邊 琎

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

0 引言

高架橋已經(jīng)成為城市交通的重要手段，我國(guó)的云南省分布著大量巖溶發(fā)育地區(qū)，在橋梁建設(shè)中不可避免地會(huì)遇到此類地況。由于巖溶地基的特殊性質(zhì)，橋梁基礎(chǔ)樁基設(shè)置在巖溶范圍內(nèi)，會(huì)造成施工不便，施工過程中必須高度重視，否則給橋梁帶來嚴(yán)重危害[1-2]。

1 工程概況及技術(shù)難點(diǎn)

昆明市新機(jī)場(chǎng)快速軌道公交基礎(chǔ)設(shè)施工程部分線路范圍內(nèi)為可溶性巖分布區(qū)域，上覆第四系全新統(tǒng)殘坡積層，厚度0～25 m?；?guī)r局部出露，巖溶發(fā)育，多以垂直發(fā)育為主，主要表現(xiàn)為洼地和漏斗、溶蝕洼地、溶洞等，隱伏性巖溶水平聯(lián)系性差，主要以垂直方向發(fā)育為主，在垂向上形成垂直溶隙、溶洞等巖溶現(xiàn)象。該范圍內(nèi)需要建造高架橋，基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式采用鉆孔樁基礎(chǔ)、承臺(tái)，上部結(jié)構(gòu)采用墩柱、現(xiàn)澆混凝土箱梁，其中現(xiàn)澆箱梁為預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支及連續(xù)箱梁。

部分鉆孔樁穿過溶洞，施工時(shí)存在一定難度。連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)處理、預(yù)壓以及梁體澆筑及張拉技術(shù)要求比較高。

2 施工方案

2.1 巖溶處理

當(dāng)樁基處有溶洞時(shí)，通過鉆探取芯測(cè)量并記錄溶洞的深度、高度、填充物等地質(zhì)情況。充填物需進(jìn)行土工試驗(yàn)，以檢測(cè)其容重、含水量、孔隙率等物理力學(xué)性質(zhì)。最后根據(jù)地質(zhì)勘探資料以及充填物情況，制訂出相應(yīng)的溶洞處理、鉆孔和施工方案[3]。

2.1.1 溶槽、溶溝、小裂隙

對(duì)于溶槽、溶溝以及小裂隙等情況，可在沖擊鉆孔時(shí)投擲片石、碎石等或投擲整袋水泥用于塞填以避免泥漿流失，從而鉆孔能夠順利通過巖溶區(qū)。

2.1.2 較小溶洞

對(duì)于封閉性較高的較小溶洞，應(yīng)將混凝土砂漿注入洞內(nèi)，帶混凝土固化后再進(jìn)行穿孔。如果洞內(nèi)縫隙過大，應(yīng)將砂石碎料填充至洞內(nèi)，而后進(jìn)行注漿；若充填物呈松散或軟弱狀態(tài)，直接注漿固結(jié)；若充填物呈固結(jié)硬塑狀態(tài)，可在加強(qiáng)泥漿護(hù)臂的情況下直接鉆孔。

2.1.3 較大溶洞

對(duì)于較大溶洞，當(dāng)存在沿豎直成串分布的溶洞，可按照下述不同情況處置：

1)當(dāng)豎直成串分布溶洞較小，并且內(nèi)部有填充物，應(yīng)在鉆孔到達(dá)溶洞以前，采用壓漿將填充物進(jìn)行固結(jié)，等到填充物的強(qiáng)度達(dá)到要求后，再繼續(xù)往下進(jìn)行鉆孔壓漿，如此往復(fù)，直至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)位置；

2)當(dāng)豎直成串分布溶洞較大，或溶洞大小無法獲知，沒有填充物或較為零散，應(yīng)先進(jìn)行鉆孔、拋石、壓漿填充孔洞，而后依次往下進(jìn)行鉆孔、壓漿。

當(dāng)溶洞頂部的鉆孔深度距離頂部地表還有1 m時(shí)，備好灌注縫隙需要用到的砂石、黏土、水以及直徑為15 cm或20 cm的黏土球。若溶洞沒有或有少量填充物時(shí)，可用低沖程鉆頭將洞頂逐漸打穿，同時(shí)觀察泥漿面，泥漿面下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿或水，并填入砂石或者黏土，采用壓力錘進(jìn)行壓實(shí)。直至漏孔被完全堵住。將全部漏孔處理完畢后方可進(jìn)行鉆進(jìn)，往復(fù)操作直至鉆孔穿過溶洞。

