北海銀灘景觀橋梁施工重難點分析

吳武新

摘要：文章以擬建北海銀灘4座景觀橋為例，結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料，分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點，并根據(jù)施工經(jīng)驗給出相應(yīng)的施工解決方法，提出優(yōu)化的施工方案，以保障工程安全。

關(guān)鍵詞：景觀橋梁;巖溶區(qū);水下樁基;斜坡橋梁

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.029

文章編號：1673-4874（2019）10-0101-03

0引言

北海銀灘片區(qū)為北海市重要的旅游窗口，本文以擬建北海銀灘4座景觀橋為例，結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料，詳細分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點，并根據(jù)施工經(jīng)驗給出相應(yīng)的施工解決方法，最終提出優(yōu)化的施工方案，保障工程安全。

1工程概況

根據(jù)《北海市銀灘片區(qū)（含僑港地區(qū)）控制性詳細規(guī)劃》中的規(guī)劃定位，銀灘是北海地區(qū)旅游服務(wù)的基地，是充分體現(xiàn)北海“區(qū)域性國際濱海旅游城市”性質(zhì)和展現(xiàn)其廣泛影響力的重要場所，而銀灘中區(qū)是整個大銀灘最重要的組成部分。擬建4座景觀橋梁即位于銀灘中區(qū)，均為鋼結(jié)構(gòu)橋，架設(shè)于遍布整個中區(qū)的水系及沙灘之上。

4座景觀橋梁上部主梁標準跨徑為25m，梁高1.2m。邊跨梁端搭設(shè)在過渡墩橫梁牛腿上。考慮到橋面排水要求，主橋橫向向內(nèi)采用1%的坡度。斷面形式為：梁高1.2m，橋?qū)挒?.15m（欄桿）+4.5m（人行道）+0.15m（欄桿）=4.8m。下部結(jié)構(gòu)采用D120鋼管混凝土立柱，壁厚20mm，柱內(nèi)填充C30微膨脹混凝土，樁基采用D180灌注樁。

2 工程地質(zhì)條件

2.1地層巖性

橋位區(qū)覆蓋層主要由雜填土、耕植土等垃圾土、自固結(jié)素填土、粉質(zhì)黏土、中砂、粗砂、碎石、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、坡殘積粉質(zhì)黏土組成;基底由奧陶系砂巖、粉砂巖，泥盆系砂巖、灰?guī)r及其風化層組成。基巖梯度變化較大，工程地質(zhì)條件較為復雜。

2.2 不良地質(zhì)現(xiàn)象

根據(jù)勘察報告描述，橋梁所在場區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。根據(jù)鉆孔情況，橋址區(qū)溶洞發(fā)育情況如表1所示。

根據(jù)鉆孔巖芯統(tǒng)計分析，溶洞主要發(fā)育在微風化灰?guī)r層，高度約為1.0-7.4m，頂板厚度約為0.5-11.6m，現(xiàn)巖溶率在4.44%-65%之間。根據(jù)現(xiàn)有情況推測，基巖發(fā)育溶洞為半充填溶洞。充填物根據(jù)肉眼分析及實驗室試驗表明，主要為粉質(zhì)黏土、卵石及巖體碎塊的膠結(jié)物或結(jié)合物。綜合以上分析評價，本橋位區(qū)溶洞發(fā)育程度為強發(fā)育，鉆孔溶洞發(fā)育程度為弱-極強發(fā)育。

2.3 水文地質(zhì)情況

擬建橋梁場區(qū)地表水主要來自大氣降雨，場地位于銀灘公國內(nèi)，河寬約40-120m，河深約3-12m，且河兩側(cè)地勢均較高，形成地表徑流向水域范圍匯集。由于靠近海邊，故橋位區(qū)場地地下水埋深極淺。根據(jù)鉆孔內(nèi)水位觀測，進尺極淺范圍內(nèi)即肉眼可見穩(wěn)定地下水，地下水埋深在地表以下0-0.5m。根據(jù)國家級勘察規(guī)范及廣西地區(qū)相關(guān)省級規(guī)范判定，橋位區(qū)環(huán)境類別為Ⅱ類。

