橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)施工過(guò)程中失穩(wěn)處理方法研究

■曾志文

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司漳州管理分公司，漳州 363000)

1 前言

近年來(lái)，高速公路建設(shè)由于施工、征遷或者建設(shè)方要求等各種原因?qū)е乱呀ê玫慕ㄖ?bào)廢的情況屢屢發(fā)生。本文通過(guò)對(duì)橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)出現(xiàn)失穩(wěn)的情況進(jìn)行原因分析，提出解決方案并實(shí)施，取得較好的效果，為今后的施工實(shí)例提供有價(jià)值的參考依據(jù)，在保證橋梁安全前提下，避免造成不可預(yù)計(jì)的浪費(fèi)。

2 工程概況

某大橋中心樁號(hào)K37+753，全橋長(zhǎng)601.1m，位于主線(xiàn)互通上，位置處于侵蝕沖蝕河谷堆積地貌區(qū)。20#橋臺(tái)為全風(fēng)化層、碎塊狀風(fēng)化花崗巖以及中風(fēng)化花崗巖，20#橋臺(tái)基礎(chǔ)采用雙層C25片石混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，下層寬度3.4m，上層寬度2.9m，單幅長(zhǎng)度19.941m，設(shè)計(jì)高度0.75m。施工時(shí)基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，地基為砂性土，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在沒(méi)有考慮基礎(chǔ)會(huì)因?yàn)樽灾丶斑吰卤粵_刷導(dǎo)致失穩(wěn)的情況下，按原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。當(dāng)基礎(chǔ)施工完畢，耳背墻施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分基礎(chǔ)出現(xiàn)開(kāi)裂，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察橋臺(tái)基礎(chǔ)距前邊坡坡頂距離較短，最小位置距離3m，且臺(tái)前坡面較陡，高差約20m，可能導(dǎo)致邊坡及橋臺(tái)基礎(chǔ)整體失穩(wěn)。經(jīng)各方研究決定對(duì)橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行報(bào)廢處理，變更為樁基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)邊坡采用混凝土擋墻進(jìn)行加固處理。

3 擴(kuò)大基礎(chǔ)失穩(wěn)原因分析

從原設(shè)計(jì)地質(zhì)柱狀圖看，地基應(yīng)為砂性狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，而實(shí)際開(kāi)挖后構(gòu)造大多已被破壞，粘性差，巖芯多呈礫砂狀，地基基本為砂狀土，砂性強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的跡象不明顯，地基承載雖然滿(mǎn)足要求，但此類(lèi)地基水流沖刷后極易被破壞。

由于施工正好處于雨季，施工過(guò)程中沒(méi)有做好橋臺(tái)兩側(cè)邊坡排水防護(hù)，左側(cè)橋臺(tái)位置坡底因取土已被破壞，臺(tái)前與坡體距離短，橋臺(tái)防護(hù)很難保證橋臺(tái)地基不會(huì)被水流破壞，容易被掏空，雨水沖刷后引起基礎(chǔ)不均勻沉降，橋臺(tái)穩(wěn)定受到威脅。

橋臺(tái)原設(shè)計(jì)C25片石混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度19.941m結(jié)構(gòu)應(yīng)力及后期混凝土伸縮、徐變也易引起基礎(chǔ)開(kāi)裂。

4 解決方案

橋梁上部預(yù)制T梁還未架設(shè)，20#橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，為防止因基礎(chǔ)失穩(wěn)造成重大事故，必須及時(shí)解決該安全隱患。經(jīng)各方研究決定把擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行砸掉報(bào)廢處理，改為樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)臺(tái)前坡體、橋臺(tái)兩側(cè)邊坡進(jìn)行防護(hù)加固設(shè)計(jì)，完善排水系統(tǒng)。

基礎(chǔ)采用樁徑1.5m、樁長(zhǎng)30m、單排4根鉆孔樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)一般構(gòu)造圖如圖1所示。

4.1 鉆孔樁基礎(chǔ)施工控制

(1)埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒能穩(wěn)定孔壁、防止坍孔，還有隔離地表水、保護(hù)空口地面、固定樁孔位置、和起到鉆頭導(dǎo)向作用等。

護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，護(hù)筒高度應(yīng)高出地面0.3m，護(hù)筒深度可根據(jù)設(shè)計(jì)要求或樁位的水文地質(zhì)情況確定，一般埋置深度宜為2～4m。埋設(shè)護(hù)筒采用挖坑埋設(shè)法，護(hù)筒底部和四周所填粘質(zhì)土必須分層夯實(shí)。

(2)泥漿制備及泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置

鉆孔泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。

鉆孔泥漿由水、粘土(或膨潤(rùn)土)和添加劑按適當(dāng)配合比配置而成，通過(guò)泥漿攪拌機(jī)調(diào)和，貯存在泥漿池內(nèi)，再用泥漿泵輸入鉆孔內(nèi)。

(3)鉆孔施工

依井孔中土(鉆渣)取土方法不同，常用的方法有：螺旋鉆孔、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔、潛水鉆機(jī)鉆孔、沖抓鉆孔、沖擊鉆孔和旋挖鉆機(jī)鉆孔。本項(xiàng)目采用沖擊鉆孔。

