河灘處橋梁基礎(chǔ)施工方案淺析

王宜賀 黃嘉星 游興

摘要：柳州市古鎮(zhèn)路大橋主橋采用V型墩梁拱組合連續(xù)剛構(gòu)橋，一跨跨越洛清江。主墩位于河灘處且兩處墩位存在明顯的地質(zhì)差異，綜合考慮橋位處洪水暴漲暴落的特點以及特殊的地質(zhì)情況，兩處主墩基礎(chǔ)分別制定了不同的施工方案，為類似工程提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：施工方案； 基坑開挖； 止水； 白云巖； 卵石

中圖分類號：U445.55+9文獻標志碼：B

1工程概述

廣西柳州市古鎮(zhèn)路大橋?qū)儆趶V西典型的跨江橋?？鐝浇M合為：2×40 m+（80+ 145+80）+3×40 m，橋梁全長515 m；主橋采用（80+145+80） m V型墩梁拱組合連續(xù)剛構(gòu)橋，以優(yōu)美的弧線跨越洛清江。

主墩承臺為矩形，尺寸為17 m×17 m×4.5 m，雙幅布置，承臺間距1.75 m；基礎(chǔ)為12根2.0 m鉆孔灌注樁。墩位處水文地質(zhì)條件復(fù)雜，受汛期影響，施工工期緊張。如何制定合理的施工方案，確保汛期來臨前完成主墩基礎(chǔ)，是起控制作用的全橋施工關(guān)鍵性節(jié)點。

2水文、地質(zhì)條件

橋位處洪水具有水勢兇猛，暴漲暴落的特點。洛清江源流接近青獅潭暴雨區(qū)，流域中上游又處于永福暴雨區(qū)，兩岸支流坡降很陡，集流迅速，最大流速4.44 m/s，24 h最大漲幅10.96 m。

主墩位于河灘處，主要地層為稍密狀卵石、強風化白云巖及中風化白云巖。其中中風化白云巖巖面埋深較淺，厚度大，分布連續(xù)，力學強度高，淺層巖溶弱發(fā)育。

3#主墩承臺處于白云巖地質(zhì)，地面以下0～10 m存在多處溶蝕裂隙破碎帶。

4#主墩承臺位于卵石層，層頂埋深1.50～5.80 m，揭露層厚5.30～12.30 m，粒徑約為1～10 cm，大于2 cm的顆粒含量約占總質(zhì)量60%，無分選性，顆粒骨架間為粉土、細砂等充填。質(zhì)地堅硬、滲透性強、開挖后易坍塌，卵石層以下為強/中風化白云巖。

3基礎(chǔ)施工方案

3.13#墩基礎(chǔ)施工

主橋3號承臺采用筑島圍堰施工，鑒于該承臺處地質(zhì)堅硬，需進行定向爆破后，采用機械對承臺范圍進行開挖，同時做好隔水措施。承臺底面超挖30 cm，超挖部分回填20 cm厚碎石，然后施工10 cm厚混凝土墊層。

為保證主墩基礎(chǔ)對稱變形，3號主墩樁頂3.6 m范圍內(nèi)需擴大鉆孔直徑至250 cm。施工時樁頂3.6 m范圍內(nèi)先按照250 cm孔徑成孔，然后在鉆孔內(nèi)安裝內(nèi)徑220 cm的樁基鋼護筒，鋼護筒周圍應(yīng)設(shè)置定位鋼筋定位、鋼護筒外側(cè)空隙內(nèi)回填細砂，回填材料內(nèi)不得有混凝土、石塊等硬質(zhì)大粒徑回填料阻礙樁基、承臺變形；鋼護筒固定后，方可繼續(xù)后續(xù)工序。承臺周圍回填料內(nèi)不得有混凝土、石塊等硬質(zhì)大粒徑回填料阻礙承臺變形（圖1）。

