橋梁基礎施工中的不良地質技術處理探討

【摘要】橋梁的樁基是橋梁的重要組成部分，承載著橋梁的全部重量，是橋梁安全的重要保證。尤其是在不良地質條件下，不僅會加大橋梁樁基施工的難度，而且在施工的過程中還會遇到各種各樣的問題影響著整個橋梁工程的施工狀況。本文以湖南某普通公路橋梁樁基施工為例，重點介紹在不良地質條件下，通過采取相應技術措施，解決施工中遇到護筒滑落、偏孔、坍孔、卡鉆、斷樁、沉渣上返等難題。

【關鍵詞】橋梁基礎施工；不良地質；處理；技術

1、前言

1.1橋位橋型

湖南某普通公路橋梁全長560m，凈寬為18+2×1.5m；橋面為兩聯5孔一連和一聯4孔一連的橋面連續，大橋上部結構采用14跨40m的等截面單箱后張法預應力砼簡支箱梁；下部結構均為鋼筋砼鉆孔灌注樁。其中，普通墩為單排雙根樁，樁徑為2.2m，平均樁長為30.62m，共22根；4#及6#均為雙“品”字型群樁；橋臺為雙排雙根樁，樁徑均為2.0m，平均樁長為21.38m，共20根。

1.2地質特征

根據地質鉆孔資料，可知本橋地質狀況比較復雜。橋位區北向南基巖為石炭系中統黃龍組灰巖、白堊系下統石溪組粉砂巖和石炭系下統華山嶺組砂巖。在1#～7#墩處地質最為復雜，存在灰巖和砂巖兩種巖體的斷層，灰巖存在溶蝕，并有溶洞、溶隙發育。斷層處存在破碎帶，有裂隙發育，另外在全風化鈣質砂巖中夾有承載力很低的粘土夾層（σ0=100kPa～200kPa），且層厚較深。2#～7#墩處有一深槽，覆蓋層較厚，達29m，是灰巖與砂巖斷層分界處；8#～14#墩處為淤泥質粉砂巖或鈣質砂巖地質段：9#～10#墩處覆蓋層很薄。

2、樁基礎施工

2.1主要施工方案和施工工藝

2.1.1成孔工藝

由于實際地質狀況復雜，持力層為紅砂巖和灰巖，存在溶洞、斷層、破碎帶等不良地質，河床覆蓋層中夾雜大量礫石和漂石，針對這些現場條件，采用沖擊鉆工藝成孔是比較理想的。

2.1.2施工順序

該河道每年6、7、8月為主汛期，10月至次年3月為枯水期，樁基的施工直接影響工程的總體進度，因此，7#～12#墩處于水中施工，安排在枯水期施工；1#～7#墩處于河灘中，安排在正常水位時施工；而兩個橋臺樁和13#墩安排在汛期施工。

2.1.3水中樁施工措施

水中施工采取筑島圍堰的方法，兩岸分別施工，這樣既符合現場條件，又能夠節約成本。

2.1.4砼灌注

因該橋為單樁單柱簡支橋，樁徑、樁長都比較大（墩樁直徑為2.2m，橋臺樁直徑為2.0m，設計樁長平均為30m，從18m到50m不等），單樁砼數量最大達200m3，為保證砼灌注質量和降低斷樁風險，采用集中拌和、地泵輸送的方案。

2.2施工準備

充分的施工準備是工程順利進行的重要基礎，更是確保工程質量和施工安全的有效手段，在施工前，我們主要進行了以下幾個方面的準備工作。

2.2.1現場準備

2.2.1.1拌和站的修建

考慮到橋梁的主要工程量在河道內，下部和基礎工程主要在非汛期完成，將砼拌和站安置在河灘內比較理想，最終設在10#墩左側，安置2臺JS500型強制攪拌機，出料口直接合并對準地泵進料口，砂石儲料斗在現場加工制作。

2.2.1.2搭建材料庫

在0#橋臺后和進場便道右側搭建鋼材庫和水泥庫，這樣既可以防止汛期材料不受影響，又便于進場材料的卸貨和方便二次倒運（必要時考慮直接運到現場在短時間內用完這樣可減少二次倒運）。

2.2.1.3修建臨時道路

進場道路利用橋梁起點至現有老路之間已經修建厚約Im的路基，進行必要的加固（主要是雨季期間）：場內道路的修建主要用于材料周轉、機械設備的移動等，利用河灘內現成的砂礫石和外購片石進行加固。

2.2.2技術準備

審核圖紙，制定施工方案研究施工方法對控制點（導線點、水準點）復測和加密組織教育培訓等。

2.2.3設備準備

組織施工所需的設備進場和進場后的調試工作。現場所需設備主要有：GCF型沖擊鉆機8臺（兩種沖擊錘分別為6t和8t，在廠家訂做）；JS500強制攪拌機2臺；JZC350攪拌機1臺（備用）；420kVA變壓器1臺；120kW躬由發電機1臺（備用）；25t吊車1臺；HTB砼輸送泵1臺；輸送管400m；挖掘機、推土機、壓路機、裝載機各1臺，自卸汽車4臺；鋼筋加工等小型機具根據需要配置。

2.2.4材料準備

鋼筋、水泥等主材和砂、碎石、片石、粘土等地材，另需購置一定數量的膨脹土。

2.2.5溶洞處理措施準備

根據地質特點對可能出現的溶洞進行必要的技術方案準備和設施、材料的準備，如制定常見情況的處理措施和預案，準備需要的片石等材料。

2.3施工中遇到的問題及處理措施

2.3.1護筒冒水

在3#-1樁基施工進尺5m左右時，出現坍孔、鉆機傾斜和護筒滑落的情況鉆機手立即停鉆，向技術人員匯報。現場研究分析認為由于尚未進尺到灰巖層，產生的原因主要是該樁位沒有進行筑島作業，樁位也就沒有回填黏土，地層中砂礫含量較大，護壁效果不理想，以及在泥漿的沖刷作用下導致護筒后填土流失滑落孔內，進而引發坍孔。針對這些原因，采取了回填粘土—重新埋設護筒—鉆機定位恢復施工的方案。在這個過程中注意了幾點：一是埋設護筒要進行初步定位，減少空心偏位；二是護筒后的填土一定要夯實；三是增加泥漿濃度，并適當加入膨脹土；四是注意進尺速度控制。由于措施有力恢復施工后不但未出現上述情況，且恢復至原標高也較快，重要的是還為其他孔的施工提供了經驗。

結語：

對于巖溶發育地質條件下的橋梁基礎施工，探明地質情況非常必要，因為一方面可以彌補設計的不足，保證橋梁建成后橋梁的安全使用，另一方面對指導施工，制定經濟實用的施工方案和應急處理措施也非常具有指導意義。其次必須做好施工前的各項準備工作和施工技術交底工作。再次必須實行施工全過程、全方位嚴格的管理和監督，降低人為因素造成的不必要的損失。只有這樣，才能有效地降低樁基施工的風險，既定的進度、質量、安全和效益等目標才能得以實現。