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        北海銀灘景觀橋梁施工重難點分析

        2019-09-10 18:47:39吳武新
        西部交通科技 2019年10期

        吳武新

        摘要:文章以擬建北海銀灘4座景觀橋為例,結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料,分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點,并根據(jù)施工經(jīng)驗給出相應(yīng)的施工解決方法,提出優(yōu)化的施工方案,以保障工程安全。

        關(guān)鍵詞:景觀橋梁;巖溶區(qū);水下樁基;斜坡橋梁

        中圖分類號:U445 文獻標(biāo)識碼:A DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.029

        文章編號:1673-4874(2019)10-0101-03

        0引言

        北海銀灘片區(qū)為北海市重要的旅游窗口,本文以擬建北海銀灘4座景觀橋為例,結(jié)合橋梁所在位置的地質(zhì)勘查資料,詳細分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點,并根據(jù)施工經(jīng)驗給出相應(yīng)的施工解決方法,最終提出優(yōu)化的施工方案,保障工程安全。

        1工程概況

        根據(jù)《北海市銀灘片區(qū)(含僑港地區(qū))控制性詳細規(guī)劃》中的規(guī)劃定位,銀灘是北海地區(qū)旅游服務(wù)的基地,是充分體現(xiàn)北海“區(qū)域性國際濱海旅游城市”性質(zhì)和展現(xiàn)其廣泛影響力的重要場所,而銀灘中區(qū)是整個大銀灘最重要的組成部分。擬建4座景觀橋梁即位于銀灘中區(qū),均為鋼結(jié)構(gòu)橋,架設(shè)于遍布整個中區(qū)的水系及沙灘之上。

        4座景觀橋梁上部主梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m,梁高1.2m。邊跨梁端搭設(shè)在過渡墩橫梁牛腿上。考慮到橋面排水要求,主橋橫向向內(nèi)采用1%的坡度。斷面形式為:梁高1.2m,橋?qū)挒?.15m(欄桿)+4.5m(人行道)+0.15m(欄桿)=4.8m。下部結(jié)構(gòu)采用D120鋼管混凝土立柱,壁厚20mm,柱內(nèi)填充C30微膨脹混凝土,樁基采用D180灌注樁。

        2 工程地質(zhì)條件

        2.1地層巖性

        橋位區(qū)覆蓋層主要由雜填土、耕植土等垃圾土、自固結(jié)素填土、粉質(zhì)黏土、中砂、粗砂、碎石、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、坡殘積粉質(zhì)黏土組成;基底由奧陶系砂巖、粉砂巖,泥盆系砂巖、灰?guī)r及其風(fēng)化層組成?;鶐r梯度變化較大,工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜。

        2.2 不良地質(zhì)現(xiàn)象

        根據(jù)勘察報告描述,橋梁所在場區(qū)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。根據(jù)鉆孔情況,橋址區(qū)溶洞發(fā)育情況如表1所示。

        根據(jù)鉆孔巖芯統(tǒng)計分析,溶洞主要發(fā)育在微風(fēng)化灰?guī)r層,高度約為1.0-7.4m,頂板厚度約為0.5-11.6m,現(xiàn)巖溶率在4.44%-65%之間。根據(jù)現(xiàn)有情況推測,基巖發(fā)育溶洞為半充填溶洞。充填物根據(jù)肉眼分析及實驗室試驗表明,主要為粉質(zhì)黏土、卵石及巖體碎塊的膠結(jié)物或結(jié)合物。綜合以上分析評價,本橋位區(qū)溶洞發(fā)育程度為強發(fā)育,鉆孔溶洞發(fā)育程度為弱-極強發(fā)育。

        2.3 水文地質(zhì)情況

        擬建橋梁場區(qū)地表水主要來自大氣降雨,場地位于銀灘公國內(nèi),河寬約40-120m,河深約3-12m,且河兩側(cè)地勢均較高,形成地表徑流向水域范圍匯集。由于靠近海邊,故橋位區(qū)場地地下水埋深極淺。根據(jù)鉆孔內(nèi)水位觀測,進尺極淺范圍內(nèi)即肉眼可見穩(wěn)定地下水,地下水埋深在地表以下0-0.5m。根據(jù)國家級勘察規(guī)范及廣西地區(qū)相關(guān)省級規(guī)范判定,橋位區(qū)環(huán)境類別為Ⅱ類。

        3 重點和難點分析

        3.1巖溶地基的處置

        巖溶俗稱喀斯特地貌,是碳酸鹽巖在水與二氧化碳共同作用下發(fā)生水溶所形成的地質(zhì)現(xiàn)象,其在廣西地區(qū)非常普遍。巖溶的產(chǎn)生對工程產(chǎn)生極大的影響,尤其是建筑物的基礎(chǔ),可能會因為巖溶的存在而塌陷,進而造成人員和財產(chǎn)的損失。在工程上對于巖溶地基的處理,有兩種思路:一種為利用,一種為摒棄。利用即不整體破壞巖溶,通過一定簡單的措施利用滿足設(shè)計要求的下臥層作為天然地基使用;摒棄即忽略巖溶地基的承載作用,利用樁基礎(chǔ)貫穿巖溶地層,使樁基落在較穩(wěn)定的巖層中,利用下覆穩(wěn)定地層作為持力層。

        本工程作業(yè)區(qū)巖溶頂板層較薄,持力層厚度不足,難以支撐上部荷載,無法作為天然地基使用,且溶洞間水利聯(lián)系緊密,常規(guī)注漿方法難以控制工程量,容易造成極大的投資浪費,故本次橋梁基礎(chǔ)工程設(shè)計采用樁基礎(chǔ)。