3 重點和難點分析

3.1巖溶地基的處置

巖溶俗稱喀斯特地貌，是碳酸鹽巖在水與二氧化碳共同作用下發(fā)生水溶所形成的地質(zhì)現(xiàn)象，其在廣西地區(qū)非常普遍。巖溶的產(chǎn)生對工程產(chǎn)生極大的影響，尤其是建筑物的基礎(chǔ)，可能會因為巖溶的存在而塌陷，進而造成人員和財產(chǎn)的損失。在工程上對于巖溶地基的處理，有兩種思路：一種為利用，一種為摒棄。利用即不整體破壞巖溶，通過一定簡單的措施利用滿足設(shè)計要求的下臥層作為天然地基使用;摒棄即忽略巖溶地基的承載作用，利用樁基礎(chǔ)貫穿巖溶地層，使樁基落在較穩(wěn)定的巖層中，利用下覆穩(wěn)定地層作為持力層。

本工程作業(yè)區(qū)巖溶頂板層較薄，持力層厚度不足，難以支撐上部荷載，無法作為天然地基使用，且溶洞間水利聯(lián)系緊密，常規(guī)注漿方法難以控制工程量，容易造成極大的投資浪費，故本次橋梁基礎(chǔ)工程設(shè)計采用樁基礎(chǔ)。

銀灘一號景觀橋樁基礎(chǔ)施工完成后，根據(jù)圖紙及設(shè)計說明要求，需進行樁基檢測。進行樁基荷載試驗時，發(fā)現(xiàn)樁基在某較小荷載下，變形量急劇增加。針對這一情況，對該樁基進行鉆芯，發(fā)現(xiàn)鉆孔均偏出樁身范圍，且樁身整體垂直度不理想，樁基長度未達到設(shè)計要求的嵌入穩(wěn)定基巖層。綜合分析，猜測該樁基在施工中沉渣厚度可能不滿足規(guī)范要求。后重新在原位施工樁基，并對沉渣厚度進行精密控制，且樁底驗孔時要求勘察單位及設(shè)計單位現(xiàn)場確認。成樁后再次檢測，所有樁基均滿足設(shè)計要求。

3.2 鋼護筒的加強

銀灘3號景觀橋位于港區(qū)范圍，其跨度為本次設(shè)計橋梁中最大的120m。該橋3根墩臺位于水中，橋下水域通航頻繁，施工用材料運輸工作復雜，各分部分項工程交叉作業(yè)組織協(xié)調(diào)工作巨大，整體危險源較多。施工對航道有影響，需加強與航道、海事部門的聯(lián)系，劃定施工區(qū)域，布置足夠數(shù)量的航標，確保航運正常運行和施工不受影響。中心墩位于河道中央，墩位處水流流速快、沖刷大，串孔風險高，施工期間對水深、流速、沖刷線測定頻率高，且不可抗力因素較多，施工安全和質(zhì)量控制難度大。

為了使橋梁施工安全可靠，經(jīng)過分析討論，設(shè)計了一套加強鋼護筒用于保障施工精準度及安全性。為保證鋼護筒的端部在插打時具有足夠的強度和剛度，在制作時需對端部進行加強處理。根據(jù)以往工藝，采用16mm鋼板作為外側(cè)增強措施，設(shè)置在鋼護筒外徑外緣。Z3*墩加強長度為1m，m，Z1#、Z2#、Z4#、Z5*墩加強長度均為0.5m。鋼板與護筒接觸部分需全部滿焊處理，焊縫高度≥10mm。鋼護筒加工完成后，在鋼護筒頂口按照90°對稱設(shè)置4個吊裝孔，便于吊裝。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)，部分鋼護筒實際入土深度≤10m，無法滿足施工要求。后根據(jù)多次試驗，發(fā)現(xiàn)鋼護筒施工完成等待一段時間后，應(yīng)再次進行復打。當下沉不到設(shè)計要求深度時，采用“浮吊+振動錘”工藝進行施工，現(xiàn)場配備一臺300型的振動錘和800t的浮吊，方可滿足設(shè)計深度要求。而在水壓較大的區(qū)域，部分護筒底口發(fā)生變形，被水壓壓咸橢圓型。在后續(xù)鋼護筒施工時，對變形部位采用千斤頂頂撐處理方案。首先掃孔清除護筒底口土體，由潛水員在水下探明變形護筒的數(shù)據(jù)，利用千斤頂將頂端部位變形的護筒頂撐至3.4m。千斤頂頂撐鋼護筒后，護筒底口均產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象，采用在原護筒外增加新護筒的工藝進行處理。

