山區(qū)大跨懸索橋長(zhǎng)大樁基施工技術(shù)應(yīng)用研究

湯振山

（中鐵開發(fā)投資集團(tuán)有限公司， 云南 昆明 650000）

1 工程概況

新建開州湖特大橋是貴州甕安至開陽(yáng)高速公路上的一座特大橋，大橋位于貴陽(yáng)省開陽(yáng)縣境內(nèi)，橫跨洛旺河峽谷。大橋布置為甕安岸3×30m 現(xiàn)澆連續(xù)箱橋+1100m 鋼桁梁懸索橋+開陽(yáng)岸2×30mT 梁橋；主纜邊跨甕安岸302m 和開陽(yáng)岸143m、主纜中跨1100m，垂跨比1/10，主纜鋼絲采用Φ5.35mm 高強(qiáng)鍍鋅鋁合金鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1860Mpa，單股鋼絲91 根，單纜173 股，纜徑750.5mm。甕安岸3#索塔和開陽(yáng)岸4#索塔均為斜腿門式形，高分別為139m 和141m，橋型布置圖見圖1。結(jié)合兩岸錨位處的地形及地質(zhì)條件甕安岸采用重力錨，開陽(yáng)岸采用隧道錨。3#主塔基礎(chǔ)為左、右分離的基礎(chǔ)型式。主塔承臺(tái)高7.0m，平面尺寸為20.5×20.5m，承臺(tái)間距為17.448m。承臺(tái)下設(shè)9 根挖孔樁基礎(chǔ)，樁基直徑3.5m、樁長(zhǎng)38m，樁基混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，樁中心間距7.2m[1]。3 號(hào)主塔樁基承臺(tái)布置圖見圖2。

圖1 大橋橋型布置圖（單位：cm）

圖2 3 號(hào)主塔樁基承臺(tái)布置圖（單位:cm）

本項(xiàng)目地處貴州黔北山地，地勢(shì)總體西北高東南低。屬淺切低山溶蝕、侵蝕地貌類型，場(chǎng)區(qū)標(biāo)高630～1027.8m，相對(duì)高差約397.8m；橋梁軸線通過(guò)段地面高程為630～990.07m 之間，相對(duì)高差360.07m，巖坡上部縱坡陡峻，自然坡度約50～70 度。橋區(qū)上覆覆蓋層主要為：崩塌堆積層（Qc）；橋區(qū)下伏基巖為：白云質(zhì)灰?guī)r[2]。甕安岸主塔樁基地質(zhì)情況復(fù)雜，次生拉裂縫較多，區(qū)域多巖溶和暗溝，影響樁基開挖的不確定性因素較多，是為本樁基施工施工難點(diǎn)。

2 施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境要素、工程地質(zhì)情況及施工條件，樁基施工采用淺孔爆破松動(dòng)土石方，人工配合開挖，卷?yè)P(yáng)機(jī)垂直起吊運(yùn)輸。孔壁采用C35 鋼筋混凝土支護(hù)，逐層支護(hù)；鋼筋籠采用長(zhǎng)線法集中在加工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝；混凝土施工采用長(zhǎng)直導(dǎo)管下料加人工配合振搗。

2.1 工藝流程

山區(qū)喀斯特地形、地貌及地質(zhì)復(fù)雜，道路崎嶇，作業(yè)場(chǎng)區(qū)狹窄，施工條件艱苦，超深人工挖孔樁施工難度極大。樁基施工安全和施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，合理的工序安排，制定切實(shí)可行的施工工藝流程是質(zhì)量控制的首要任務(wù)。樁基施工工藝流程圖見圖3。

圖3 樁基施工工藝流程圖

2.2 挖孔護(hù)壁

2.2.1 定位鎖口

樁基開挖前，檢查復(fù)核各樁坐標(biāo)、高程，用全站儀、經(jīng)緯儀及鋼尺依各軸線定出各樁樁位。

為防止樁孔周圍土石滾入孔內(nèi)造成安全事故、防止地表水流入樁孔，并控制樁的標(biāo)高和平面位置，在挖孔前澆筑井圈鎖口。井圈鎖口采用鋼筋混凝土，井圈壁厚30cm，頂面高出硬化場(chǎng)地30cm。鎖口結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 鎖口及護(hù)壁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

2.2.2 樁孔護(hù)壁

（二）結(jié)合學(xué)生差異展開教學(xué)。正如前面提到的那樣，新課改下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)手段已經(jīng)得到了前所未有的進(jìn)步。無(wú)論是微課教學(xué)還是多媒體互動(dòng)課堂都為學(xué)生們帶來(lái)了數(shù)學(xué)認(rèn)知過(guò)程中的更多可能。在這種情況下教師更是要充分結(jié)合學(xué)生的個(gè)體差異以及基礎(chǔ)狀況來(lái)制定出具有針對(duì)性的分層教學(xué)，讓每一名學(xué)生都能夠在有的放矢的調(diào)整課堂教學(xué)計(jì)劃的同時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)既定教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)。