3.24#墩基礎(chǔ)施工

主橋4號基坑采用筑島圍堰后放坡開挖，開挖總深度7.5 m，基坑開挖尺寸為61.6 m×41 m，開挖基坑底低于常水位5.5 m。內(nèi)側(cè)卵石層按1∶1.25放坡，噸袋防護；回填土層按1∶1.5放坡，雙層土袋防護?；娱_挖設(shè)置坡道進行分級開挖。

4#墩基坑頂往下有6～7 m的卵石透水層，為確保承臺開挖施工滲水量控制，采用換填卵石層（子圍堰）的施工方案，黏土子圍堰是在開挖基坑外側(cè)先分級開挖、換填、回填后從上至下形成一道黏性土墻，黏性土墻上下連續(xù)，并在圍堰四周形成閉合圍堰；每層開挖控制V形基坑長度尺寸，通過抽排方式保持作業(yè)面滲水量，分三級進行開挖，最后一級隨挖隨填，最終在卵石層內(nèi)形成連續(xù)黏土墻?；娱_挖配合抽排。平均換填深度為8 m，最大作業(yè)深度為7.7 m；換填基坑開挖頂口寬度為25.1 m，內(nèi)坡度為1∶1設(shè)置，基坑內(nèi)滲出水采用水泵抽排（圖2）。

3.3存在問題

主墩基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)了兩個問題：

（1）4#墩承臺左幅開挖深度距離承臺底約2 m處，靠河岸側(cè)出現(xiàn)流沙，現(xiàn)場基底開挖面成流塑狀態(tài)；基底隨著流沙流動向河岸側(cè)邊坡垮塌。

（2）已開挖的4 #墩左幅承臺滲水較為嚴重，采用8臺33 kW的水泵進行基坑抽水?；由嫌蝹?cè)2處滲水點、下游側(cè)1處，上游側(cè)滲水量較大。

3.4原因分析

（1）卵石層滲水量較大，含砂率較高，水壓力作用下，換填基坑無法開挖換填至基巖，只換填至承臺底面，黏性土圍堰底部仍存在水壓力通道。

（2）三個方向基坑的換填在搭接位置受滲水量大的影響處理不徹底，換填至最后的積水坑內(nèi)水量較大，換填的黏性土成泥漿狀態(tài)。

（3）換填基坑底部帶水回填，黏性土墻底與卵石層間存在軟塑泥漿層，在水壓作用下容易被擊穿。

（4）接近承臺底位置黏性土、泥沙、卵石和水在土壓力和水壓力作用下，容易形成流塑狀態(tài)，產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。

4施工方案優(yōu)化

由于卵石層自穩(wěn)性差、連通性好的特性，4#承臺開挖時如何止水是施工的重點和難點。結(jié)合工程特性，擬定三種施工方案進行比選。

4.1方案一：高壓旋噴樁+注漿結(jié)合黏性土圍堰

采用雙管高壓旋噴工藝，雙排樁錯開布置，樁徑600 mm， 孔距400 mm，排距300 mm，相鄰樁搭接寬度200 mm，樁底深入強風化巖層0.2 m。噴至設(shè)計高程后停止，并根據(jù)漏漿情況及時進行補漿。

由于高壓射流難以穿透卵石層進行切削、攪拌，無法將漿液射出到一定直徑范圍，穿越卵石覆蓋層時需要先引孔。

該方案施工器械簡單，占地少，噪聲小。但成本較高，工期長，且容易對環(huán)境造成污染。

4.2方案二：SMW工法連續(xù)墻

利用三軸型鉆掘攪拌機鉆掘并切削土體，同時向土體注入水泥系強化劑，通過不斷攪拌使兩者充分混合。硬結(jié)前，在水泥土混合體內(nèi)插入H型鋼，形成完整無接縫的地下連續(xù)墻體。該墻體具有一定強度和剛度的，可作為承臺基坑的止水、擋土結(jié)構(gòu)。

