn)（x2，y2）進(jìn)行坐標(biāo)放樣，及時(shí)用鋼筋在放樣點(diǎn)進(jìn)行固定標(biāo)記，并在兩坐標(biāo)點(diǎn)之間進(jìn)行拉線，利用兩點(diǎn)一線原則確定打設(shè)樁位的軸線傾斜平面；進(jìn)而測(cè)量地面標(biāo)高H2，計(jì)算施工地面標(biāo)高與樁頂標(biāo)高的高差H=H2-H1，根據(jù)高差H推算其施打中心點(diǎn)與原坐標(biāo)點(diǎn)的水平偏位L=H×tgα，用鋼尺在地面量測(cè)對(duì)斜樁地面施打坐標(biāo)進(jìn)行初步定位（見(jiàn)圖2）；最后，采用插值法計(jì)算斜樁在該施工平面的中心坐標(biāo)，建立不同地面標(biāo)高與施工點(diǎn)中心坐標(biāo)（x，y）的理論關(guān)系，測(cè)量施工點(diǎn)的標(biāo)高，經(jīng)反正校正調(diào)整后最終確定施打點(diǎn)位置（x，y）。為保證每根樁樁基施工的準(zhǔn)確性，每根樁基的測(cè)量定位均應(yīng)有測(cè)量放樣書(shū)面記錄，并嚴(yán)格履行工序報(bào)驗(yàn)程序報(bào)監(jiān)理單位復(fù)核，經(jīng)監(jiān)理單位復(fù)核無(wú)誤后方可進(jìn)行后序施工。

圖2 測(cè)量定位平面關(guān)系圖Fig.2 Measurement of Positioning Plane Diagram

3.2 鋼管樁插打

在施工平臺(tái)搭設(shè)完成之后，需對(duì)打樁機(jī)底座前端進(jìn)行下墊，保持穩(wěn)固，對(duì)導(dǎo)向架進(jìn)行定位安裝，使振動(dòng)錘頭、導(dǎo)向架法線、鋼護(hù)筒成同一軸線，傾斜角度應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鋼管在自身重力作用下，將產(chǎn)生一定的下?lián)?，?dǎo)致豎向傾斜角變小，為消除因鋼管自重引起的豎向傾斜角變化，該工程施工時(shí)擬將鋼管樁初次插入時(shí)的豎向傾斜角角度調(diào)大1°。斜樁施工過(guò)程中，應(yīng)采用帶有角度顯示的水平尺對(duì)鋼管樁的水平角β進(jìn)行量測(cè)（見(jiàn)圖3），通過(guò)公式計(jì)算其豎向傾斜角α=90°-β，計(jì)算該豎向傾斜角的正切值tgα，檢驗(yàn)角度偏差δ是否滿足《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范：GB 50202-2002》5.1.3 斜樁傾斜度的偏差不得大于傾斜角正切值的15%，計(jì)算式為δ=（tgα-1/n）×n≤15%，如不滿足上述計(jì)算式要求，應(yīng)及時(shí)采取糾正措施。

圖3 斜樁傾斜度量測(cè)Fig.3 Tilt Pile Measurement

3.3 鉆進(jìn)成孔

鋼管樁插打完成后，需將多余的鋼管樁沿水平方向進(jìn)行切割，此時(shí)鋼管樁在水平面上斷面形狀呈橢圓形，鉆機(jī)安裝前，需先確定鋼管樁的中心坐標(biāo)，找出該橢圓的長(zhǎng)軸線和短軸線并進(jìn)行拉線，其交叉點(diǎn)即為該鋼管斜樁鉆進(jìn)的中心坐標(biāo)。鉆機(jī)安裝就位時(shí)，需在鉆機(jī)底座前部用鋼板或枕木墊高[1]，經(jīng)反復(fù)校正使孔位中心和轉(zhuǎn)盤中心與鋼管樁軸線成同一軸線[2]，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行加固，保證其在鉆進(jìn)過(guò)程中不發(fā)生傾斜偏位。

鉆機(jī)鉆進(jìn)施工的主要目的是將鋼管斜樁內(nèi)的填充物進(jìn)行清除，鉆進(jìn)達(dá)到終孔條件時(shí)，應(yīng)對(duì)孔深是否滿足設(shè)計(jì)要求進(jìn)行認(rèn)真檢查確認(rèn)，因?yàn)槭切睒?，如采用傳統(tǒng)豎直樁所使用的測(cè)繩吊鉛錘的方法對(duì)孔深進(jìn)行量測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鉛錘從樁位中心點(diǎn)鉛直下放，無(wú)法對(duì)孔深進(jìn)行量測(cè)。為保證斜樁鉆進(jìn)深度，在鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)事先對(duì)每根鉆桿進(jìn)行編號(hào)，鉆進(jìn)過(guò)程中認(rèn)真記錄每根鉆桿的編號(hào)和長(zhǎng)度，達(dá)到終孔條件時(shí)，只需計(jì)算每根鉆桿的長(zhǎng)度總和再加上鉆頭的長(zhǎng)度，即是鉆孔的深度[3]，鉆孔深度應(yīng)與鋼管斜樁深度一致。

3.4 鋼筋籠制作

斜樁的鋼筋籠制作與豎直樁不同，特別需注意鋼筋籠安裝后的鋼筋骨架保護(hù)層問(wèn)題及灌注中的卡導(dǎo)管問(wèn)題。由于是斜樁，鋼筋籠在下放過(guò)程中，極易受其自身重力影響與鋼護(hù)筒產(chǎn)生碰觸擠壓，如采用一般的鋼筋耳筋作為保護(hù)層墊塊，其在下放過(guò)程中極易與鋼護(hù)筒產(chǎn)生擠壓導(dǎo)致?lián)p壞[4]。