樁基按每日進(jìn)尺為一節(jié)，開挖的孔樁當(dāng)天澆筑完護(hù)壁混凝土。地下最深段護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力決定護(hù)壁厚度。采用具有較好抗坍塌能力、便于施工振動(dòng)的外齒式護(hù)壁；護(hù)壁混凝土選用C35，厚度20cm，鋼筋采用HPB335 Φ10；樁護(hù)壁上節(jié)豎向筋伸入下節(jié)護(hù)壁內(nèi)。為保證支護(hù)混凝土能順利澆筑，模板安裝成“八字形”，模板頂面直徑為3.5m，底面直徑為3.6m。每節(jié)護(hù)壁模板安裝后，通過(guò)鎖口圈上預(yù)先設(shè)置的四個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)，用“十”字線對(duì)中，來(lái)控制模板的位置，護(hù)壁中心偏差控制在1cm。為加快挖孔樁施工進(jìn)度，可在護(hù)壁砼中加入水泥用量1%～2%的早強(qiáng)劑，對(duì)地下水較多的地層，還可加入速凝劑。

2.3 安全質(zhì)量保證措施

2.3.1 爆破工程質(zhì)量保證措施

通過(guò)優(yōu)化爆破參數(shù)、控制預(yù)裂孔的鉆孔質(zhì)量和精度、提高裝藥和填塞質(zhì)量、控制爆破振動(dòng)、限制一次起爆的最大藥量等措施確?？讟侗崎_挖質(zhì)量。

2.3.2 混凝土工程質(zhì)量保證措施

雨天施工注意嚴(yán)格控制混凝土的配合比，對(duì)于已經(jīng)澆筑的混凝土做好保護(hù)，要在混凝土攪拌站指派專職試驗(yàn)員檢查、監(jiān)督和試驗(yàn)，遇施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)特殊情況不能澆澆混凝土，應(yīng)通知停止混凝土拌合及運(yùn)送。由于樁孔較深，樁身較長(zhǎng)，在澆筑混凝土?xí)r采用導(dǎo)管下料以防止混凝土離析?；炷翝仓r(shí)，需嚴(yán)格控制混凝土下料速度，為混凝土振搗留有足夠時(shí)間。

2.3.3 安全保證措施

為保障孔樁作業(yè)安全，每孔分別配置直梯、欄桿和安全蓋板。工作人員通過(guò)直梯進(jìn)出孔樁。樁孔口安裝水平推移的活動(dòng)安全蓋板，當(dāng)樁孔內(nèi)有人挖土?xí)r，應(yīng)掩好安全蓋板，防止雜物掉下傷人。

樁孔開挖至5m 時(shí)，需在孔內(nèi)設(shè)置鋼筋防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)高度控制在作業(yè)人員的頭頂2m 左右，在吊桶提升土渣時(shí)，孔底工人需站在鋼筋防護(hù)網(wǎng)下以確保安全?？咨畛^(guò)6m 時(shí)向孔下送風(fēng)，風(fēng)管口距操作人員小于2m。施工過(guò)程需保持孔底空氣清晰無(wú)毒，每次爆破施工后、下孔前均須進(jìn)行孔內(nèi)有害氣體濃度檢測(cè)；當(dāng)二氧化碳或其他有害氣體濃度超過(guò)允許值或孔深超過(guò)10m、腐殖質(zhì)土層較厚時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)。作業(yè)人員下孔施工前，要仔細(xì)檢查護(hù)壁是否損壞，確認(rèn)護(hù)壁穩(wěn)定后再下孔作業(yè)。孔內(nèi)照明使用36V 安全礦燈，設(shè)備所用電線、電纜具有足夠的強(qiáng)度和絕緣性能。現(xiàn)場(chǎng)均應(yīng)安裝漏電保護(hù)裝置。

3 施工方法

3.1 開挖方法

為防止孔樁施工相互干擾，合理安排樁基開挖順序是確保樁基施工質(zhì)量的重要措施。樁基采用隔孔開挖施工，分兩個(gè)循環(huán)進(jìn)行開挖，對(duì)于不同巖土層采取不同的開挖方式[3]。樁基施工順序見圖5。