當(dāng)溶洞較大且其內(nèi)部填充物為軟弱性黏土或者淤泥的情況下，鉆頭一旦進(jìn)入溶洞中，就要將黏土和砂石填入溶洞內(nèi)部，并砸至硬化狀態(tài)，直到溶洞內(nèi)部所有縫隙被完全填實(shí)，方可進(jìn)行常規(guī)施工。

圖1 鋼護(hù)筒

2.1.4 特大型溶洞處理施工方法

對(duì)于特大型溶洞，鉆進(jìn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致其孔壁發(fā)生坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)可以通過安裝鋼護(hù)筒，如圖1所示，起到隔離上部松軟土層及溶洞的作用，從而防止坍塌。采用振動(dòng)錘將護(hù)筒打壓至密實(shí)填充物內(nèi)或者溶洞底部。每根樁中心或承臺(tái)四角應(yīng)進(jìn)行鉆孔灌漿。

采用注漿泵注漿，壓力控制在0.5～1.0 MPa，通過顯示試驗(yàn)確定實(shí)際壓力值，速度為15～20 L/min，滲透最小半徑定為3m。注漿管要插入到充填物的底部，邊注漿邊緩慢上提。漿液采用水泥漿或水泥砂漿，需要用雙液漿時(shí)，按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定水玻璃的實(shí)際用量。通過往復(fù)循環(huán)、多次間歇注漿以防止?jié){液流失過多，達(dá)到容許的最小注漿量及壓力控制值時(shí)即可停止注漿。每個(gè)孔一次注漿，且需提高注漿的壓力，最后進(jìn)行封孔處理。

2.2 基礎(chǔ)、承臺(tái)施工

本工程標(biāo)段采用鉆孔灌注樁，樁徑為1.25 m或者1.00 m。采用沖擊鉆機(jī)成孔，設(shè)置泥漿護(hù)壁，換漿法清孔，導(dǎo)管法灌注水下混凝土。具體施工工藝為：整理場(chǎng)地→選擇樁位→準(zhǔn)備護(hù)筒→準(zhǔn)備鉆機(jī)→鉆出孔位→孔位質(zhì)量檢測(cè)→清理孔位雜物→將鋼筋籠置入孔位→布設(shè)導(dǎo)管→勘測(cè)沉渣和泥漿質(zhì)量(如果泥漿和沉渣過多應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行二次清理)→注入混凝土→抽出樁孔護(hù)筒→平整樁頭→質(zhì)量檢測(cè)。采用直徑為250 mm的灌注導(dǎo)管。為驗(yàn)證接頭牢固性，在使用導(dǎo)管之前，需對(duì)其進(jìn)行接頭抗拉試驗(yàn)及水密性試驗(yàn)。第一批混凝土灌注前需將隔水塞放入漏斗中，而后灌注混凝土。首批混凝土灌注量必須保證導(dǎo)管埋深為1～3 m。導(dǎo)管應(yīng)布置于靠近孔底30 cm左右位置。在灌注混凝土?xí)r，應(yīng)不停觀察混凝土在管道內(nèi)部的下降情況和水位深度，以及混凝土與地面間的距離。導(dǎo)管埋置深度>2 m且<4 m。水下混凝土灌注需迅速，中間不能停滯，灌注高度應(yīng)超過樁頂0.5 m，在混凝土硬化的初期，及時(shí)清除樁頭浮漿，平整樁頭，以確保樁身質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

承臺(tái)施工采用機(jī)械開挖、立組合鋼模澆筑。

樁頭多余部分需通過人工鑿除，混凝土通過溜槽入模，需進(jìn)行水平分層澆筑，并振搗密實(shí)。施工工藝流程為：設(shè)置基坑位→挖掘基坑→檢驗(yàn)樁基質(zhì)量→效驗(yàn)基坑精度→置入冷卻管→核查簽證準(zhǔn)確度→注入混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆模→檢測(cè)、缺陷修復(fù)→驗(yàn)收。

