巖溶地質(zhì)改擴(kuò)建工程橋梁施工技術(shù)

張重偉

摘要：文章依托巖溶地質(zhì)改擴(kuò)建橋梁拼寬工程，結(jié)合其巖溶發(fā)育地質(zhì)情況，從施工鉆探、回填沖擊法和護(hù)筒跟進(jìn)法等方面介紹了巖溶地區(qū)橋梁樁基的施工要點(diǎn)，并探討了橋梁拼寬中的施工要點(diǎn)，為同類型巖溶區(qū)改擴(kuò)建橋梁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：巖溶地質(zhì);改擴(kuò)建;橋梁;施工技術(shù)

0 引言

橋梁施工一直是改擴(kuò)建工程中的一個(gè)重難點(diǎn)，尤其是不良地質(zhì)下的改擴(kuò)建橋梁施工技術(shù)，既要考慮橋梁拼接施工，又要考慮不良地質(zhì)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(zhì)下的改擴(kuò)建橋梁為例，分析了溶洞地質(zhì)下的樁基施工技術(shù)，同時(shí)結(jié)合具體問題介紹了橋梁拼寬的施工要點(diǎn)，具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

某改擴(kuò)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(bào)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(jù)原地勘資料、竣工圖及現(xiàn)有地質(zhì)詳勘資料，路線沿線有11.8km的巖溶發(fā)育區(qū)，占路線全長13.4%，巖溶發(fā)育多為隱伏型巖溶，巖溶分布密度較大，發(fā)育較為復(fù)雜。

某大橋位于巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)域，是整個(gè)項(xiàng)目中的施工重難點(diǎn)。原老橋上部結(jié)構(gòu)為跨徑20m的空心板，下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)，采用兩側(cè)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?guī)r巖溶，橋梁場地淺部以粉質(zhì)黏土、粉細(xì)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(guī)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(zhì)或全填充溶洞，充填物為角礫土、黏性土、混碎石等。從巖溶發(fā)育深度看，區(qū)內(nèi)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(qiáng)，屬于巖溶極強(qiáng)發(fā)育、巖溶發(fā)育的形態(tài)空間，具有不一致性。

2 樁基施工要點(diǎn)

2.1 主要施工工藝

從巖溶發(fā)育深度看，揭露巖溶基本位于中風(fēng)化灰?guī)r層面附近及以下，巖溶沿中風(fēng)化頂部層面或裂隙有顯著溶蝕，中小型串球狀洞穴發(fā)育，溶溝、溶槽、石芽較多等。施工時(shí)根據(jù)溶洞的規(guī)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(yù)注漿法。針對封閉、規(guī)模較小的溶洞，采用注漿方案進(jìn)行處治。該方法使用的前提是對巖溶地質(zhì)勘察資料進(jìn)行了詳細(xì)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(shí)投放片石、碎石夾黏土，反復(fù)沖擊后擴(kuò)散，起到護(hù)壁作用，確保成孔。

（3）護(hù)筒跟進(jìn)法。針對深度>5m的溶洞，采用護(hù)筒跟進(jìn)措施，保證覆蓋層在泥漿大量流失的情況下不發(fā)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(fā)育的特性的準(zhǔn)確掌握是保證施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量的前提條件，因此開展了施工鉆探工作。在已有地質(zhì)勘探資料的基礎(chǔ)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(shè)、按序鉆探、確保巖芯采取率、填充物土工試驗(yàn)、分析判斷鉆孔、細(xì)分溶洞發(fā)育區(qū)域等手段，進(jìn)一步明確了溶洞的特征。在此基礎(chǔ)上，對于規(guī)模較小的溶洞直接采用預(yù)注漿法處置，并確定采用回填沖擊法和護(hù)筒跟進(jìn)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(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際地質(zhì)情況做了一些優(yōu)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(wěn)定性較差，因此將孔頂鋼護(hù)筒長度加至6m，保護(hù)洞口，防止塌孔;（2）加強(qiáng)現(xiàn)場管理工作，在鉆機(jī)上顯眼處放置地質(zhì)柱狀圖、施工注意事項(xiàng)和應(yīng)急措施;（3）準(zhǔn)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(zhǔn)備泥漿儲蓄池，在漏漿時(shí)及時(shí)補(bǔ)充防止塌孔;（4）施工過程中多次出現(xiàn)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(jìn)。

2.2.3 護(hù)筒跟進(jìn)法

由于本項(xiàng)目溶洞最大深度達(dá)到19.8m，根據(jù)實(shí)際施工情況采用了雙護(hù)筒跟進(jìn)和三護(hù)筒跟進(jìn)兩種方法。