該方案施工成本低，止水效果好。施工中使用的H型鋼可以重復(fù)使用四次以上，經(jīng)濟環(huán)保。但受施工道路限制，三軸型鉆掘攪拌機進場困難。

4.3方案三：入巖拉森鋼板樁

鋼板樁圍堰矩形布置，基坑尺寸為39.3 m×23 m，深度7.7 m。采用SPU-Ⅳw型鋼板樁，內(nèi)設(shè)雙層圍檁，樁底嵌入中風化巖層2～4 m。

針對卵石覆蓋層和局部巖層，需要采用靜壓植樁機引孔。靜壓植樁機運用“除芯理論”，通過螺旋鉆進行預(yù)掘，減輕貫入阻力。運用鐳射儀紅外指引線導(dǎo)向，校正鉆桿位置，確保了拉森IVw型鋼板樁壓入垂直度。

結(jié)合放坡開挖，可減少拉森鋼板樁長度和內(nèi)支撐。

該方案止水性、穩(wěn)定性好，對周圍環(huán)境影響小，快捷方便，經(jīng)濟效益良好。

4.4方案比選

方案比選見表1。

雖然方案二工期短、造價低且經(jīng)濟環(huán)保，但所需大型設(shè)備無法運送至施工現(xiàn)場。鑒于本項目工期緊張，最終選擇方案三，滿足工期要求的同時，工程造價不高，且具有良好的穩(wěn)定性、止水性。

結(jié)合工程實際情況，選用F201型靜壓值樁機，并配備了1臺50 t履帶吊配合鋼板樁的吊運就位。主要施工工藝流程：設(shè)備材料進場—場地平整及測量放線—靜壓值樁機現(xiàn)場拼裝—鋼板樁吊運就位—螺旋鉆引孔及靜壓植樁—值樁機自行走—下根樁施工—鋼板樁合龍—拔樁回收。

基坑開挖完成后，坑內(nèi)設(shè)置2處集水坑，采用2臺潛水泵間斷抽水即能滿足施工要求，止水效果好。統(tǒng)計本項目值樁數(shù)據(jù)可知，預(yù)掘卵石層速率為10 min/m，強風化白云巖層為40 min/m，中風化白云巖層硬度高，速率為80 min/m?？傮w來說，該方案施工速度快且精度高，預(yù)計節(jié)約工期20 d。

5結(jié)束語

柳州市古鎮(zhèn)路大橋主墩位于河灘處， 洪水期來臨基礎(chǔ)就無法施工。3#與4#主墩墩位處地質(zhì)環(huán)境有明顯差異。施工方案的制定既需要考慮工期的要求，又要考慮不同地質(zhì)帶來的影響。

3#承臺處為堅硬的中風化白云巖， 4#承臺處為透水性強、穩(wěn)定性差的卵石層。為了使主墩基礎(chǔ)對稱變形，避免對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的次內(nèi)力，3#墩基礎(chǔ)施工時，采用擴大開挖鉆孔范圍后回填細砂的方法，為3#墩樁基及承臺預(yù)留變形空間。

4#承臺處通過施工方案優(yōu)化及方案比選，最終采用鋼板樁圍堰靜壓植樁法施工，解決了鋼板樁難以在卵石、基巖等堅硬地層中有效使用的問題，確保了基坑的穩(wěn)定性，克服了卵石層滲水量大的難題。

本項目橋位處水位地質(zhì)情況復(fù)雜，橋梁基礎(chǔ)的施工需要靈活變化，因地制宜 ，結(jié)合工程的具體情況，制定合理的施工方案。

參考文獻

［1］蒙勝益，唐光暹.螺旋鉆靜壓拉森鋼板樁施工技術(shù)［J］.建筑施工，2018（9）：1509-1510.

［2］趙孟賀，谷明，龍大六，等. 臨江透水堅硬地質(zhì)條件下靜壓植樁施工技術(shù)及應(yīng)用［J］. 工程技術(shù)研究.2022（2）：35-37.

［作者簡介］王宜賀（1987—），男，碩士，高級工程師，主要從事市政、公路橋梁設(shè)計工作。