為保證鋼筋籠的順利安裝和鋼筋骨架整體質(zhì)量，鋼筋籠的整體剛度和保護(hù)層墊塊設(shè)置是關(guān)鍵[5]，一是在鋼筋籠下半部分（與鋼護(hù)筒傾斜方向一致）加密布置圓形高強(qiáng)混凝土滾輪墊塊，二是確保焊接鋼筋籠骨架的整體剛度和牢固性，只有這樣才能保證鋼筋籠沿著鋼管樁順利下滑，從而保證鋼筋骨架的保護(hù)層厚度。

為有效避免導(dǎo)管因重力作用在下放和上拔過(guò)程中與鋼筋籠內(nèi)加強(qiáng)肋發(fā)生碰觸導(dǎo)致導(dǎo)管卡管，以及對(duì)聲測(cè)管造成不必要的擠壓破壞，鋼筋籠制作時(shí)需進(jìn)行適當(dāng)改造，可將鋼筋籠的內(nèi)加強(qiáng)肋由內(nèi)支撐改為外支撐，需選用經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工進(jìn)行焊接，保證焊接質(zhì)量牢固可靠，同時(shí)將聲測(cè)管也由內(nèi)側(cè)布置改為外側(cè)布置，呈等三角均勻布置在鋼筋骨架外側(cè)，綁扎牢固，便于成樁后對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行完整性檢測(cè)。

3.5 導(dǎo)管安裝

斜樁混凝土灌注，如采用普通的導(dǎo)管，在導(dǎo)管下放和提升過(guò)程中，導(dǎo)管受其自身重力及導(dǎo)管內(nèi)填充混凝土重力影響，極易造成導(dǎo)管向下傾斜與鋼筋籠產(chǎn)生摩擦，一則極易導(dǎo)致管道法蘭卡住鋼筋籠，無(wú)法順利下放或提升；二則如果導(dǎo)管剛度不足，極易使導(dǎo)管發(fā)生斷裂，灌注混凝土的質(zhì)量難以保證。因此，為防止混凝土灌注過(guò)程中導(dǎo)管卡鋼筋籠現(xiàn)象，需對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行改造，在導(dǎo)管上設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)[6]，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可采用圓弧形或橄欖形的凸起導(dǎo)向器（見(jiàn)圖4），用鋼板焊接而成，導(dǎo)向器表面弧形邊緣要打磨圓順，保證平滑無(wú)毛刺。

圖4 導(dǎo)管導(dǎo)向器Fig.4 Catheter Guide

一般導(dǎo)向器的最外側(cè)圓弧直徑較鋼筋籠內(nèi)徑小20～30 cm，可選擇在導(dǎo)管的上、中、底部三個(gè)位置直接焊接于導(dǎo)管上，焊接質(zhì)量應(yīng)牢固可靠，下部的導(dǎo)向器應(yīng)居導(dǎo)管底口5.0～6.0 m 處[7]，往上每隔20 m 左右加設(shè)另一個(gè)導(dǎo)向器[8]，對(duì)于長(zhǎng)度小于60 m 的鋼管斜樁，一般在導(dǎo)管上設(shè)置2～3 個(gè)導(dǎo)向器即可。此外，由于鋼管斜樁樁身斜率較大，對(duì)于所使用的導(dǎo)管及法蘭接口要求具備更高的強(qiáng)度和剛度性能，導(dǎo)管接口處宜采用軟性橡膠墊片,確保導(dǎo)管具有嚴(yán)密的密封性能,導(dǎo)管在使用前需進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，滿足要求后方可用于混凝土的灌注。

3.6 灌注水下混凝土

在鋼管斜樁灌注水下混凝土?xí)r，由于鋼管樁是傾斜狀態(tài)，與豎直樁導(dǎo)管埋深測(cè)量不同，無(wú)法實(shí)現(xiàn)從鋼管樁中心下放鉛錘測(cè)定孔內(nèi)混凝土的液面深度。故只能通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)混凝土面高程和統(tǒng)計(jì)澆注的混凝土方量來(lái)推算樁內(nèi)混凝土面深度[9]，由于混凝土是直接灌注在鋼管樁內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)孔及縮頸現(xiàn)象，該方法簡(jiǎn)單易行，且推斷結(jié)果可靠性較高，灌注過(guò)程中只需考慮一定的儲(chǔ)備系數(shù)并做好灌注混凝土方量記錄，混凝土灌注質(zhì)量可以得到有效控制。

4 檢測(cè)驗(yàn)收

鋼管混凝土斜樁施工完成28 d 后，需對(duì)鋼管混凝土斜樁的成樁性能進(jìn)行檢測(cè)，主要對(duì)樁的樁身質(zhì)量完整性和斜樁的水平推力進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)指標(biāo)需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，樁在水平方向的最大偏位不得大于10 cm，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求后方可進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

5 結(jié)論

鋼管混凝土斜樁與豎直樁相比施工技術(shù)難度較大，在坐標(biāo)定位、成孔工藝、鋼筋籠制作、導(dǎo)管安裝、以及灌注水下混凝土等方面均有著較大差異。該工程施工前，組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)施工質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)難題進(jìn)行探討分析，取得了良好的效果。該工程樁基礎(chǔ)斜樁部分現(xiàn)已全部施工完成，通過(guò)對(duì)該工程鋼管混凝土斜樁施工技術(shù)難題及質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行探討研究，旨在為其他類似工程提供一定的借鑒和參考價(jià)值。