北海銀灘景觀橋梁施工重難點(diǎn)分析

吳武新

摘要：文章以擬建北海銀灘4座景觀橋?yàn)槔?，結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料，分析了橋梁施工中所遇到的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)給出相應(yīng)的施工解決方法，提出優(yōu)化的施工方案，以保障工程安全。

關(guān)鍵詞：景觀橋梁;巖溶區(qū);水下樁基;斜坡橋梁

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.029

文章編號(hào)：1673-4874（2019）10-0101-03

0引言

北海銀灘片區(qū)為北海市重要的旅游窗口，本文以擬建北海銀灘4座景觀橋?yàn)槔?，結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料，詳細(xì)分析了橋梁施工中所遇到的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)給出相應(yīng)的施工解決方法，最終提出優(yōu)化的施工方案，保障工程安全。

1工程概況

根據(jù)《北海市銀灘片區(qū)（含僑港地區(qū)）控制性詳細(xì)規(guī)劃》中的規(guī)劃定位，銀灘是北海地區(qū)旅游服務(wù)的基地，是充分體現(xiàn)北海“區(qū)域性國(guó)際濱海旅游城市”性質(zhì)和展現(xiàn)其廣泛影響力的重要場(chǎng)所，而銀灘中區(qū)是整個(gè)大銀灘最重要的組成部分。擬建4座景觀橋梁即位于銀灘中區(qū)，均為鋼結(jié)構(gòu)橋，架設(shè)于遍布整個(gè)中區(qū)的水系及沙灘之上。

4座景觀橋梁上部主梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m，梁高1.2m。邊跨梁端搭設(shè)在過(guò)渡墩橫梁牛腿上?？紤]到橋面排水要求，主橋橫向向內(nèi)采用1%的坡度。斷面形式為：梁高1.2m，橋?qū)挒?.15m（欄桿）+4.5m（人行道）+0.15m（欄桿）=4.8m。下部結(jié)構(gòu)采用D120鋼管混凝土立柱，壁厚20mm，柱內(nèi)填充C30微膨脹混凝土，樁基采用D180灌注樁。

2 工程地質(zhì)條件

2.1地層巖性

橋位區(qū)覆蓋層主要由雜填土、耕植土等垃圾土、自固結(jié)素填土、粉質(zhì)黏土、中砂、粗砂、碎石、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、坡殘積粉質(zhì)黏土組成;基底由奧陶系砂巖、粉砂巖，泥盆系砂巖、灰?guī)r及其風(fēng)化層組成?；鶐r梯度變化較大，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜。

2.2 不良地質(zhì)現(xiàn)象

根據(jù)勘察報(bào)告描述，橋梁所在場(chǎng)區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。根據(jù)鉆孔情況，橋址區(qū)溶洞發(fā)育情況如表1所示。

根據(jù)鉆孔巖芯統(tǒng)計(jì)分析，溶洞主要發(fā)育在微風(fēng)化灰?guī)r層，高度約為1.0-7.4m，頂板厚度約為0.5-11.6m，現(xiàn)巖溶率在4.44%-65%之間。根據(jù)現(xiàn)有情況推測(cè)，基巖發(fā)育溶洞為半充填溶洞。充填物根據(jù)肉眼分析及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，主要為粉質(zhì)黏土、卵石及巖體碎塊的膠結(jié)物或結(jié)合物。綜合以上分析評(píng)價(jià)，本橋位區(qū)溶洞發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育，鉆孔溶洞發(fā)育程度為弱-極強(qiáng)發(fā)育。

