跨河橋梁樁基設計施工關鍵技術研究

熊依成

華維設計集團股份有限公司，江西 南昌 330029

1 工程概況與地質條件分析

跨河橋梁全長共530m，主橋跨徑3m×35m+3m×35m，該橋梁為梁拱組合體鋼箱拱橋，橋的寬度在22.5m左右。整個施工區域地形平坦開闊，沒有活動性斷裂發育情況，橋梁構造比較穩定，地區內地震發生頻率低，適宜建造橋梁樁基工程。經過工程前期勘察發現，在勘探深度范圍內土層主要為震旦系灰巖，對橋梁右主墩的位置處進行鉆孔，發現充填物黏土即溶洞地質，同時伴隨著堅硬的含砂礓石和風化碎石，溶洞高度在4.49～11.4m范圍內。在該區域進行樁基施工，主要存在以下難點：卡鉆和掉鉆現象；孔壁坍塌事故；巖溶發育區域，地質鉆孔取樣的地質條件無法真實反映樁位巖溶和裂隙的實際情況。

2 跨河橋梁樁基的設計與施工關鍵技術

2.1 樁基方案優化

因基巖風化帶存在溶洞地質，且跨河橋梁施工位置的基巖埋深比較大，施工時不宜采用嵌巖樁施工方法。選用30～50m的樁長和1～2m的樁徑施工，以端承摩擦樁作為施工案例，不同條件下單樁的軸向受壓承載力也會不同。比如樁長45m，樁徑1m時，受壓承載力為4480kN；樁徑2m時，承載力為9923kN。經過分析得知，當樁徑增加或減少0.5m的時候，承載力容許值也會增減55%左右；當樁長增加或減少5m的時候，承載力容許值會增減12%左右。樁徑越大，樁端承載力就越大；樁長越長，樁端承載力的所占比例就會越低。要求施工單位按照跨河橋梁的實際施工情況科學選擇樁的長度和直徑，保障樁基施工穩定。

2.2 樁基設計與施工技術

2.2.1 樁基設計

（1）摩擦樁樁基設計。按照跨河橋梁的結構要求，采用單排樁或者群樁施工方案。如果溶洞分布比較強，且頂板比較薄，此時將無法滿足嵌巖樁的施工要求，當樁基穿過溶洞群時可以按照摩擦樁的情況計算樁的長度。如果樁身混凝土可以和巖石膠接，且試樁后樁基抗剪強度較強，巖石摩阻力與普通土的摩阻力更大。但巖石裂縫處存在裂隙水與巖溶水，施工時可能面臨滲水或者漏漿的問題，底部的沉淀土無法有效清除。面對這一情況，在樁基設計工作中無需關注樁端抗力帶來的作用，只需按照摩擦樁來設計樁的長度，經過驗算后根據溶洞情況及時補樁。

（2）嵌巖樁樁基設計。對于不同地質條件，應合理選擇樁基類型，單排樁與群樁可用于大孔徑橋梁樁基施工，以此提升樁基容載力，保持橋梁的橫向穩定性。為了使各個樁基的受力均勻，樁底應同時位于統一的巖層，底部基巖厚度不宜超過4m，巖石抗壓強度不宜低于3MPa。

2.2.2 樁基施工技術

本工程決定按照地質實際情況選用兩種樁基施工方法。

（1）鉆孔樁施工技術。由于施工處巖溶裂隙發育，且具有較強的連通性，鉆孔灌注樁時帶有一定的漏漿問題，施工單位決定針對不同溶洞類型采取相應的施工措施。對于一般溶洞的漏漿和卡鉆問題，應結合泥漿面實際情況做好護臂工作，以便及時補漿。以1：1的比例回填土施工，等待泥漿面穩定后繼續鉆進，在鉆頭和溶洞之間有1m間距時，建議采用短沖程快頻沖擊是奇偶號拍賣行。針對溶洞塌孔問題，可采取雙層鋼護筒施工技術，先使用直徑比較大的鉆孔，配合外護筒沖鉆到溶洞頂部1m的位置，再使用小鉆頭繼續沖擊洞頂，1：1的比例回填土，直到密實。

（2）挖孔樁施工技術。為了保障施工安全，對于洞穴較小的樁位可以采用挖孔樁工藝，節省施工時間，以便面對地質變化時及時補救。挖孔時關注施工進展，做好記錄工作，對于強風化巖層，有必要加強護臂，做好孔內的排水工作。終孔標高超過2m時應擴孔，將樁基底部設計為錐臺型，加大樁底面積，提升樁基的承載能力［1］。

2.3 鋼護筒施工工藝

使用強度較大的鋼板卷預制鋼護筒，在焊接鋼護筒時預留厚度在10mm左右的鋼帶，底部架設底部最少為12mm的鋼帶，最大程度上提高鋼護筒剛度，確保施工工藝合理可靠。。建議在跨河橋梁樁基施工現場拼接護筒，要求鋼護筒分段設計制作，拼接時垂直度偏差允許值在1cm/m以內，保證焊縫連續，不能有漏水的情況出現。結合工程實際情況科學設計鋼護筒內徑和長度，按照溶洞與基巖面位置的施工要求明確單層鋼護筒與內層鋼護筒的埋設深度。要求鋼護筒的內徑必須超過護筒樁徑20cm，外層鋼護筒內徑應超過內層鋼護筒外徑至少20cm，以此達到工程施工需要，保障鋼護筒施工質量。如果樁基施工時需要多層鋼護筒施工，應按照相隔20cm的距離依次向外設置，并按照溶洞的實際分布情況保障內徑設置合理。如果鋼護筒的長度不超過10m，建議使用10mm壁厚的鋼護筒；如果長度在10～20m之間，建議使用12mm厚度的鋼護筒；如果長度超過了20m，建議使用14mm厚度的鋼護筒。成樁時，當鋼護筒沉到溶洞底部，應使用C15混凝土封底，等待混凝土強度達到要求，樁基直徑沖錘，沖孔到樁底的設計標高位置，隨后清孔并防止鋼筋籠，最后澆筑混凝土。

3 總結

針對存在巖溶區域的跨河橋梁樁基工程，建議施工單位選擇樁徑較大且承載力較強的樁基材料，優化樁基施工方案，科學進行樁基設計，應用先進的樁基施工技術，做好鋼護筒施工步驟，從而提高工程經濟效益。