圖1 橋臺(tái)一般構(gòu)造圖

沖擊鉆成孔一個(gè)最重要的關(guān)鍵點(diǎn)，就是泥漿護(hù)壁。泥漿的濃度可以根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定或經(jīng)驗(yàn)判斷，泥漿太濃鉆孔速度慢，泥漿太輕護(hù)壁容易坍塌。

開(kāi)始鉆進(jìn)宜慢不宜快，因?yàn)樽o(hù)筒刃腳周?chē)鷰r層要密實(shí)有個(gè)過(guò)程，需反復(fù)沖擊擠壓，且這個(gè)位置最容易穿孔。

施工過(guò)程中護(hù)筒及時(shí)跟進(jìn)，護(hù)筒內(nèi)的水頭一定要保持，碎石檢查控制泥漿指標(biāo)，不可馬虎。碎石檢查鉆機(jī)鋼絲繩等，防止掉鉆。在遇到漂石或巖層，如表面不平整，應(yīng)先投入粘土、小片石，將表面墊平，再用鉆錘進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，防止發(fā)生斜孔塌孔事故。

鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查孔直徑和豎直度，確保鉆孔直徑和豎直度符合規(guī)范要求。

(4)清孔

清孔時(shí)，注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。清孔時(shí)利用泥漿分離設(shè)備，泥漿廢渣采用汽車(chē)運(yùn)輸至指定位置。鋼筋籠下好，并在澆注砼前再次檢查沉淀層厚度，若超過(guò)規(guī)定值，要進(jìn)行二次清孔，二次清孔后立即灌注砼。

(5)鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠嚴(yán)格安裝設(shè)計(jì)圖制作，注意聲測(cè)管的預(yù)埋并連接牢固，采用汽車(chē)吊分節(jié)吊裝，吊裝前制定方案，保證在吊運(yùn)過(guò)程中鋼筋籠不發(fā)生變形，接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，骨架外側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，其間距豎向?yàn)?m，橫向圓周不得少于4處。鋼筋籠就位后應(yīng)予以固定，避免灌注砼時(shí)，鋼筋籠上浮。吊入鋼筋籠時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位輕放、慢放，防止碰撞孔壁，引起坍塌。

(6)灌注水下混凝土

鉆孔經(jīng)成孔質(zhì)量檢測(cè)合格、導(dǎo)管進(jìn)行水密試驗(yàn)后，方可開(kāi)始灌注工作。

導(dǎo)管下放過(guò)程中應(yīng)保持位置居中，逐步沉放，防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁。

采用砍球法澆注水下混凝土，首盤(pán)混凝土需用量由計(jì)算確定，保證首批混凝土澆筑后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度》1.0m，并能填充導(dǎo)管底部間隙。首盤(pán)砼澆筑后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，導(dǎo)管的埋置深度宜控制在2～6m。

4.2 邊坡系統(tǒng)錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土設(shè)計(jì)

(1)采用系統(tǒng)錨桿掛網(wǎng)噴砼防護(hù)。系統(tǒng)錨桿為全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿，采用Φ28mm的螺紋鋼筋制作，掛網(wǎng)錨桿采用Φ16mm的螺紋鋼筋制作。要求錨桿體平直，并應(yīng)除油，除銹，涂防腐漆。

圖2 邊坡系統(tǒng)錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土設(shè)計(jì)圖

(2)錨桿孔、排水孔方向垂直于邊坡走向。

(3)掛網(wǎng)采用鋼筋網(wǎng)，結(jié)點(diǎn)采用鐵絲綁扎，錨桿頭與鋼筋網(wǎng)整體焊接。噴混凝土縱向15～20m設(shè)伸縮縫一道，縫寬1～2cm，采用彈性瀝青填縫板填塞。

(4)邊坡支護(hù)采用從上往下進(jìn)行。對(duì)土質(zhì)邊坡及強(qiáng)風(fēng)化巖層，錨桿支護(hù)與土方開(kāi)挖同步進(jìn)行，分層開(kāi)挖，分層支護(hù)，隨挖隨支。邊坡開(kāi)挖后視具體情況，可先噴一層水泥混凝土保護(hù)，噴射混凝土應(yīng)按強(qiáng)度要求做好配合比試驗(yàn)。

(5)施工中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段，坡頂處設(shè)立觀測(cè)標(biāo)志，隨時(shí)量測(cè)邊坡的垂直與水平位移，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隨時(shí)處理，保證施工安全和邊坡的穩(wěn)定。

邊坡系統(tǒng)錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

5 結(jié)論

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，已建擴(kuò)大基礎(chǔ)造價(jià)164746元，混凝土擋土墻及邊坡防護(hù)造價(jià)887426元，樁基礎(chǔ)造價(jià)701085元，橋臺(tái)報(bào)廢成本164635元。該橋臺(tái)工程造價(jià)實(shí)際造價(jià)887426+701085+164635+164746=1917892元。

由于及時(shí)對(duì)20#橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行報(bào)廢處理，改為樁基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行混凝土擋墻加固處理，不但工程質(zhì)量、工期得到保證，而且避免造成不可預(yù)計(jì)的浪費(fèi)。