旧桥重力桥台基础改造成桩基施工技术浅析

　　内容提要：目前，国家加大基础建设投资力度，城市功能日趋完善，在建设过程中，将涉及到大量的改造工程，以缩短建设时间，节约建设成本。本文介绍旧桥重力式桥台改造成桩技术。
　　关键词：旧桥，桥台，改造，桩柱
　　都江堰二环路走马河桥，原桥桥面宽32.5m，桥跨为16m，原桥两端公路改造加宽后为51m，原桥宽度不能满足车辆通行需要，成为制约交通的瓶颈。建设单位经比选，在不影响目前交通的情况下对桥梁进行加宽处理。施工时先施工两侧加宽新桥，待新桥通车后再进行旧桥改造，地质勘测单位钻孔勘测发现旧桥南台侧桥台砼开裂，经设计单位比选，确定将旧桥重力式桥台改为桩柱式桥台，根据工程特点，新桥桥台加固共3根直径为1.8m的桩基础，河床基础经勘测为砂卵石结构，局部地段存在直径超过1米的漂石，钻孔时容易出现偏孔现象。因桩基础施工时间不能在走马河年度例行的岁修期间内完成，为不影响交通，必须设置钢板围堰，待新桥通车后方可带水作业。此工程难点有以下几点：
　　1、走马河水深约6m，流速达到2m/s，最大流速6m/s，钢板围堰单侧水流冲击力大，定位困难。
　　2、旧桥下游有一电站，钢板围堰的设置必须保证足够的过水断面，经与水务部门联系，要求工程设置的钢围堰跨河方向结构尺寸不能超过桥台护坡，原则上与护坡相同。
　　3、旧桥台砼强度不均匀，旧桥台凿除难度较大，新成桩边缘侵入旧桥台砼锥坡，使用桩机凿除时容易造成偏心。地基基础资料不齐，开裂砼部位取样成果不完备，施工时必须充分考虑地质条件的变化。
　　根据现场实际情况，施工单位做出如下方案：
　　1、在较短的断水期内沿旧桥台外边坡设置钢板围堰，该围堰在河床上分块焊接完成，其作为是在恢复通水时为钻机提供工作空间，围堰底部深入河床1米，浇筑C30砼加固，以防止钢板在水流作用下向桥台方向偏移。围堰钢板面板厚度10mm，设肋板6道，肋板厚度10mm，肋板与面板及采用75角钢焊接，肋板与旧桥台间设400mm宽垫板，垫板上钻孔，采用膨胀螺栓与旧桥台连接，垫板与桥台间设8mm厚平板橡胶止水带止水，为防止钻孔时钢板围堰在桩机冲击下向流水方向偏移，肋板上设6道φ16钢丝绳加固，围堰与桩孔间空隙采用砂卵石填充，围堰结构尺寸不得侵占流水断面，不得影响下游发电和泄洪，围堰与庄孔最小距离27cm。
　　2、钻机位于旧桥台上，局部回填砂卵石垫平，以保证钻机工作时不产生位移。成桩时应控制桩机落锤行程，避免卡钻、落钻事件，重点部位分别是：开始钻桩时、钻头穿过砼与砂卵石交界面时、钻进至设计桩底时。
　　3、为确保开孔时钻头顺利通过桥台锥坡斜面，钻进前将锥坡局部人工凿平，围堰与锥坡间空隙采用砂卵石填充密实，初始钻进行程不超过50cm，待钻头完全进入旧桥砼桥台后逐步提高钻进速度，钻进时密切进行观测，采用全站仪观察钻头是否发生偏移，出现偏移则回填砂卵石或粒径不大于30cm块石，重新钻进，直至钻进正常为止。
