淺議復(fù)雜地質(zhì)條件下橋梁樁基施工的技術(shù)難點(diǎn)處理

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深化和城市化進(jìn)程的不斷深化，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然我國(guó)道路建設(shè)技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)新階段，樁基工程作為橋梁工程中的關(guān)鍵部分，占據(jù)著重要的地位。在施工過(guò)程中，橋梁樁基都埋在地表下，并且樁基所在的地區(qū)，地下水豐富。項(xiàng)目管理人員必須根據(jù)實(shí)際情況，制定出一套完整、合理的施工方案。其次要加強(qiáng)樁基工程施工過(guò)程中的監(jiān)管，確保樁基施工完成后質(zhì)量過(guò)關(guān)。文章結(jié)合了惠州范和港大橋主橋樁基施工的工程實(shí)例，分析了在復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，遇到的技術(shù)難點(diǎn)以及解決方案，對(duì)今后架橋技術(shù)的改進(jìn)有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件；橋梁樁基；技術(shù)難點(diǎn)處理

1 惠州范和港大橋工程簡(jiǎn)介

惠州范和港大橋總長(zhǎng)度是2741M，橋跨組合為：（40+2×50+40+20×50）mPC連續(xù)箱梁+（152+300+152）mPC斜拉橋+（19×50）mPC連續(xù)箱梁。其中主橋長(zhǎng)度為604m，主橋2個(gè)主墩共有樁基32根，直徑2.8m；2個(gè)輔助墩共有樁基12根，設(shè)計(jì)為變截面樁，直徑φ2.8-2.5m。主橋樁基設(shè)計(jì)為摩擦樁，但入中、微風(fēng)化巖層深度均大于6m，是傳統(tǒng)意義上的嵌巖樁。主橋樁基均設(shè)有φ3000*22mm永久鋼護(hù)筒，一般穿過(guò)淤泥層，少部分到達(dá)全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖層。

2 惠州范和港地域的地質(zhì)情況

根據(jù)勘探報(bào)告，該大橋的主墩施工區(qū)域主要是由微風(fēng)化灰?guī)r、礫砂夾卵石、粉土、粉質(zhì)粘土夾碎石、微風(fēng)化大理巖等組成的地質(zhì)，地質(zhì)條件十分復(fù)雜。同時(shí)，地勘方共完成鉆孔55個(gè)，其中在21個(gè)鉆孔中遇見(jiàn)溶洞，3個(gè)鉆孔見(jiàn)土洞，一般溶洞多發(fā)育于微風(fēng)化灰?guī)r及微風(fēng)化大理巖中，洞高約0.4～9.5m，大部分有粉質(zhì)粘土或粉土及砂卵石充填，一般1個(gè)鉆孔見(jiàn)1～2層溶洞，個(gè)別鉆孔見(jiàn)有3～4個(gè)溶洞呈串珠狀分布，見(jiàn)洞率約為35%，屬巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)；土洞多見(jiàn)于基巖與第四系覆蓋接觸部位，洞高2.7～4.5m，充填流塑粘土。

3 惠州范和港大橋主橋樁基施工技術(shù)難點(diǎn)分析

惠州范和港大橋的樁基建設(shè)，在整個(gè)施工過(guò)程中，主要涉及了三個(gè)方面的技術(shù)難點(diǎn)：

（1）嵌入巖層強(qiáng)度硬度高，影響鉆進(jìn)速度。全橋基巖品質(zhì)指標(biāo)RQD值從0至90%，分布范圍很寬，巖體質(zhì)量等級(jí)從Ⅱ至Ⅴ級(jí)不等。巖石單軸抗壓強(qiáng)度41～116.6Mpa，最大值達(dá)198MPa。

（2）基巖巖溶發(fā)育，溶洞密布，溶槽、溶隙縱橫交錯(cuò)，增加了成孔風(fēng)險(xiǎn)。溶洞高度最大達(dá)8m，部分溶洞豎向呈串珠狀排列，橫向、前后或左右互相連通，形成若干漿液流通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，鉆孔施工過(guò)程中一旦進(jìn)入溶洞，造成泥漿快速大量流失，孔內(nèi)外液柱壓力失衡，易導(dǎo)致上部覆蓋層孔壁垮塌，甚至危及海上施工平臺(tái)的穩(wěn)定。

（3）部分樁基巖面傾斜，極易導(dǎo)致斜孔、倒錘、卡鉆等孔內(nèi)事故。

工藝選擇：主橋嵌入基巖6～15m不等，綜合考慮嵌巖量大、巖面陡立、溶洞密布等因素，我們選擇了沖擊鉆孔、泥漿正循環(huán)鉆進(jìn)的工藝。樁端的持力層為中風(fēng)化大理巖，單軸抗壓強(qiáng)度為41.0-116.6Mpa，故選用溜放式?jīng)_擊鉆機(jī)，并配備原裝鉆頭，該鉆機(jī)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)軟硬地層、裂隙發(fā)育的破碎巖層以及致密堅(jiān)硬的完整巖層都有較強(qiáng)的適應(yīng)性。（2）在處理巖面傾斜和溶洞等不利地質(zhì)條件方面，優(yōu)于回旋鉆。（3）沖擊鉆頭以鋼絲繩與鉆機(jī)柔性連接，遇有孔內(nèi)緊急情況時(shí)，可將鉆頭快速提到地面，防止情況惡化。

