山區大跨懸索橋長大樁基施工技術應用研究

湯振山

（中鐵開發投資集團有限公司， 云南 昆明 650000）

1 工程概況

新建開州湖特大橋是貴州甕安至開陽高速公路上的一座特大橋，大橋位于貴陽省開陽縣境內，橫跨洛旺河峽谷。大橋布置為甕安岸3×30m 現澆連續箱橋+1100m 鋼桁梁懸索橋+開陽岸2×30mT 梁橋；主纜邊跨甕安岸302m 和開陽岸143m、主纜中跨1100m，垂跨比1/10，主纜鋼絲采用Φ5.35mm 高強鍍鋅鋁合金鋼絲，標準抗拉強度為1860Mpa，單股鋼絲91 根，單纜173 股，纜徑750.5mm。甕安岸3#索塔和開陽岸4#索塔均為斜腿門式形，高分別為139m 和141m，橋型布置圖見圖1。結合兩岸錨位處的地形及地質條件甕安岸采用重力錨，開陽岸采用隧道錨。3#主塔基礎為左、右分離的基礎型式。主塔承臺高7.0m，平面尺寸為20.5×20.5m，承臺間距為17.448m。承臺下設9 根挖孔樁基礎，樁基直徑3.5m、樁長38m，樁基混凝土強度等級為C35，樁中心間距7.2m[1]。3 號主塔樁基承臺布置圖見圖2。

圖1 大橋橋型布置圖（單位：cm）

圖2 3 號主塔樁基承臺布置圖（單位:cm）

本項目地處貴州黔北山地，地勢總體西北高東南低。屬淺切低山溶蝕、侵蝕地貌類型，場區標高630～1027.8m，相對高差約397.8m；橋梁軸線通過段地面高程為630～990.07m 之間，相對高差360.07m，巖坡上部縱坡陡峻，自然坡度約50～70 度。橋區上覆覆蓋層主要為：崩塌堆積層（Qc）；橋區下伏基巖為：白云質灰巖[2]。甕安岸主塔樁基地質情況復雜，次生拉裂縫較多，區域多巖溶和暗溝，影響樁基開挖的不確定性因素較多，是為本樁基施工施工難點。

2 施工工藝

根據現場周邊環境要素、工程地質情況及施工條件，樁基施工采用淺孔爆破松動土石方，人工配合開挖，卷揚機垂直起吊運輸。孔壁采用C35 鋼筋混凝土支護，逐層支護；鋼筋籠采用長線法集中在加工廠制作，現場安裝；混凝土施工采用長直導管下料加人工配合振搗。

2.1 工藝流程

山區喀斯特地形、地貌及地質復雜，道路崎嶇，作業場區狹窄，施工條件艱苦，超深人工挖孔樁施工難度極大。樁基施工安全和施工質量控制至關重要，合理的工序安排，制定切實可行的施工工藝流程是質量控制的首要任務。樁基施工工藝流程圖見圖3。

圖3 樁基施工工藝流程圖

2.2 挖孔護壁

2.2.1 定位鎖口

樁基開挖前，檢查復核各樁坐標、高程，用全站儀、經緯儀及鋼尺依各軸線定出各樁樁位。

為防止樁孔周圍土石滾入孔內造成安全事故、防止地表水流入樁孔，并控制樁的標高和平面位置，在挖孔前澆筑井圈鎖口。井圈鎖口采用鋼筋混凝土，井圈壁厚30cm，頂面高出硬化場地30cm。鎖口結構見圖4。

圖4 鎖口及護壁標準節結構圖（單位：mm）

2.2.2 樁孔護壁

（二）結合學生差異展開教學。正如前面提到的那樣，新課改下的初中數學教學手段已經得到了前所未有的進步。無論是微課教學還是多媒體互動課堂都為學生們帶來了數學認知過程中的更多可能。在這種情況下教師更是要充分結合學生的個體差異以及基礎狀況來制定出具有針對性的分層教學，讓每一名學生都能夠在有的放矢的調整課堂教學計劃的同時來實現既定教學任務與教學目標的落實。

樁基按每日進尺為一節，開挖的孔樁當天澆筑完護壁混凝土。地下最深段護壁所承受的土壓力及地下水的側壓力決定護壁厚度。采用具有較好抗坍塌能力、便于施工振動的外齒式護壁；護壁混凝土選用C35，厚度20cm，鋼筋采用HPB335 Φ10；樁護壁上節豎向筋伸入下節護壁內。為保證支護混凝土能順利澆筑，模板安裝成“八字形”，模板頂面直徑為3.5m，底面直徑為3.6m。每節護壁模板安裝后，通過鎖口圈上預先設置的四個測量控制點，用“十”字線對中，來控制模板的位置，護壁中心偏差控制在1cm。為加快挖孔樁施工進度，可在護壁砼中加入水泥用量1%～2%的早強劑，對地下水較多的地層，還可加入速凝劑。

2.3 安全質量保證措施

2.3.1 爆破工程質量保證措施

通過優化爆破參數、控制預裂孔的鉆孔質量和精度、提高裝藥和填塞質量、控制爆破振動、限制一次起爆的最大藥量等措施確保孔樁爆破開挖質量。

2.3.2 混凝土工程質量保證措施

雨天施工注意嚴格控制混凝土的配合比，對于已經澆筑的混凝土做好保護，要在混凝土攪拌站指派專職試驗員檢查、監督和試驗，遇施工現場出現特殊情況不能澆澆混凝土，應通知停止混凝土拌合及運送。由于樁孔較深，樁身較長，在澆筑混凝土時采用導管下料以防止混凝土離析。混凝土澆筑時，需嚴格控制混凝土下料速度，為混凝土振搗留有足夠時間。