2.3 水文地質(zhì)情況

擬建橋梁場(chǎng)區(qū)地表水主要來(lái)自大氣降雨，場(chǎng)地位于銀灘公國(guó)內(nèi)，河寬約40-120m，河深約3-12m，且河兩側(cè)地勢(shì)均較高，形成地表徑流向水域范圍匯集。由于靠近海邊，故橋位區(qū)場(chǎng)地地下水埋深極淺。根據(jù)鉆孔內(nèi)水位觀測(cè)，進(jìn)尺極淺范圍內(nèi)即肉眼可見(jiàn)穩(wěn)定地下水，地下水埋深在地表以下0-0.5m。根據(jù)國(guó)家級(jí)勘察規(guī)范及廣西地區(qū)相關(guān)省級(jí)規(guī)范判定，橋位區(qū)環(huán)境類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。

3 重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

3.1巖溶地基的處置

巖溶俗稱(chēng)喀斯特地貌，是碳酸鹽巖在水與二氧化碳共同作用下發(fā)生水溶所形成的地質(zhì)現(xiàn)象，其在廣西地區(qū)非常普遍。巖溶的產(chǎn)生對(duì)工程產(chǎn)生極大的影響，尤其是建筑物的基礎(chǔ)，可能會(huì)因?yàn)閹r溶的存在而塌陷，進(jìn)而造成人員和財(cái)產(chǎn)的損失。在工程上對(duì)于巖溶地基的處理，有兩種思路：一種為利用，一種為摒棄。利用即不整體破壞巖溶，通過(guò)一定簡(jiǎn)單的措施利用滿足設(shè)計(jì)要求的下臥層作為天然地基使用;摒棄即忽略巖溶地基的承載作用，利用樁基礎(chǔ)貫穿巖溶地層，使樁基落在較穩(wěn)定的巖層中，利用下覆穩(wěn)定地層作為持力層。

本工程作業(yè)區(qū)巖溶頂板層較薄，持力層厚度不足，難以支撐上部荷載，無(wú)法作為天然地基使用，且溶洞間水利聯(lián)系緊密，常規(guī)注漿方法難以控制工程量，容易造成極大的投資浪費(fèi)，故本次橋梁基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)。

銀灘一號(hào)景觀橋樁基礎(chǔ)施工完成后，根據(jù)圖紙及設(shè)計(jì)說(shuō)明要求，需進(jìn)行樁基檢測(cè)。進(jìn)行樁基荷載試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁基在某較小荷載下，變形量急劇增加。針對(duì)這一情況，對(duì)該樁基進(jìn)行鉆芯，發(fā)現(xiàn)鉆孔均偏出樁身范圍，且樁身整體垂直度不理想，樁基長(zhǎng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的嵌入穩(wěn)定基巖層。綜合分析，猜測(cè)該樁基在施工中沉渣厚度可能不滿足規(guī)范要求。后重新在原位施工樁基，并對(duì)沉渣厚度進(jìn)行精密控制，且樁底驗(yàn)孔時(shí)要求勘察單位及設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。成樁后再次檢測(cè)，所有樁基均滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 鋼護(hù)筒的加強(qiáng)

銀灘3號(hào)景觀橋位于港區(qū)范圍，其跨度為本次設(shè)計(jì)橋梁中最大的120m。該橋3根墩臺(tái)位于水中，橋下水域通航頻繁，施工用材料運(yùn)輸工作復(fù)雜，各分部分項(xiàng)工程交叉作業(yè)組織協(xié)調(diào)工作巨大，整體危險(xiǎn)源較多。施工對(duì)航道有影響，需加強(qiáng)與航道、海事部門(mén)的聯(lián)系，劃定施工區(qū)域，布置足夠數(shù)量的航標(biāo)，確保航運(yùn)正常運(yùn)行和施工不受影響。中心墩位于河道中央，墩位處水流流速快、沖刷大，串孔風(fēng)險(xiǎn)高，施工期間對(duì)水深、流速、沖刷線測(cè)定頻率高，且不可抗力因素較多，施工安全和質(zhì)量控制難度大。

