賀州大橋高墩大跨度多排樁復合樁基礎設計

一、平三段橋位區賀州大橋位于賀州市。該橋的設計負荷為20輛汽車，懸掛式客車為120輛。橋型結構為8～30米后張法預應力砼T梁，全橋采用先簡支后連續結構。兩岸橋臺均采用樁柱埋置式臺，橋墩采用雙幅雙樁柱式墩,鉆孔樁基礎，樁基為支承樁，要求嵌巖不小于2.0m。橋位區屬溶蝕準平原，橋位處為河流沖積地貌，河道較順直，河床平緩，河谷呈U型。水面寬約100m，最大水深4m，水位高程103.00m，兩案為河流堆積一級階地，地勢較平坦，地面高程102～105m，橋位區地下水屬潛水類型，主要為埋藏于第四覆蓋層中的空隙水和基巖的巖溶水、裂隙水，地下水位高程約為102.20m。橋位區覆蓋層為第四系河流沖積物，由亞粘土、亞砂土、卵石、粘土等構成，呈可～流塑狀。下臥層為泥盆系中統灰色弱風化灰巖，隱晶質結構，中～厚層狀結構，弱風化狀態，巖石堅硬。橋位基巖局部溶蝕破碎，裂隙較發育，多為白色方解石脈膠結，呈閉合狀。主要巖溶形態為溶洞、溶槽(溝)、石牙，溶洞溶槽呈串珠狀垂向分步，且較深大，洞高一般0.5～5m，最大洞高達12.6m，槽深一般2～9m，最大槽深達11.65m，洞槽中主要充填黃色軟～流塑狀粘土，局部充填黃色軟～流塑狀亞砂土、粘土混礫砂、卵石。二、沖擊鉆機施工方案全橋樁基36根，樁長從10～35m不等，平均樁長約20m。雖然有的樁樁長僅約10m，由于地下水位較高，覆蓋土層有卵石、亞砂土等不穩定層，因此無法采用挖孔樁的施工工藝。根據施工圖階段地質鉆探揭示，在垂向溶槽發育地段，可見同一樁位的兩個鉆孔所揭示的地質情況大相徑庭，部分深度段為半邊巖石半邊溶槽，對樁基的施工極為不利。根據各種土層的分部厚度不均勻及巖溶溶蝕程度差異大溶槽溶洞多等地質因素決定選用沖擊鉆機作為鉆孔施工方案，鉆機型號為CZ，雙筒卷揚機功率45kw或55kw，沖錘為十字型，錘重5000～8000kg。沖擊鉆孔施工方案的優點有：可以根據不同的地質條件及時調整錘重、沖擊高程、頻率等，適用于所有土層，在漂、卵石和基巖中更具優越性，設備相對簡單，改進后的鉆機能自行行走可以滿足多孔多排樁之間的施工要求。根據橋梁樁基分布特點分為水上施工方案和陸上施工方案，其中水上方案布設一臺鉆機，陸上方案布設兩臺鉆機。綜合工期與技術經濟條件對水中3#墩進行筑島，改為陸上施工方案；水中4#、5#墩采用水上平臺施工方案，水上平臺用浮箱搭設。三、施工要點和調整措施在施工中因地制宜及時改進工藝要點，經過不斷的改進我認為在巖溶地區進行鉆孔樁施工主要有以下幾個方面的問題需特別注意：1、牙渣磨損對速度的影響沖擊鉆孔樁的施工原理是利用錘重自由下落沖擊破碎土（石）體，再通過鋼絲繩在懸重作用下帶動沖錘轉動一個角度，反復作用形成圓樁孔。沖錘是影響鉆進速度的關鍵要素之一，在反復沖擊作用中易被磨損的是刃腳的牙齒部分，牙齒選用耐磨合金鉆頭，鉆頭寬100mm厚80mm，沿十字錘底部以間距15cm均勻布置。地質勘測報告顯示巖石飽和單軸極限抗壓強度從28～125Mpa不等，施工中根據鉆渣推斷巖性及時變換錘的重量以提高工效。施工中應經常檢查牙齒的磨耗情況，注意及時補焊以免損害到錘身。此外，還要經常檢查鋼絲繩的斷絲與磨損以及錘身的裂紋等，防止落錘或分瓣脫落。2、清孔和清渣的施工泥漿有護壁和懸浮鉆渣等作用，其作用大小與泥漿的相對密度、粘度、含砂率、膠體率等指標有密切的關系。在巖溶地質條件下施工有許多無法預見的不利因素存在，因此相對密度和粘度都要較普通地質條件下控制更嚴格，相對密度和粘度都偏大，但過大會吸收沖擊能量不利鉆進，施工中要求相對密度約1.3～1.5，粘度約24～28s。膠體率要求大于95%；含砂率施工中小于6%，清孔后應小于4%。由于掏渣筒在掏渣過程中形成一定的水流，其涌動容易使護壁的泥皮脫落從而造成不穩定層脫落而發生塌孔。為解決這一問題在施工中改用泥漿循環進行清渣，即利用泥漿泵的動力使孔內與泥漿池形成一循環體系，在循環體系中設置溜槽，用撈網將沉渣進行攔截并清理。