對溶洞深度>5m的優(yōu)先考慮雙護(hù)筒跟進(jìn)法。外護(hù)筒仍采用6m對洞口進(jìn)行保護(hù)，內(nèi)護(hù)筒厚10mm，直徑為140cm，比樁徑大20cm，每節(jié)長度為2～3m，焊接后振動下錘進(jìn)行接長。采用1.5m鉆頭將鉆孔擴(kuò)孔至1.5m，鉆至巖面后跟進(jìn)內(nèi)護(hù)筒。采用標(biāo)準(zhǔn)鉆探繼續(xù)鉆進(jìn)，在穿越溶洞時(shí)用回填沖擊法進(jìn)行反復(fù)回填復(fù)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(shí)，則采用三護(hù)筒跟進(jìn)法。此方法是在雙護(hù)筒跟進(jìn)法的基礎(chǔ)上，在溶洞位置放置永久鋼護(hù)筒，永久鋼護(hù)筒直徑為126cm、厚10mm，高度比溶洞高度高3m。施工時(shí)需控制好護(hù)筒中心與樁基重點(diǎn)偏差<30mm，斜度<1°，保證樁基穩(wěn)定受力。

3 橋梁拼寬施工要點(diǎn)

巖溶地質(zhì)改擴(kuò)建橋梁施工的另一個(gè)難點(diǎn)，就是在通車的情況下的橋梁拼寬技術(shù)、橋墩樁位坐標(biāo)及標(biāo)高調(diào)整和老橋結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)。

3.1 通車狀態(tài)下的新老橋梁拼接技術(shù)

橋梁施工方案為在保通的情況下進(jìn)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(shí)施。施工夾具采用2.4m長的工字鋼，在接縫處通過20mm螺進(jìn)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(zhì)量：（1）為減小車輛振動引起的影響，選擇在車流量小的時(shí)間段施工;（2）為減小新老結(jié)構(gòu)的沉降差影響，做好施工組織方案，將梁板架設(shè)完成半年后再進(jìn)行拼接施工;（3）對拼接部位混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，采用低收縮、早強(qiáng)的高性能混凝土，施工時(shí)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(jìn)行加固，減小對拼接縫的影響。

3.2 橋墩樁位坐標(biāo)及標(biāo)高調(diào)整

在橋梁拼寬實(shí)施過程中，出現(xiàn)橋梁墩臺樁位坐標(biāo)及標(biāo)高因與設(shè)計(jì)不符而大量調(diào)整的情況，分析其原因?yàn)椋海?）老橋橋面瀝青層厚度不一，在7～13cm的范圍內(nèi)波動，而圖紙是以老橋標(biāo)準(zhǔn)橋面厚度10cm計(jì)算的，因此標(biāo)高誤差達(dá)到5cm;（2）老橋竣工資料精準(zhǔn)度不高;（3）施工前測量調(diào)查不夠詳細(xì)。

對此，施工中采取了以下措施：（1）加強(qiáng)橋涵勘測與調(diào)查，重點(diǎn)調(diào)查橋梁每個(gè)墩臺頂護(hù)欄內(nèi)側(cè)位置的坐標(biāo)（確定橋梁平面位置）及標(biāo)高、相對應(yīng)位置的瀝青層厚度及梁底標(biāo)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(hù)欄邊緣的位置關(guān)系等，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);（3）以實(shí)際橋面標(biāo)高為控制面，進(jìn)行橫向拼接，如圖3所示。

3.3 橋臺拼寬防護(hù)

橋臺拼寬施工時(shí)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(yùn)營安全。

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

3.4 老橋動態(tài)加固

施工圖設(shè)計(jì)時(shí)檢測到的病害在橋梁拼寬結(jié)束時(shí)出現(xiàn)病害加劇現(xiàn)象，在橋梁拼寬完成以后需重新檢測老橋，實(shí)施動態(tài)處理老橋加固問題。后期橋梁加固施工前，均對原設(shè)計(jì)的橋梁缺陷進(jìn)行了調(diào)查，并根據(jù)原加固原則調(diào)整加固方案。

4 結(jié)語

特殊地質(zhì)條件下對橋梁進(jìn)行改擴(kuò)建施工，受地質(zhì)條件、老橋?qū)嶋H狀態(tài)影響較大。本文結(jié)合溶洞地質(zhì)改擴(kuò)建橋梁施工實(shí)例，從施工鉆探、溶洞處治介紹了溶洞樁基施工技術(shù)，并對拼寬施工中遇到的問題提出了相應(yīng)的解決措施，總結(jié)了該類型橋梁施工的技術(shù)方法，對同類型橋梁施工技術(shù)研究具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]賢良華.基于巖溶地質(zhì)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(qiáng)發(fā)育地區(qū)大直徑樁基施工技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（17）：248-249.