為了使橋梁施工安全可靠，經(jīng)過(guò)分析討論，設(shè)計(jì)了一套加強(qiáng)鋼護(hù)筒用于保障施工精準(zhǔn)度及安全性。為保證鋼護(hù)筒的端部在插打時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在制作時(shí)需對(duì)端部進(jìn)行加強(qiáng)處理。根據(jù)以往工藝，采用16mm鋼板作為外側(cè)增強(qiáng)措施，設(shè)置在鋼護(hù)筒外徑外緣。Z3*墩加強(qiáng)長(zhǎng)度為1m，m，Z1#、Z2#、Z4#、Z5*墩加強(qiáng)長(zhǎng)度均為0.5m。鋼板與護(hù)筒接觸部分需全部滿焊處理，焊縫高度≥10mm。鋼護(hù)筒加工完成后，在鋼護(hù)筒頂口按照90°對(duì)稱(chēng)設(shè)置4個(gè)吊裝孔，便于吊裝。

在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分鋼護(hù)筒實(shí)際入土深度≤10m，無(wú)法滿足施工要求。后根據(jù)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼護(hù)筒施工完成等待一段時(shí)間后，應(yīng)再次進(jìn)行復(fù)打。當(dāng)下沉不到設(shè)計(jì)要求深度時(shí)，采用“浮吊+振動(dòng)錘”工藝進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)300型的振動(dòng)錘和800t的浮吊，方可滿足設(shè)計(jì)深度要求。而在水壓較大的區(qū)域，部分護(hù)筒底口發(fā)生變形，被水壓壓咸橢圓型。在后續(xù)鋼護(hù)筒施工時(shí)，對(duì)變形部位采用千斤頂頂撐處理方案。首先掃孔清除護(hù)筒底口土體，由潛水員在水下探明變形護(hù)筒的數(shù)據(jù)，利用千斤頂將頂端部位變形的護(hù)筒頂撐至3.4m。千斤頂頂撐鋼護(hù)筒后，護(hù)筒底口均產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象，采用在原護(hù)筒外增加新護(hù)筒的工藝進(jìn)行處理。

3.3 鋼筋籠的穩(wěn)定

初次灌注混凝土?xí)r發(fā)現(xiàn)，在水流速較快時(shí)，鋼筋籠極易發(fā)生上浮。通過(guò)若干次試吊裝后發(fā)現(xiàn)，其主要原因是由于混凝土導(dǎo)管埋入過(guò)深，基本接近鋼筋籠底部收口。此時(shí)灌注混凝土?xí)r，若速度較慢，混凝土可以慢慢沉淀在孔底，并逐步升高形成樁身;若灌注過(guò)快，則混凝土灌入時(shí)能量較大，混凝土與孔底碰撞后有反彈趨勢(shì)，此反彈會(huì)將鋼筋籠整體帶動(dòng)上浮。為了防止鋼筋籠上浮，在鋼護(hù)筒頂口對(duì)稱(chēng)設(shè)置4根φ36mm鋼筋籠定位吊筋并與鋼筋籠主筋可靠焊接，采用156α工鋼作為扁擔(dān)梁穿過(guò)兩根掛鉤固定在護(hù)筒外側(cè)的方木上，方木穩(wěn)固放置在鉆孔平臺(tái)上，利用鉆孔平臺(tái)分擔(dān)受力，可有效防止鋼筋籠上浮。后續(xù)施工均按此方法操作，未再次發(fā)生鋼筋籠上浮事件。

3.4 潮水上漲期間施工

本次銀灘3號(hào)橋施工工期為7-9月，恰逢北海地區(qū)潮水水位最高時(shí)期。從近兩年暑期的水位情況來(lái)看，水位基本在+5.00m以下。為保證漲落潮期間的施工安全，在現(xiàn)場(chǎng)施工中，采用高頻測(cè)深儀對(duì)水位、水流速度不定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，并將平聯(lián)和斜撐安裝完畢，保障鋼棧橋的穩(wěn)定性。同時(shí)，根據(jù)鋼棧橋和鉆孔平臺(tái)布置情況，在鋼棧橋的上游側(cè)設(shè)定若干個(gè)沖刷觀測(cè)點(diǎn)，主要設(shè)置在橋墩墩位處和墩間中心處，采用高頻測(cè)深儀對(duì)水位、水流速度不定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)沖刷深度達(dá)到警戒值時(shí)，采用2-5t的沙袋籠在沖刷危險(xiǎn)區(qū)域上游20m下沉。提前在岸側(cè)附近區(qū)域儲(chǔ)備好沙袋，不定期觀測(cè)沖刷深度情況。