圖5 樁基循環(huán)施工順序圖

3.1.1 土層人工開挖

孔樁挖孔采取自上而下逐層開挖，先挖中間后挖周邊，由工人逐層用鐵鍬、鏟子進(jìn)行開挖，對(duì)于堅(jiān)硬土層用鐵錘、鋼釬或風(fēng)鎬破碎。開挖中若出現(xiàn)淤泥質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)縮短開挖進(jìn)尺并及時(shí)護(hù)壁以確?？妆诜€(wěn)定，防止坍孔。人工挖孔施工示意圖見圖6。

圖6 人工挖孔施工示意圖（單位：mm）

3.1.2 巖層爆破開挖

原則上，在密集炮孔、分散裝藥、規(guī)?？刂?、微差多分段和覆蓋防護(hù)的基礎(chǔ)上，孔內(nèi)巖層開挖采用淺孔爆破法工藝施工?？讟侗粕疃让看尾怀^(guò)1m，以防止爆破震壞護(hù)壁，避免產(chǎn)生坍孔等現(xiàn)象[4]。在孔底布置掏槽眼、輔助眼及周邊眼，根據(jù)巖體強(qiáng)度及完整性設(shè)計(jì)各孔眼爆破參數(shù)，力求爆破效果良好，既不超挖也不欠挖，進(jìn)尺速度達(dá)到預(yù)期。炮眼布置采用中空楔形掏槽，炮眼成環(huán)布置。各眼孔設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

表1 直徑3.5m 樁基光面爆破參數(shù)表

3.1.3 孔樁封底

孔樁開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，測(cè)量孔底標(biāo)高，清除孔底浮碴，對(duì)樁孔進(jìn)行保護(hù)，孔口進(jìn)行遮擋，防止物體掉入。樁孔經(jīng)驗(yàn)收合格，立刻采用C30 混凝土進(jìn)行封底，并對(duì)樁孔加以保護(hù)。

3.1.4 樁基混凝土澆筑

安裝鋼筋籠及聲測(cè)管后經(jīng)驗(yàn)收合格即可澆筑樁基混凝土。樁身混凝土施工主要工藝流程：施工準(zhǔn)備→混凝土攪拌、運(yùn)輸→現(xiàn)場(chǎng)混凝土性能檢測(cè)→混凝土灌注→人工振搗→灌注完成→樁頂人工鑿毛→樁頂養(yǎng)護(hù)→樁身檢測(cè)。

為保證混凝土灌樁順利并防止混凝土下落離析，罐車爬入坡架下料，混凝土通過(guò)Φ33cm 導(dǎo)管下落孔底。樁基混凝土應(yīng)一次連續(xù)灌注完成，若有短時(shí)間停歇時(shí)，應(yīng)頻繁抽動(dòng)導(dǎo)管，使混凝土保持足夠的流動(dòng)性。混凝土采用80 型振動(dòng)棒振搗，對(duì)孔底5m 和樁頂5m 范圍振搗，其余部分依靠混凝土頂升及重量自密實(shí)。

3.2 巖溶及承壓水處理

3.2.1 挖孔樁巖溶處理

護(hù)壁必須支撐牢固，溶洞上方使用鋼筋混凝土護(hù)壁。用鋼釬探插或地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)溶洞大小、深淺、走向，制定處治方案。

無(wú)填充物干洞，用C30 混凝土從護(hù)壁預(yù)留口向護(hù)壁后的溶洞空腔澆筑填充。遇流質(zhì)泥漿或積水填充溶洞，抽干泥漿按干洞處理；當(dāng)不能抽干時(shí)，采用安全性較高的鋼護(hù)筒護(hù)壁來(lái)穿越溶洞。

3.2.2 承壓水處理

挖孔時(shí)如果遇到涌水量較大（90m3/h 以內(nèi)）的潛水層承壓水（水頭9m），可采用水泥砂漿壓灌卵石環(huán)圈將潛水層進(jìn)行封閉處理，效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

地形、地質(zhì)復(fù)雜的山區(qū)長(zhǎng)大人工挖孔樁施工，應(yīng)根據(jù)不同巖土層采用不同的開挖方式和支護(hù)模式，采取逐層開挖逐層護(hù)壁的施工方法。根據(jù)孔內(nèi)空氣質(zhì)量情況，采取不同的通風(fēng)方法，以確保人工挖孔施工安全。根據(jù)本工程孔位不同深度巖層地質(zhì)情況，采取控制開挖進(jìn)尺、合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)、逐層護(hù)壁、合理處治溶洞及孔內(nèi)承壓水和采取孔內(nèi)通風(fēng)等措施有效減少坍孔，確保樁基質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工期，降低工程造價(jià)。該施工技術(shù)對(duì)山區(qū)長(zhǎng)大樁基挖孔施工具有借鑒作用。