2.3.3 安全保證措施

為保障孔樁作業安全，每孔分別配置直梯、欄桿和安全蓋板。工作人員通過直梯進出孔樁。樁孔口安裝水平推移的活動安全蓋板，當樁孔內有人挖土時，應掩好安全蓋板，防止雜物掉下傷人。

樁孔開挖至5m 時，需在孔內設置鋼筋防護網，防護網高度控制在作業人員的頭頂2m 左右，在吊桶提升土渣時，孔底工人需站在鋼筋防護網下以確保安全。孔深超過6m 時向孔下送風，風管口距操作人員小于2m。施工過程需保持孔底空氣清晰無毒，每次爆破施工后、下孔前均須進行孔內有害氣體濃度檢測；當二氧化碳或其他有害氣體濃度超過允許值或孔深超過10m、腐殖質土層較厚時，應加強通風。作業人員下孔施工前，要仔細檢查護壁是否損壞，確認護壁穩定后再下孔作業。孔內照明使用36V 安全礦燈，設備所用電線、電纜具有足夠的強度和絕緣性能。現場均應安裝漏電保護裝置。

3 施工方法

3.1 開挖方法

為防止孔樁施工相互干擾，合理安排樁基開挖順序是確保樁基施工質量的重要措施。樁基采用隔孔開挖施工，分兩個循環進行開挖，對于不同巖土層采取不同的開挖方式[3]。樁基施工順序見圖5。

圖5 樁基循環施工順序圖

3.1.1 土層人工開挖

孔樁挖孔采取自上而下逐層開挖，先挖中間后挖周邊，由工人逐層用鐵鍬、鏟子進行開挖，對于堅硬土層用鐵錘、鋼釬或風鎬破碎。開挖中若出現淤泥質土層時，應縮短開挖進尺并及時護壁以確保孔壁穩定，防止坍孔。人工挖孔施工示意圖見圖6。

圖6 人工挖孔施工示意圖（單位：mm）

3.1.2 巖層爆破開挖

原則上，在密集炮孔、分散裝藥、規模控制、微差多分段和覆蓋防護的基礎上，孔內巖層開挖采用淺孔爆破法工藝施工。孔樁爆破深度每次不超過1m，以防止爆破震壞護壁，避免產生坍孔等現象[4]。在孔底布置掏槽眼、輔助眼及周邊眼，根據巖體強度及完整性設計各孔眼爆破參數，力求爆破效果良好，既不超挖也不欠挖，進尺速度達到預期。炮眼布置采用中空楔形掏槽，炮眼成環布置。各眼孔設計參數如表1。

表1 直徑3.5m 樁基光面爆破參數表

3.1.3 孔樁封底

孔樁開挖至設計標高后，測量孔底標高，清除孔底浮碴，對樁孔進行保護，孔口進行遮擋，防止物體掉入。樁孔經驗收合格，立刻采用C30 混凝土進行封底，并對樁孔加以保護。

3.1.4 樁基混凝土澆筑

安裝鋼筋籠及聲測管后經驗收合格即可澆筑樁基混凝土。樁身混凝土施工主要工藝流程：施工準備→混凝土攪拌、運輸→現場混凝土性能檢測→混凝土灌注→人工振搗→灌注完成→樁頂人工鑿毛→樁頂養護→樁身檢測。

為保證混凝土灌樁順利并防止混凝土下落離析，罐車爬入坡架下料，混凝土通過Φ33cm 導管下落孔底。樁基混凝土應一次連續灌注完成，若有短時間停歇時，應頻繁抽動導管，使混凝土保持足夠的流動性。混凝土采用80 型振動棒振搗，對孔底5m 和樁頂5m 范圍振搗，其余部分依靠混凝土頂升及重量自密實。

3.2 巖溶及承壓水處理

3.2.1 挖孔樁巖溶處理

護壁必須支撐牢固，溶洞上方使用鋼筋混凝土護壁。用鋼釬探插或地質雷達探測溶洞大小、深淺、走向，制定處治方案。

無填充物干洞，用C30 混凝土從護壁預留口向護壁后的溶洞空腔澆筑填充。遇流質泥漿或積水填充溶洞，抽干泥漿按干洞處理；當不能抽干時，采用安全性較高的鋼護筒護壁來穿越溶洞。

3.2.2 承壓水處理

挖孔時如果遇到涌水量較大（90m3/h 以內）的潛水層承壓水（水頭9m），可采用水泥砂漿壓灌卵石環圈將潛水層進行封閉處理，效果較好。

4 結語

地形、地質復雜的山區長大人工挖孔樁施工，應根據不同巖土層采用不同的開挖方式和支護模式，采取逐層開挖逐層護壁的施工方法。根據孔內空氣質量情況，采取不同的通風方法，以確保人工挖孔施工安全。根據本工程孔位不同深度巖層地質情況，采取控制開挖進尺、合理設計爆破參數、逐層護壁、合理處治溶洞及孔內承壓水和采取孔內通風等措施有效減少坍孔，確保樁基質量，加快施工進度，節約工期，降低工程造價。該施工技術對山區長大樁基挖孔施工具有借鑒作用。