4 復(fù)雜地質(zhì)條件下的鉆孔技術(shù)處理措施

4.1 溶洞處理

（1）合理安排樁基施工順序

以主橋27#主墩為例，樁多洞密，其2-4樁已探明溶洞高9.7m，并有可能與相鄰的2-3、2-5、3-4樁的溶洞相連通。故在安排樁基施工順序時(shí)，將其周邊的2-3、2-5、3-3、3-4各樁安排在2-4樁之前完成。且在施工2-3、2-5、3-3、3-4各樁溶洞時(shí)，回填大量粘土和片石并以沖錘反復(fù)沖擠，部分回填料沿溶洞、溶槽等聯(lián)系通道進(jìn)入2-4樁的溶洞。因其周邊6條樁全部灌注成樁，所有外泄通道基本封閉，故2-4樁施工十分順利，僅用12天便完成了該樁孔的施工，全孔未發(fā)生大的漏漿情況，確保了主墩的順利、安全施工。

（2）溶洞填堵

本工程施工前曾組織行業(yè)專家和工程技術(shù)人員研討溶洞的處理方案，曾考慮用鉆孔注漿、高壓旋噴等方法對(duì)溶洞進(jìn)行預(yù)處理，后幾經(jīng)比較，最后確定用粘土和片石回填法來(lái)處理。該方法具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是結(jié)合樁孔施工，遇洞堵洞，無(wú)需另外打孔，省時(shí)省工省料；二是粘土、片石能就地取材，極大地降低了施工成本?；靥钇诙毋@進(jìn)時(shí)沖孔吃力，進(jìn)尺慢，鉆頭磨損大，若單純回填粘土，沒(méi)有片石作骨架材料，人工孔壁很難穩(wěn)定，在小溶洞和溶槽中擠入的粘土，經(jīng)水浸泡后軟化，在泥漿“激動(dòng)壓力”作用下易流失，從而造成鉆過(guò)溶洞后再次漏漿。故無(wú)論溶洞大小，處理時(shí)須用片石和粘土沖錘沖擠，建造人工孔壁和井筒。本工程中粘土和片石的比例為2∶1，且選擇以粉粒膠體成分為主的粘土（粒徑≤0.005mm），因?yàn)檫@種粘土具有低孔隙比，高膠體性，土粒間粘結(jié)力強(qiáng)，與片石結(jié)合造出的人工孔壁才能經(jīng)得起清孔、灌注作業(yè)中的沖洗和壓力的反復(fù)考驗(yàn)。當(dāng)溶洞橫向尺寸較大，一次回填處理不能成功時(shí)，需要反復(fù)回填，并用沖錘反復(fù)沖擊向四周推擠，逐漸將回填物擠壓密實(shí)，以形成具有滿足后續(xù)幾道工序所要求強(qiáng)度的人造井筒。

溶洞堵漏采用在投入粘土后再投入適量的袋裝水泥的方法，用沖錘反復(fù)沖擊攪拌，靜置8～10小時(shí)后再恢復(fù)鉆進(jìn)。這種方法主要是利用水泥中的鈣離子，造成“鈣侵”泥漿，使泥漿處于流塑狀，堵漏效果較好。

4.2 裂隙處理

由于橋位存在大量不整合及破碎地層，導(dǎo)致樁基施工經(jīng)常遇見(jiàn)裂隙。裂隙在地質(zhì)鉆探資料中很難體現(xiàn)，在樁基鉆孔時(shí)主要表現(xiàn)為漏漿。裂隙大小不一，一般延伸很長(zhǎng)，個(gè)別聯(lián)通溶洞。一般的裂隙通過(guò)樁錘擠壓即可封閉。較嚴(yán)重的裂隙會(huì)造成持續(xù)漏漿，需采用片石夾粘土反復(fù)回填沖實(shí)，直至不再漏漿。

4.3 斜巖處理技術(shù)

本工程位于角度不整合的泥盆系大理巖，受構(gòu)造作用和溶蝕作用影響，其巖面起伏很大，不僅容易造成倒錘、卡錘等孔內(nèi)事故，而且易導(dǎo)致樁孔偏斜影響成樁質(zhì)量。類似案例在主墩和北引橋樁基施工中頻頻出現(xiàn)，在如此陡峭的巖面上沖擊鉆進(jìn)，施工難度相當(dāng)大。地質(zhì)鉆孔只能探明巖面位置，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鉆孔情況判斷斜巖分布情況。沖錘將在何時(shí)何處何種深度接觸巖石，全憑樁機(jī)操作者和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員的細(xì)心觀察。施工時(shí)主要觀察每次落錘和提錘時(shí)，鋼絲繩在泥漿面的徑向擺動(dòng)情況，鋼絲繩距離樁中心的擺幅越大，說(shuō)明巖面傾角越大，沖錘傾倒的角度也就越大。其次，需要樁機(jī)操作者細(xì)心觀察，需發(fā)現(xiàn)沖錘到達(dá)孔底第一落點(diǎn)后，是否伴有繼續(xù)下墜，滑落的征兆。一旦發(fā)現(xiàn)斜巖，立即投入片石將斜巖面填平，用沖錘進(jìn)行修整，反復(fù)進(jìn)行多次，直至鉆頭全斷面接觸孔底基巖。

斜巖還可能以另一種形式出現(xiàn)。部分溶洞與樁孔相交形成半巖半洞。鉆頭的工作對(duì)象是半邊軟半邊硬，同樣會(huì)導(dǎo)致孔斜。施工時(shí)仍需要反復(fù)回填片石修整巖面，以保證樁孔的垂直度。

5 結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，實(shí)行鉆孔灌注樁成孔的質(zhì)量是相當(dāng)不穩(wěn)定的，其中涉及的因素有很多。文章從溶洞處理、裂隙處理、斜巖處理技術(shù)等方面進(jìn)行了分析，相信可為以后在類似地質(zhì)情況下，可以在類似的施工情況下，起到指導(dǎo)和借鑒的作用，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)橋梁施工技術(shù)的進(jìn)步。