3.5 山體斜坡上的橋梁施工

銀灘4號(hào)橋位于銀灘中區(qū)最東北側(cè)，其北側(cè)樁基位于現(xiàn)狀山體邊坡上。采用人工挖孔樁方案時(shí)，由于表層為坡殘積土，粉質(zhì)土含量較高，施工中經(jīng)常遇到雨期，極易造成土體整體軟化，并在大體量降水作用下形成流動(dòng)性松軟土，造成表層塌孔或整體山體表層移動(dòng)。在現(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)現(xiàn)，該地段地下水水量較小，對(duì)孔樁開(kāi)挖影響不大。但經(jīng)過(guò)3個(gè)雨期后發(fā)現(xiàn)，其地下水受大氣降水的影響較大，樁基施工中經(jīng)常會(huì)有塌孔情況發(fā)生。針對(duì)此情況，后續(xù)施工中調(diào)整了施工流程，采用先降水疏干后挖孔的施工方法，降水措施采用井點(diǎn)降水結(jié)合孔內(nèi)明排的方法，后續(xù)施工中，除表層土體整體流動(dòng)外，并無(wú)塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

山體中部碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化巖屬軟巖-較軟巖，局部段落巖石強(qiáng)度大，采用人工風(fēng)鎬挖掘施工較困難。針對(duì)此問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整工法，采用水鉆法施工，施工流程為鉆孔→破碎→外運(yùn)，碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化巖需采用水鉆法施工的部分占比預(yù)估約為40%。

山體深部中風(fēng)化巖屬較完整巖石，硬度大，抗壓強(qiáng)度大，水鉆法施工也難以達(dá)到較高的效率，因而此段施工調(diào)整為爆破作業(yè)。施工中聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的爆破工程師及團(tuán)隊(duì)對(duì)爆破方案及炸藥用量進(jìn)行精細(xì)策劃，采取“少裝藥，多次數(shù)”的爆破工藝，有效減少對(duì)護(hù)壁、相鄰基礎(chǔ)及周邊環(huán)境的影響，確保施工安全。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）橋梁施工應(yīng)綜合考慮工程區(qū)的工程地質(zhì)情況，并在施工中做到動(dòng)態(tài)調(diào)整，對(duì)不滿足要求的施工，應(yīng)立即分析原因并返工，以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)施工應(yīng)注意控制沉渣的厚度，必須滿足規(guī)范要求的最小值。同時(shí)，對(duì)終孔條件也應(yīng)著重關(guān)注，達(dá)到設(shè)計(jì)地層并經(jīng)參建方認(rèn)可方可終孔。

（3）水下樁基施工應(yīng)確保鋼護(hù)筒入土深度滿足要求，情況嚴(yán)苛?xí)r，應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施保證鋼護(hù)筒安裝到位。施工中還要保證鋼筋籠的穩(wěn)定，使得混凝土澆筑時(shí)鋼筋籠不發(fā)生移動(dòng)。漲落潮對(duì)水下樁基施工影響較大，應(yīng)事先擬定應(yīng)急預(yù)案并演練，確保漲落潮期間的施工安全和質(zhì)量。

（4）斜坡橋梁施工時(shí)應(yīng)注意針對(duì)不同地層情況采用不同的成孔方法，成孔方法之間應(yīng)不互相干擾，確保整體成孔的完整性，便于后續(xù)灌注樁施工。