對應較大的鉆渣要采用較高的濃度和粘度。循環法清渣的時間較長，特別是鉆孔到設計標高的最后一次清渣必須保持相應的持續時間，不可為了急于降低泥漿濃度而過早的注入清水，否則會降低泥漿的懸浮能力從而出現沉渣不符合規范要求的質量問題。3、樁基社會主義道路改革工程及施工河中石榴層管理問題河床中3#～5#墩一帶，卵石粒徑一般5～8cm，最大達15cm，層厚0.3～5.45m不等；河流兩岸沖積第二層也是卵石層，卵石粒徑3～8cm，最大粒徑達15cm，層厚0.75～6.15m。卵石層在樁基施工中是一個薄弱環節，施工不當極易產生脫落、坍塌等不利情況。解決卵石層問題一般采用加大泥漿濃度的方法，在鉆機通過該層時必須用小的錘擊高度與加密錘擊頻率的措施相配合確保泥漿護壁的穩定性。在施工河中卵石層時要防止河水與地下水貫通從而把泥漿帶走。經濟條件許可最好是利用鋼護筒穿過卵石層，這樣可提高功效，對工期十分有利。3.2施工工藝方面由于樁基地質中存在有石筍、溶洞、溶槽、大塊孤石、半邊洞等，巖面因此呈現出斜面、陡坎、異型等復雜情況。如ZK8與ZK8-1鉆孔位僅差0.25m，但巖面高差達9.35m。巖面不平會出現卡錘、錘滑進溶洞、斜樁等施工障礙。對巖面不平的情況要早判斷早處理。處理的辦法可采用拋填片石輕錘跟進找平；也可以澆筑水下砼找平，待強度達標后再開鉆。3.3防止干巖溶發生漢內水位溶洞按有無填充物分為空溶洞、部分填充溶洞、完全填充溶洞等，按是否漏水分為漏水溶洞和不漏水溶洞。由于溶洞的大小、分布、走向等在地質資料中不可能十分準確的反映，在施工中就只能“摸著石頭過河”。在巖溶中鉆孔最為不利的就是遇見干溶洞，干溶洞常常吸附大量的地下水使得孔內水位突降造成坍塌，因此施工到溶洞頂時要用輕錘擊穿，使泥漿緩慢漏進溶洞直到填滿。由于溶洞成串珠狀施工中還是防不勝防，坍塌的現象經常發生，為此還要有下面的應對措施：為防止干溶洞造成孔內水位突然下降必須修建大容量的泥漿池，配備足夠的設備如泥漿泵等，當水位下降時能及時回補；為防止地質大面積坍塌時鉆機淪陷的情況，要有牽引設備及時的移走鉆機，還應有大噸位的吊車相配合。4、籠加工、起吊和搭接由于在巖溶地質條件下施工成孔后仍有許多不穩定因素存在，鋼筋籠加工要求順直，在起吊過程中防止扭曲、舞龍等變形；在下放時要保證平面位置不變，防止掛碰護壁；要增加設備縮短搭接時間避免產生沉渣及沉渣過厚；鋼筋籠就位后應進行二次清孔二次檢查。5、排水和灌注排水的控制砼配比的設計應綜合考慮設備組合、現場條件、施工能力等因素，在巖溶地區還要考慮溶洞、溶槽的因素。由于有溶洞成串珠狀，施工中并不能保證每一個溶洞都能用片石填充，對于溶蝕嚴重的地質段，錘擊輕易通過而溶洞溶槽等仍是空的，因此砼配比設計時要考慮砼流入溶洞溶槽所耗時間，即要延長砼的緩凝時間。在巖溶地質灌注水下砼除要注意一般水下砼灌注的要點外還要防止以下假象出現：通過溶洞溶槽段時，由于砼輸送過快，砼還沒有充分填入溶洞溶槽中砼面不斷上升。這種假象會使砼在灌注結束后初凝前的這段時間流入溶洞溶槽，容易產生樁身不同程度塌陷的質量問題。針對這種假象，在灌注砼進入溶洞、溶槽段時要從時間上和斷面上加密灌注標高的檢測，嚴格控制埋管深度與拆管長度，要讓砼充分填入溶洞、溶槽中，此外備料要充足。由于溶洞溶槽有許多不確定性，砼的實際施工數量要比設計數量大很多，要注意考慮經濟損失。6、水下爆破和爆破在巖溶地質地區施工，由于巖溶的復雜性，卡錘、落錘、錘瓣脫落等現象時常發生。處理這些問題的方法有以下幾種：用萬向掛鉤打撈；水下爆破；潛水員打撈；壓漿封堵地下水等。當錘發生脫落時要及時的清孔，防止鉆渣沉淀使萬向鉤無法到達落錘位置。水下爆破是在爆破的同時提升鉆機，爆破應采用小藥量，防止大的振動造成坍塌。潛水員打撈應在下潛之前有足夠的安全措施，特別是護壁的穩定應有嚴格的要求，為防止護壁失穩可采用下放鋼筋籠或鋼護筒等保護措施。四、結論3.1地質構造施工1、廣西、貴州、云南等地有大面積的喀斯特地貌,喀斯特地貌具有巖溶發育,地質及