2.3 墩臺(tái)施工

本標(biāo)段墩身主要以茶花形獨(dú)柱墩為主，橋墩最高為36.5 m，最低為4 m。

墩身全部采用定型鋼模，13 m以下采取一次澆筑成型，13 m以上墩柱采用翻?；蚧７侄螡仓６张_(tái)身外側(cè)搭設(shè)鋼管腳手架作為工作平臺(tái)及人員上下通道，模板安裝、拆卸及材料提升通過汽車吊完成。

為保證工程質(zhì)量及施工安全，39 m以上高墩柱采用ADG自鎖式腳手架進(jìn)行施工平臺(tái)的搭設(shè)。ADG腳手架節(jié)點(diǎn)采用剛性連接，安全可靠；同時(shí)安裝對(duì)角拉桿以增加穩(wěn)定性，對(duì)角拉桿需貫穿整個(gè)空間架體。

墩臺(tái)施工工藝流程：清理承臺(tái)或基礎(chǔ)頂面→測(cè)量放樣→綁扎墩臺(tái)身鋼筋→安裝墩臺(tái)身模板→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)、拆模板。

施工要點(diǎn)：

1)墩臺(tái)腳手架、工作面禁止與模板及支架連接，且支撐應(yīng)牢靠?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，其間斷時(shí)間不能超混凝土初凝期，否則，應(yīng)按照施工縫的處理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新舊混凝土連接部位進(jìn)行處理。隨時(shí)檢查預(yù)埋件是否移位，若發(fā)現(xiàn)移位及時(shí)校正。

2)橋墩施工時(shí)必須加強(qiáng)PVC管的定位及防護(hù)，防止混凝土振搗時(shí)偏離設(shè)計(jì)位置，并嚴(yán)禁PVC管在施工過程中破裂。

3)選擇硬度強(qiáng)、剛度堅(jiān)實(shí)，質(zhì)量穩(wěn)定的大塊定型鋼制模具。模板接縫的處理應(yīng)以連接密實(shí)、無滲漏為標(biāo)準(zhǔn)；模板的支撐必須牢靠，以確保橋墩的尺寸和精度符合設(shè)計(jì)要求。

4)需將腳手架基地進(jìn)行夯實(shí)，并按要求要做墊板，腳手架不得與墩身鋼模板連接，以防止施工過程造成模板垂直度偏差。

5)橋墩施工完成后，安裝沉降觀測(cè)點(diǎn)于墩頂，并根據(jù)規(guī)定觀測(cè)橋墩沉降。

2.4 箱梁施工

箱梁采用滿堂鋼管支架法現(xiàn)澆，連續(xù)現(xiàn)澆箱梁(40+60+40)m的中跨60 m采用貝雷梁支架施工；箱梁底模采用竹膠板，外側(cè)模均采用大塊拼裝式定型鋼模板，內(nèi)模采用鋼木組合模板，梁體混凝土采用泵送入模，一次連續(xù)澆筑成型[4-5]。

2.4.1 箱梁支架設(shè)計(jì)

通過碗扣式鋼管支架進(jìn)行箱梁滿堂支架搭設(shè)，立桿與橫桿的間距與步距可通過梁體自重加施工附加荷載進(jìn)行計(jì)算。

2.4.2 支架基礎(chǔ)施工

在滿堂支架現(xiàn)澆箱梁的施工過程中，應(yīng)在搭設(shè)支架的地面鋪設(shè)原土和石灰，并充分壓實(shí)，確保支架下方的地面載重能力在150 kPa以上，然后澆注墊層混凝土，在墊層混凝土上安裝支架。并在支架底部四周設(shè)置排水溝，以預(yù)防積水。

對(duì)于貝雷梁的梁式支架，設(shè)擴(kuò)大基礎(chǔ)的承載力不能滿足施工要求時(shí)，采用搭設(shè)鋼管樁處理加固地基，澆筑鋼筋混凝土承臺(tái)，再安裝臨時(shí)支墩。

2.4.3 支架安裝與預(yù)壓

碗扣式鋼管支架全部采用常規(guī)方法人工拼裝。在拼裝的過程中必須確保腳手架立桿不會(huì)出現(xiàn)傾斜，并以逐層拼裝的方式來架設(shè)所有的鋼管支架，以降低拼裝的難度，確保支架的質(zhì)量。