　　钻孔2008年5月25施工开始，前期正常，6月3日，在完成桥台原砼层（7.4m）后，钻进至9.5m时（砂卵石地层）发生桩孔侧壁砂卵石地层沿桥台砼裂缝漏水现象，在钻孔冲击力作用下，钢板围堰向河水方向出现变形，钢板整体向河水方向偏移约50cm，导致已经施工完成的桩孔被迫停止，经建设、监理、施工各方共同分析，认为原因有以下几方面：
　　1、原施工之钢板围堰因桥台砼破裂，膨胀螺栓被拉坏，钢板围堰虽未破坏，但与桥台砼面分离，出现渗漏。
　　2、河床砼破裂，造成河水自底部砂卵石底层沿桥台砼原有裂缝涌入桩孔。
　　根据上述分析，为完成桩孔施工，各方同意采取以下方法进行处理：
　　1、对钢板围堰进行加固，防止钢板围堰进一步变形；具体措施为在桥台尾端施工锚杆，锚杆为φ28钢筋，深入桥台坚固砼1m，将钢丝绳重新拉紧加固，在钢板围堰与桥台锥坡间空隙浇筑C30砼，将钢板围堰与桥台锥坡连城整体，以防止钢板围堰再次出现变形。
　　2、采用砂卵石、黏土对已完成的桩孔回填处理，重新钻孔；
　　在采取上述措施后，重复钻进至8.5m时，钻头卡钻，现场，使用桩机起吊钻头，采取应急措施进行处理，经多次尝试，钻机钢丝绳绷断，起吊失败。随后使用污泥泵排水，拟排水后人工修凿卡住钻头的碎石、砼破碎块及其它杂物后再进行施工，抽水至5.5m时，发现桥台砼下游侧存在明显的渗漏通道，直径约8cm，涌水量大，流速快，污泥泵不能排出桩内积水，至此，钻机卡钻原因已经清楚，即原桥台砼强度低，整体性差，造成钻机在通过砼层进入砂卵石底层后，因砼碎块下落造成钻头被卡，必须排除桩内积水后采取有效的防渗漏、防砼碎块卡钻的施工措施，否则，桩孔施工无法正常，鉴于此，经各方讨论，决定采取以下措施进行处理：
　　1、制作钢护筒，护筒长度为8m，穿过砼桥台底部约0.5m，护筒外径1.82m，钢板厚度为10mm，用钻机将其推进桩内，钢护筒的作用主要是止水及防止砼碎块下落导致卡钻。
　　2、钢护筒顺利就位后，使用大功率污泥泵将桩内积水抽净，工人进入桩孔内将钻头四周砼碎块及其它杂物清除干净，使钻头能够正常钻进，考虑到钢护筒施工时可能会出现一定程度的变形，若变形较小，钻头能够顺利通过钢护筒，则该护筒不再取出，与桩孔砼浇注成一整体；若变形较大，钻头不能顺利通过钢护筒，则在钻头能顺利钻进后将钢护筒取出，重新回填砂卵石及黏土钻孔，进行第三次成成孔。
　　在施工钢护筒后，人工将钻头周围石块及砼碎块清理完毕，钢护筒出现变形，钻头无法正常取出，为保证施工安全，工作人员将护筒切开，吊车提出钻头。

　　此部位屡次卡钻，根据实际情况分析，此处在钻进时，河床下存在较大粒径的卵石，旧桥台砼钻头钻进时出现溜钻现象，钻头穿过时，卵石随钻头运动下落，提钻时破碎的卵石和旧桥台砼卡在一起，导致卡钻事故。经各方认真研究，决定修改施工方案为：
　　1.在钻进旧桥台时，应控制钻进速度，避免钻头偏心造成偏钻；
　　2.钻进至旧桥台砼与砂卵石结合部位时，务必控制成孔圆度，使用1.8m的原装钻头进行施工，该部位极易发生卡钻现象，适当添加膨润土，调整泥浆浓度，将原泥浆浓度1.1调整为1.3，添加片石，改变该部位卵石的突变形式为渐变，即从砼结构渐变为片石黏土结构后再渐变为砂卵石结构，降低卡钻的概率。