巖溶地質改擴建工程橋梁施工技術

張重偉

摘要：文章依托巖溶地質改擴建橋梁拼寬工程，結合其巖溶發育地質情況，從施工鉆探、回填沖擊法和護筒跟進法等方面介紹了巖溶地區橋梁樁基的施工要點，并探討了橋梁拼寬中的施工要點，為同類型巖溶區改擴建橋梁施工提供參考。

關鍵詞：巖溶地質;改擴建;橋梁;施工技術

0 引言

橋梁施工一直是改擴建工程中的一個重難點，尤其是不良地質下的改擴建橋梁施工技術，既要考慮橋梁拼接施工，又要考慮不良地質處理，還需考慮老橋的維修加固，需要克服一系列的施工難題[1]。

本文以溶洞地質下的改擴建橋梁為例，分析了溶洞地質下的樁基施工技術，同時結合具體問題介紹了橋梁拼寬的施工要點，具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

某改擴建工程全長136km，為四車道改八車道高速公路，沿線有橋梁310座，施工前檢測報告顯示有155座橋梁為1類橋，155座橋梁為2類橋，無3類及以上橋梁。根據原地勘資料、竣工圖及現有地質詳勘資料，路線沿線有11.8km的巖溶發育區，占路線全長13.4%，巖溶發育多為隱伏型巖溶，巖溶分布密度較大，發育較為復雜。

某大橋位于巖溶強發育區域，是整個項目中的施工重難點。原老橋上部結構為跨徑20m的空心板，下部結構為樁基礎，采用兩側各拼寬9.25m的方案，為上連下不連的拼接方式。

樁基下端基巖為灰巖巖溶，橋梁場地淺部以粉質黏土、粉細砂、圓礫角礫、卵石為主，厚度較大，覆蓋層厚度約為5.5～20m，鉆孔遇洞率為27.5%，溶洞規模為0.2～19.8m，平均為3.14m，巖溶率為0.85%～60.43%，溶洞埋深為9.9～55m，多為半填充物質或全填充溶洞，充填物為角礫土、黏性土、混碎石等。從巖溶發育深度看，區內的地下水位埋深為0.6～5m不等，平均值為3.26m，整體水位埋深較小。在揭露溶洞的鉆孔中地下水位至基巖面的平均距離為8.5m，水動力條件強，屬于巖溶極強發育、巖溶發育的形態空間，具有不一致性。

2 樁基施工要點

2.1 主要施工工藝

從巖溶發育深度看，揭露巖溶基本位于中風化灰巖層面附近及以下，巖溶沿中風化頂部層面或裂隙有顯著溶蝕，中小型串球狀洞穴發育，溶溝、溶槽、石芽較多等。施工時根據溶洞的規模大小，確定了三種溶洞處理方法。樁基施工流程圖如圖1所示。

[JZ][XCXM7-35.TIF][TS（][HT5"H][JZ]圖1 樁基施工流程圖[TS）]

（1）預注漿法。針對封閉、規模較小的溶洞，采用注漿方案進行處治。該方法使用的前提是對巖溶地質勘察資料進行了詳細分析，充分判斷巖溶的特性[2]。

（2）回填沖擊法。主要針對深度<5m的溶洞。在沖孔時投放片石、碎石夾黏土，反復沖擊后擴散，起到護壁作用，確保成孔。

（3）護筒跟進法。針對深度>5m的溶洞，采用護筒跟進措施，保證覆蓋層在泥漿大量流失的情況下不發生坍塌。

2.2 巖溶處治措施

2.2.1 施工鉆探

對于橋位處巖溶發育的特性的準確掌握是保證施工進度、提高施工質量的前提條件，因此開展了施工鉆探工作。在已有地質勘探資料的基礎上，針對已探明位于穿越巖溶的樁基，采用一樁一孔的布置方式。

通過鉆孔布設、按序鉆探、確保巖芯采取率、填充物土工試驗、分析判斷鉆孔、細分溶洞發育區域等手段，進一步明確了溶洞的特征。在此基礎上，對于規模較小的溶洞直接采用預注漿法處置，并確定采用回填沖擊法和護筒跟進法作為溶洞處治的主要措施。

2.2.2 回填沖擊法

回填沖擊法是溶洞處治的常用手段之一，根據本項目的實際地質情況做了一些優化：（1）因樁頂覆蓋層以軟弱土為主，覆蓋層厚度大，沖孔過程中遇到漏漿等情況，孔口穩定性較差，因此將孔頂鋼護筒長度加至6m，保護洞口，防止塌孔;（2）加強現場管理工作，在鉆機上顯眼處放置地質柱狀圖、施工注意事項和應急措施;（3）準備充足的片石、黏土球和水泥，片石的級配要求為15～20cm，黏土球直徑為15～20cm，并準備泥漿儲蓄池，在漏漿時及時補充防止塌孔;（4）施工過程中多次出現漏漿，在多次使用黏土、片石回填后效果仍然不明顯，后采用袋裝水泥填充后沖擊，靜置1d后能夠正常鉆進。