在鋼支墩立柱安裝完成后，安裝支墩頂部墊梁、貝雷梁，最后鋪設(shè)橫向方木和箱梁底模。貝雷梁桁架提前拼裝成大片單元，汽車吊安裝。

支架拼裝完成后，安裝底模，用相當(dāng)于1.2倍澆筑梁重的荷載對(duì)支架進(jìn)行壓力測(cè)試，以檢驗(yàn)支架的架設(shè)質(zhì)量，確保支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

同時(shí)，還要對(duì)支架的彈性變形值進(jìn)行測(cè)量，為箱梁施工預(yù)拱度設(shè)置提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)，待非彈性變形穩(wěn)定后撤除壓重。

工藝流程為：支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算→鋪設(shè)支架基底層→基底層壓實(shí)→安裝側(cè)模并調(diào)校準(zhǔn)度→安裝支架底座→制作支架底板、綁扎腹板鋼筋結(jié)構(gòu)→安裝支架底板和腹板波紋管→安裝并固定支架內(nèi)?！敯邃摻罱壴敯宀y管安裝→堵頭板安裝及埋件留設(shè)→混凝土澆筑并養(yǎng)護(hù)→鋼絞線張拉→管道壓漿→模板及支架拆除。

圖2為簡(jiǎn)支箱梁施工工序圖，其中圖2(a)中需對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓以消除支架非彈性變形；圖2(b)立模、綁扎鋼筋、混凝土灌注，張拉預(yù)應(yīng)力束(混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%)，預(yù)應(yīng)力張拉順序根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙而定；圖2(c)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，拆除支架，進(jìn)行橋面工程施工。圖3為連續(xù)梁施工工序，圖3(a)中搭設(shè)邊跨滿堂支架及跨中貝雷梁支架，對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓以消除支架非彈性變形；圖3(b)、(c)與圖2(b)、(c)中對(duì)應(yīng)工序一致。

(a) 支架堆載預(yù)壓

(b)立模、綁扎鋼筋、混凝土灌注

(c) 拆除支架，進(jìn)行橋面工程施工圖2 簡(jiǎn)支梁施工工序

(a)支架堆載預(yù)壓

(b)立模、綁扎鋼筋、混凝土灌注

(c)拆除支架，進(jìn)行橋面工程施工
圖3 連續(xù)梁施工工序

采用真空灌漿技術(shù)進(jìn)行管道壓漿，基本原理為：通過真空泵從孔道一端將其中空氣抽空，產(chǎn)生約為-0.1 MPa的真空度，而后將特種水泥通過灌漿泵從孔道另外一端灌入并充滿整個(gè)孔道，并施加約0.7 MPa的壓力從而使孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度得到保證。

2.5 支承塊整體道床及鋪軌施工

軌道結(jié)構(gòu)為承軌臺(tái)結(jié)構(gòu)，位于橋面上，采用預(yù)埋鋼筋與橋面連接。對(duì)于曲梁軌道結(jié)構(gòu)部分，按照實(shí)際設(shè)計(jì)超高計(jì)算承軌臺(tái)的實(shí)際厚度，并根據(jù)要求增加鋼筋數(shù)量。曲線超高采用外軌抬高全部超高值的辦法設(shè)置。施工工藝：橋面處理與積水排放→加密基標(biāo)測(cè)設(shè)→軌排組裝→軌排架設(shè)、粗調(diào)→道床鋼筋綁扎→模板安裝→校正軌道尺寸→檢驗(yàn)橋墩質(zhì)量→鋪設(shè)道床層→拆除四周支撐架→道床養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

城市高架橋施工中，溶洞對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的影響很大。本工程針對(duì)不同情況的溶洞采取了不同的施工技術(shù)，在高架橋上部結(jié)構(gòu)施工中，根據(jù)工程特點(diǎn)采取對(duì)應(yīng)的方法，全線高架橋順利完成。在處理大型溶洞和空間較大的溶洞時(shí)，以置入下鋼護(hù)筒的方式來隔離流土層和溶洞能夠防止鉆進(jìn)時(shí)孔壁坍塌，具有較高的安全性。