3.3 鋼筋籠的穩(wěn)定

初次灌注混凝土時發(fā)現(xiàn)，在水流速較快時，鋼筋籠極易發(fā)生上浮。通過若干次試吊裝后發(fā)現(xiàn)，其主要原因是由于混凝土導管埋入過深，基本接近鋼筋籠底部收口。此時灌注混凝土時，若速度較慢，混凝土可以慢慢沉淀在孔底，并逐步升高形成樁身;若灌注過快，則混凝土灌入時能量較大，混凝土與孔底碰撞后有反彈趨勢，此反彈會將鋼筋籠整體帶動上浮。為了防止鋼筋籠上浮，在鋼護筒頂口對稱設(shè)置4根φ36mm鋼筋籠定位吊筋并與鋼筋籠主筋可靠焊接，采用156α工鋼作為扁擔梁穿過兩根掛鉤固定在護筒外側(cè)的方木上，方木穩(wěn)固放置在鉆孔平臺上，利用鉆孔平臺分擔受力，可有效防止鋼筋籠上浮。后續(xù)施工均按此方法操作，未再次發(fā)生鋼筋籠上浮事件。

3.4 潮水上漲期間施工

本次銀灘3號橋施工工期為7-9月，恰逢北海地區(qū)潮水水位最高時期。從近兩年暑期的水位情況來看，水位基本在+5.00m以下。為保證漲落潮期間的施工安全，在現(xiàn)場施工中，采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測，并將平聯(lián)和斜撐安裝完畢，保障鋼棧橋的穩(wěn)定性。同時，根據(jù)鋼棧橋和鉆孔平臺布置情況，在鋼棧橋的上游側(cè)設(shè)定若干個沖刷觀測點，主要設(shè)置在橋墩墩位處和墩間中心處，采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測。當沖刷深度達到警戒值時，采用2-5t的沙袋籠在沖刷危險區(qū)域上游20m下沉。提前在岸側(cè)附近區(qū)域儲備好沙袋，不定期觀測沖刷深度情況。

3.5 山體斜坡上的橋梁施工

銀灘4號橋位于銀灘中區(qū)最東北側(cè)，其北側(cè)樁基位于現(xiàn)狀山體邊坡上。采用人工挖孔樁方案時，由于表層為坡殘積土，粉質(zhì)土含量較高，施工中經(jīng)常遇到雨期，極易造成土體整體軟化，并在大體量降水作用下形成流動性松軟土，造成表層塌孔或整體山體表層移動。在現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)，該地段地下水水量較小，對孔樁開挖影響不大。但經(jīng)過3個雨期后發(fā)現(xiàn)，其地下水受大氣降水的影響較大，樁基施工中經(jīng)常會有塌孔情況發(fā)生。針對此情況，后續(xù)施工中調(diào)整了施工流程，采用先降水疏干后挖孔的施工方法，降水措施采用井點降水結(jié)合孔內(nèi)明排的方法，后續(xù)施工中，除表層土體整體流動外，并無塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

山體中部碎裂狀強風化巖屬軟巖-較軟巖，局部段落巖石強度大，采用人工風鎬挖掘施工較困難。針對此問題，及時調(diào)整工法，采用水鉆法施工，施工流程為鉆孔→破碎→外運，碎裂狀強風化巖需采用水鉆法施工的部分占比預(yù)估約為40%。

山體深部中風化巖屬較完整巖石，硬度大，抗壓強度大，水鉆法施工也難以達到較高的效率，因而此段施工調(diào)整為爆破作業(yè)。施工中聘請專業(yè)的爆破工程師及團隊對爆破方案及炸藥用量進行精細策劃，采取“少裝藥，多次數(shù)”的爆破工藝，有效減少對護壁、相鄰基礎(chǔ)及周邊環(huán)境的影響，確保施工安全。

4 結(jié)語

（1）橋梁施工應(yīng)綜合考慮工程區(qū)的工程地質(zhì)情況，并在施工中做到動態(tài)調(diào)整，對不滿足要求的施工，應(yīng)立即分析原因并返工，以達到設(shè)計標準。

（2）巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)施工應(yīng)注意控制沉渣的厚度，必須滿足規(guī)范要求的最小值。同時，對終孔條件也應(yīng)著重關(guān)注，達到設(shè)計地層并經(jīng)參建方認可方可終孔。

（3）水下樁基施工應(yīng)確保鋼護筒入土深度滿足要求，情況嚴苛時，應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施保證鋼護筒安裝到位。施工中還要保證鋼筋籠的穩(wěn)定，使得混凝土澆筑時鋼筋籠不發(fā)生移動。漲落潮對水下樁基施工影響較大，應(yīng)事先擬定應(yīng)急預(yù)案并演練，確保漲落潮期間的施工安全和質(zhì)量。

（4）斜坡橋梁施工時應(yīng)注意針對不同地層情況采用不同的成孔方法，成孔方法之間應(yīng)不互相干擾，確保整體成孔的完整性，便于后續(xù)灌注樁施工。