2.2.3 護筒跟進法

由于本項目溶洞最大深度達到19.8m，根據實際施工情況采用了雙護筒跟進和三護筒跟進兩種方法。

對溶洞深度>5m的優先考慮雙護筒跟進法。外護筒仍采用6m對洞口進行保護，內護筒厚10mm，直徑為140cm，比樁徑大20cm，每節長度為2～3m，焊接后振動下錘進行接長。采用1.5m鉆頭將鉆孔擴孔至1.5m，鉆至巖面后跟進內護筒。采用標準鉆探繼續鉆進，在穿越溶洞時用回填沖擊法進行反復回填復打，控制沖程在0.3m，直至不再漏漿。

若上述方法都無法成孔時，則采用三護筒跟進法。此方法是在雙護筒跟進法的基礎上，在溶洞位置放置永久鋼護筒，永久鋼護筒直徑為126cm、厚10mm，高度比溶洞高度高3m。施工時需控制好護筒中心與樁基重點偏差<30mm，斜度<1°，保證樁基穩定受力。

3 橋梁拼寬施工要點

巖溶地質改擴建橋梁施工的另一個難點，就是在通車的情況下的橋梁拼寬技術、橋墩樁位坐標及標高調整和老橋結構的加固技術。

3.1 通車狀態下的新老橋梁拼接技術

橋梁施工方案為在保通的情況下進行橋梁的拼接施工，在新老橋拼接位置采用施工夾具形成體外剛性連接，拼寬梁板與老橋能共同受力，保證拼接混凝土的實施。施工夾具采用2.4m長的工字鋼，在接縫處通過20mm螺進行連接（見圖2）。

還采取了以下措施保證橋梁拼接部位的施工質量：（1）為減小車輛振動引起的影響，選擇在車流量小的時間段施工;（2）為減小新老結構的沉降差影響，做好施工組織方案，將梁板架設完成半年后再進行拼接施工;（3）對拼接部位混凝土配合比進行優化，采用低收縮、早強的高性能混凝土，施工時控制好混凝土坍落度;（4）對老橋支座脫空、腳縫破損等病害進行加固，減小對拼接縫的影響。

3.2 橋墩樁位坐標及標高調整

在橋梁拼寬實施過程中，出現橋梁墩臺樁位坐標及標高因與設計不符而大量調整的情況，分析其原因為：（1）老橋橋面瀝青層厚度不一，在7～13cm的范圍內波動，而圖紙是以老橋標準橋面厚度10cm計算的，因此標高誤差達到5cm;（2）老橋竣工資料精準度不高;（3）施工前測量調查不夠詳細。

對此，施工中采取了以下措施：（1）加強橋涵勘測與調查，重點調查橋梁每個墩臺頂護欄內側位置的坐標（確定橋梁平面位置）及標高、相對應位置的瀝青層厚度及梁底標高;（2）老橋的伸縮縫情況、梁板長度、梁板的縱向連接方式、墩臺形式及護欄邊緣的位置關系等，提供準確的數據;（3）以實際橋面標高為控制面，進行橫向拼接，如圖3所示。

3.3 橋臺拼寬防護

橋臺拼寬施工時需挖除老橋全部錐坡，會造成老橋搭板下部塌方，老橋搭板、耳墻開裂等影響高速公路運營安全。

橋臺拼寬施工時，對橋面硬路肩封道，在橋下錐坡位置設支撐防護，有漿砌防護、鋼支撐防護、沙袋防護等。

3.4 老橋動態加固

施工圖設計時檢測到的病害在橋梁拼寬結束時出現病害加劇現象，在橋梁拼寬完成以后需重新檢測老橋，實施動態處理老橋加固問題。后期橋梁加固施工前，均對原設計的橋梁缺陷進行了調查，并根據原加固原則調整加固方案。

4 結語

特殊地質條件下對橋梁進行改擴建施工，受地質條件、老橋實際狀態影響較大。本文結合溶洞地質改擴建橋梁施工實例，從施工鉆探、溶洞處治介紹了溶洞樁基施工技術，并對拼寬施工中遇到的問題提出了相應的解決措施，總結了該類型橋梁施工的技術方法，對同類型橋梁施工技術研究具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]賢良華.基于巖溶地質的橋梁樁基施工方法探討[J].西部交通科技，2018，135（10）：189-191.

[2]趙興華，陳建光.巖溶強發育地區大直徑樁基施工技術研究[J].科學技術創新，2017（17）：248-249.