巖溶地區(qū)深基群樁施工技術

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　　一、工程概況：

　　1、工程結構：

　　郁山特大橋是重慶市“八小時工程”黔（江）彭（水）公路的重點控制工程。它的主跨設計94m+170m+94m的預應力混凝土連續(xù)剛構，設5墩2臺：1#、2#為主橋墩，3#為交界墩，4#、5#為引橋墩。主墩墩身與基礎之間用11.2m×11.2m×4m的承臺連接，1#、2#主墩分別高50m與56m，主墩基礎采用9根直徑2m的群樁基礎，樁間凈距2m，樁深分別為8m及17m，施工過程中因地質(zhì)原因發(fā)生變更，1#墩1#、2#、4#、5#、7#孔加深為25m，3#、6#、8#、9#孔為17m；2#墩1#、2#、3#、4#、5#、9#孔樁加深為12m，6#孔加深為21m，8#孔加深為19m.原設計為鉆孔樁，后由于施工環(huán)境及地質(zhì)條件影響，變更為人工挖孔樁。設計要求基礎嵌入弱風化巖石的深度不得小于7m.

　　2、工程自然特征：

　　郁山特大橋位于重慶市彭水縣郁山鎮(zhèn)蕎地坪村后灶河上，距郁山鎮(zhèn)約4km，距彭水縣城約40km，距黔江約50km.橋址區(qū)屬溶蝕～侵蝕低山河谷地貌，地形陡峭，地面相對高差達194m左右，橋位位于郁山斷層帶，斷層性質(zhì)為逆斷層，地質(zhì)結構比較復雜，巖石主要由下奧陶統(tǒng)南津關組灰?guī)r、白云巖組成，基巖裂隙發(fā)育，透水性好，局部溶洞、溶孔發(fā)育，規(guī)模大小不一。

　　郁山特大橋主橋墩樁基布置見下圖（單位：cm）。

　　二、深基群樁施工

　　2.1、明挖基坑施工

　　郁山特大橋主墩樁基頂部由11.2m×11.2m×4m的承臺連接。在保證坑壁穩(wěn)定性的前提下，結合施工進度與出渣方便，承臺基坑開挖采用分層、分臺階打眼，周邊采用光面爆破，基坑四周巖壁的裂隙與土夾石處采用噴漿防護。

　　承臺采用上下兩臺階開挖，爆破深度按照2.0m考慮，下臺階由于臨空面少，爆破采用豎眼掏槽，先起爆以創(chuàng)造臨空面，后面輔助眼采用微差起爆，周邊眼采用密眼小藥量起爆；上臺階采用分排微差起爆，減少震動以保證圍巖穩(wěn)定?；娱_挖施工工藝流程如下：

　　2.2、深基群樁施工組織

　　采用人工挖孔灌注樁施工工藝，根據(jù)人工挖孔灌注樁的施工要求、工期和工程大小情況編制了施工組織計劃。

　　（1）施工順序：由于每個主墩有9根樁，并且樁間凈距僅為2m，為避免施工時出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，采用梅花型開挖順序：先開挖1#、3#、5#、7#、9#五個孔，后開挖2#、4#、6#、8#四孔。

　?。?）人員安排：分三班制連續(xù)作業(yè)，每孔每班4人，井下2人，井上2人（1人開電動卷揚機，1人指揮及出渣），輪流下井；

　?。?）施工設備：井下采用手風鉆鉆眼，光面爆破，電動卷揚機提升；

　　（4）挖孔：用全站儀準確定位，并在下挖1m時澆注第一節(jié)護壁及鎖口圈，鎖口圈上埋設兩個φ16的圓環(huán)，以備今后懸掛鋼梯方便施工人員上下。以后每施工1m即設置內(nèi)模澆注護壁混凝土，當穿過巖溶層或土夾石層時, 每施工0.5m即設置內(nèi)模澆注護壁混凝土，較好巖層可不澆注護壁混凝土。

　?。?）護壁：采用截錐形木模板，每挖完一段，應立即放置模板，定位后，澆注護壁混凝土。護壁厚度一般下口為100mm，上口為200mm，上節(jié)護壁的下部應嵌在下節(jié)護壁的上部混凝土中，上下搭接長度為50mm，護壁混凝土標號為25#.護壁內(nèi)布設環(huán)筋φ12@150mm，豎向鋼筋φ14@300mm，上下兩層護壁的豎向鋼筋應連接成一體；

　?。?）爆破：入巖后使用光面爆破法開挖，為保證爆破效果及爆破安全，利用非電毫秒雷管起爆，嚴格控制炸藥量并在炮眼附近加強支護，在樁基內(nèi)先進行掏槽起爆，然后利用微差爆破技術，延期爆破樁基周邊眼。

　?。?）混凝土施工：為避免爆破對已澆注混凝土的擾動，混凝土的澆注宜在各孔均已完成后進行；為減小混凝土對孔壁的側壓力，相鄰孔樁的混凝土應大致均衡澆注。

　　2.3、深基群樁光面爆破

　　橋梁樁基的光面爆破，在橋梁施工規(guī)范上沒有先例。要保證孔樁輪廓的平整及巖體完整，必須保證以下兩點：一是提高炮眼的利用率；二是控制開挖輪廓及減小爆破震動對圍巖的擾動?？刹扇∫韵录夹g措施來達到目的：（1）掏槽眼采用圓錐形布置；（2）合理的裝藥長度；（3）采用延期爆破網(wǎng)路；（4）炮眼布設采取淺孔密眼；（5）用小棍固定藥包位置；（6）每次進尺控制在1m以內(nèi)。

