拱桥斜桩施工技术探讨

0 引言

我国近年来在公路建设事业发展方面取得了骄人的成绩，公路网络建设效率与质量得到了进一步提升。在地形、地势、地貌复杂多变的众多道路设计建设中，桥梁结构的应用已经成为一项成熟的技术，且技术的发展始终保持强劲势头。不同形式的拱桥应运而生，成为满足地形特殊要求且具有景观欣赏价值的典型桥梁结构，不断刷新着设计者的设计水平，也在持续验证着施工技术与方法。在拱桥施工过程中，斜桩基础施工是一项技术要求高、施工难度大的环节，通常在受力相等时，直竖桩与斜桩相比，后者具有更理想的轴向承载性能，无论是群桩还是单桩，斜桩的承载能力都更为理想，因此斜桩的施工应用更加广泛。为获得更理想的轴向承压能力，有效减弱横向剪力与弯矩，有必要对斜桩施工技术展开进一步的探讨与分析。

1 工程概况

柳州经合山至南宁高速公路合山红水河特大桥，跨径组合为(3×20+228+3×20)m，桥梁全长358.42 m。主跨采用中承式钢管混凝土拱桥，净跨径为210 m，矢跨比为1∶4.0，拱轴系数m=1.45，主桥长228 m，拱肋横向中心间距为17.8 m，拱肋采用变截面桁式结构，拱顶截面高3.8 m，拱脚截面高6 m。吊杆顺桥向的标准间距为8.0 m，桥面为格构式钢-混组合结构，溯社岸主墩为斜桩(隧洞)+桩基础的形式。两岸引桥均为3×20 m的箱梁。该桥于合山市岭南镇里兰社区西北方向约850 m处跨越红水河，距离上游乐滩水电站42.5 km，距离下游桥巩水电站32 km，距离上游合山电厂2.3 km，在合山岸上跨广西合山市上塘矿区矿山地质环境治理工程——江滨路延长线道路。

该桥拱座为分离式拱座，分为左、右2个，全桥共4个，横向净间距为8.8 m，形状为菱形体，拱座长12.23 m，宽9 m，高13.23 m，底部标高为92.456 m，位于第四系冲洪积层，含砂黏土层。合山岸拱座基础为桩基础，一个竖直桩(全桥共2个)，一个斜桩(隧洞)(全桥共2个)，溯社岸为扩大基础。竖直桩直径为3.5 m，桩长为10 m，采用人工挖孔桩。隧洞基础高6 m，宽6 m，隧洞的上半部分为半圆形，下半部分为矩形和弧形的组合形状。斜桩(隧洞)左侧长30 m，右侧长28 m，斜桩开挖角度为与水平面成46.185°，要求嵌入完整基岩≥7 m，采用人工挖孔。全桥拱座基础采用C30混凝土，拱座采用C40内养生混凝土，待主拱圈施工完成后，浇筑C50内养生混凝土封拱脚。合山红水河特大桥BIM模型见图1。

图1 合山红水河特大桥BIM模型图

2 拱桥斜桩开挖传统施工存在的主要问题

在一些拱桥施工中，拱桥斜桩开挖施工还有沿用传统施工手段的情况，而传统的斜桩开挖施工受技术工艺以及设施设备的限制，存在一些待解决的问题：

(1)开挖深度超30 m后，施工人员随着作业深度加大和作业半径缩减而难以实施挖掘，开挖渣土的运输多由小车装载后由卷扬机带出，使得出渣速度慢、效率低，整个开挖进度不快。

(2)斜桩基础所用钢筋笼在提前制作完成后，经过斜桩洞口机械吊装入内，由人工依据临时固定措施完成相应的操作，存在较为明显的安全风险隐患。

(3)斜桩孔在确定孔径工作中主要采用全站仪实施测量定位，不能建立动态化的孔壁尺寸监控检测及校正体系，因此会造成斜桩倾斜度、开挖断面尺寸等指标参数的偏差与错误。

(4)斜桩浇筑混凝土工作的施工质量常常不达标：一方面因斜桩的斜面桩口内部安装混凝土模板时多用块状拼接，并用竹胶板切割，使得拼接后易出现明显错台；另一方面顶层混凝土体浇筑的松散程度明显，不能有效确保浇筑质量。

3 拱桥斜桩施工技术方法的优化创新

3.1 施工安全观测预警技术

在斜桩施工过程中可能存在开挖变形等安全隐患，需要加强施工安全观测预警。在合山红水河特大桥施工过程中，在拱顶安装可移动支架，并开发应用了新型预警观测装置用于观测断面，间距为3 m，主体为支架下所吊观测球。观测球的下降位移超过警戒线，则表示变形超出阈值，需要引起重视并采取措施处理。技术人员同时在拱顶支撑支架处安装可触变圆球装置，若变形达到极限即自动启动预警闪灯，从而发挥安全预警效果[1]。

3.2 半成品钢筋笼下放技术

钢筋笼制作及吊装施工是斜桩施工的关键环节，预制半成品钢筋笼后，在斜桩施工拱顶设计并焊接滑轨可增强钢筋笼下放成功率与稳定性。合山红水河特大桥施工中积极使用了半成品钢筋笼下放技术，下放箍筋时通过卡槽装置实现有效定位。在笼体下方加装双向钢管，管径与保护层厚度配套，沿着钢管下放半成品钢筋笼至桩底后，直接与钢拱架焊接，并按技术措施实施钢筋笼绑扎，待绑扎工序结束后抽离钢管，最终完成钢筋笼安装[2]。通过以上技术操作的调整和优化，可控制人工放笼时的位移偏差，减少劳动力输出，整个下放过程更便捷。安装原理如图2所示。

文章来源：《中国普外基础与临床杂志》 网址: http://www.zgpwjcylczz.cn/qikandaodu/2021/0707/553.html