　　炮眼布置如下圖：

　　炮眼用手風鉆鉆成，鉆頭采用直徑φ40mm，炮眼直徑φ42mm.按照每次進尺1.0m設計，炮眼深度如下：掏槽眼1.1m；輔助眼1.0m；周邊眼1.0m.由于巖溶地區(qū)存在豐富的地下水，故采用EL-102乳化炸藥，其密度為1.1g/cm3；直徑φ32mm.根據(jù)地質(zhì)勘探報告，橋位處巖石的堅硬系數(shù)f=7，結合以往施工經(jīng)驗，孔距系數(shù)n=8，密集系數(shù)m=0.7，單位用藥量C=0.00053g/cm3.

　?。?）周邊眼：布置在設計的輪廓線上，為了便于鉆眼，通常向外傾斜一定角度，一般不得大于4°。周邊眼的爆破參數(shù)如下：

　　孔間距a=n×d=33.6cm，        取a=35cm

　　最小抵抗線W=a/m=50cm

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.9275g/cm，

　　取q′=0.93g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=93g

　　周邊眼數(shù)量：π×D/a＝17.94，  取18個

　　（2）輔助眼：炮眼布設直徑100cm，共設置8個，與周邊眼平行，最小抵抗線W=20cm.

　　孔間距a=π×φ/8=39.25cm，取a=40cm.

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.424g/cm，

　　取q′=0.45g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=45g

　?。?）掏槽眼：為保證掏槽效果，設置五個掏槽眼。中心掏槽眼為空眼，豎直不裝藥；其余四個掏槽眼按圓錐形布設在直徑為60cm的圓周上，炮眼傾斜度8～10°。最小抵抗線W=30cm.

　　孔間距a=π×φ/4=47cm.

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.747g/cm，

　　取q′=0.75g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=83g

　　為創(chuàng)造更多的自由面，并減小爆破產(chǎn)生的震動及沖擊波的強度，郁山特大橋的樁基采用1段、3段、5段三個段別的非電微差毫秒雷管進行爆破作業(yè)。

　　三、溶洞、裂隙及地下水處理

　　在郁山特大橋群樁開挖過程中，1#主墩各孔樁陸續(xù)遇到溶洞、裂隙或地下水等巖溶情況，可分為以下幾類：

　　（1）大溶洞：在1#樁基開挖到距孔口21.3米時，在橋位外側發(fā)現(xiàn)一高約20m、縱向長15m、橫向寬30m的溶洞，溶洞與1#樁基的接口為1.5×1.6m×2.1m.考慮到溶洞處于橋位之外，并且基底的持力層結構較好，采取了用與樁基同標號的C30混凝土將接口堵塞的方法。

　?。?）樁基與樁基間溶洞貫通：2#與5#樁基在井口下14.4m～17.3m間互相貫通，四周圍巖比較破碎。該處的處理方法是將四周松渣全部清除后分兩次澆注護壁混凝土堵塞，為保證護壁的穩(wěn)定，在與護壁接觸的圍巖及兩層護壁之間打入錨筋。

　　（3）流泥： 7#樁基在開挖至井口下15.4m處時，連續(xù)三天沒有進尺，出現(xiàn)流泥狀態(tài)。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)在孔壁上有一溶槽。采取在護壁鋼筋外側塞麻袋堵住孔壁溶槽的辦法，并增加一臺水泵抽水。

　　（4）孤石：4#樁基樁側外有一較大孤石，當掏走樁孔中的流泥后，樁側溶洞中的流泥有涌入樁孔，孤石隨之逐漸落下，增大了施工難度與危險性。對此，可采取兩種方法解決：一是支撐，在圍巖上埋入錨筋，用小型鋼支撐孤石，并盡快澆注護壁混凝土，封閉流泥，阻止孤石繼續(xù)下落；二是在不影響樁基施工質(zhì)量與施工安全的情況下，讓孤石落下后，采用孤石爆破清除。

　　上述施工措施在郁山特大橋的施工中取得了較好的成效，使孔樁順利通過了溶洞區(qū)。郁山特大橋的群樁在施工中沒有出現(xiàn)一例安全、質(zhì)量事故，施工結束后，經(jīng)聲波檢測，全部樁基合格。

　　四、結束語

　　以上是筆者在郁山特大橋施工中的一些實踐，取得了較好效果。在我國西南、中南、華東等地區(qū)都存在不同規(guī)模的巖溶，尤其是西南地區(qū)的巖溶非常發(fā)育。巖溶地區(qū)在施工橋梁樁基時，必須注意樁基周圍的地質(zhì)情況變化，避免發(fā)生基坑坍陷現(xiàn)象。另外，值得一提的是，樁下巖溶的處理必須一次性處理徹底，避免留下后患。

　　作者：譙華東