        銀灘一號景觀橋樁基礎(chǔ)施工完成后,根據(jù)圖紙及設(shè)計說明要求,需進行樁基檢測。進行樁基荷載試驗時,發(fā)現(xiàn)樁基在某較小荷載下,變形量急劇增加。針對這一情況,對該樁基進行鉆芯,發(fā)現(xiàn)鉆孔均偏出樁身范圍,且樁身整體垂直度不理想,樁基長度未達到設(shè)計要求的嵌入穩(wěn)定基巖層。綜合分析,猜測該樁基在施工中沉渣厚度可能不滿足規(guī)范要求。后重新在原位施工樁基,并對沉渣厚度進行精密控制,且樁底驗孔時要求勘察單位及設(shè)計單位現(xiàn)場確認(rèn)。成樁后再次檢測,所有樁基均滿足設(shè)計要求。

        3.2 鋼護筒的加強

        銀灘3號景觀橋位于港區(qū)范圍,其跨度為本次設(shè)計橋梁中最大的120m。該橋3根墩臺位于水中,橋下水域通航頻繁,施工用材料運輸工作復(fù)雜,各分部分項工程交叉作業(yè)組織協(xié)調(diào)工作巨大,整體危險源較多。施工對航道有影響,需加強與航道、海事部門的聯(lián)系,劃定施工區(qū)域,布置足夠數(shù)量的航標(biāo),確保航運正常運行和施工不受影響。中心墩位于河道中央,墩位處水流流速快、沖刷大,串孔風(fēng)險高,施工期間對水深、流速、沖刷線測定頻率高,且不可抗力因素較多,施工安全和質(zhì)量控制難度大。

        為了使橋梁施工安全可靠,經(jīng)過分析討論,設(shè)計了一套加強鋼護筒用于保障施工精準(zhǔn)度及安全性。為保證鋼護筒的端部在插打時具有足夠的強度和剛度,在制作時需對端部進行加強處理。根據(jù)以往工藝,采用16mm鋼板作為外側(cè)增強措施,設(shè)置在鋼護筒外徑外緣。Z3*墩加強長度為1m,m,Z1#、Z2#、Z4#、Z5*墩加強長度均為0.5m。鋼板與護筒接觸部分需全部滿焊處理,焊縫高度≥10mm。鋼護筒加工完成后,在鋼護筒頂口按照90°對稱設(shè)置4個吊裝孔,便于吊裝。

        在施工過程中發(fā)現(xiàn),部分鋼護筒實際入土深度≤10m,無法滿足施工要求。后根據(jù)多次試驗,發(fā)現(xiàn)鋼護筒施工完成等待一段時間后,應(yīng)再次進行復(fù)打。當(dāng)下沉不到設(shè)計要求深度時,采用“浮吊+振動錘”工藝進行施工,現(xiàn)場配備一臺300型的振動錘和800t的浮吊,方可滿足設(shè)計深度要求。而在水壓較大的區(qū)域,部分護筒底口發(fā)生變形,被水壓壓咸橢圓型。在后續(xù)鋼護筒施工時,對變形部位采用千斤頂頂撐處理方案。首先掃孔清除護筒底口土體,由潛水員在水下探明變形護筒的數(shù)據(jù),利用千斤頂將頂端部位變形的護筒頂撐至3.4m。千斤頂頂撐鋼護筒后,護筒底口均產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象,采用在原護筒外增加新護筒的工藝進行處理。

        3.3 鋼筋籠的穩(wěn)定

        初次灌注混凝土?xí)r發(fā)現(xiàn),在水流速較快時,鋼筋籠極易發(fā)生上浮。通過若干次試吊裝后發(fā)現(xiàn),其主要原因是由于混凝土導(dǎo)管埋入過深,基本接近鋼筋籠底部收口。此時灌注混凝土?xí)r,若速度較慢,混凝土可以慢慢沉淀在孔底,并逐步升高形成樁身;若灌注過快,則混凝土灌入時能量較大,混凝土與孔底碰撞后有反彈趨勢,此反彈會將鋼筋籠整體帶動上浮。為了防止鋼筋籠上浮,在鋼護筒頂口對稱設(shè)置4根φ36mm鋼筋籠定位吊筋并與鋼筋籠主筋可靠焊接,采用156α工鋼作為扁擔(dān)梁穿過兩根掛鉤固定在護筒外側(cè)的方木上,方木穩(wěn)固放置在鉆孔平臺上,利用鉆孔平臺分擔(dān)受力,可有效防止鋼筋籠上浮。后續(xù)施工均按此方法操作,未再次發(fā)生鋼筋籠上浮事件。

        3.4 潮水上漲期間施工

        本次銀灘3號橋施工工期為7-9月,恰逢北海地區(qū)潮水水位最高時期。從近兩年暑期的水位情況來看,水位基本在+5.00m以下。為保證漲落潮期間的施工安全,在現(xiàn)場施工中,采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測,并將平聯(lián)和斜撐安裝完畢,保障鋼棧橋的穩(wěn)定性。同時,根據(jù)鋼棧橋和鉆孔平臺布置情況,在鋼棧橋的上游側(cè)設(shè)定若干個沖刷觀測點,主要設(shè)置在橋墩墩位處和墩間中心處,采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測。當(dāng)沖刷深度達到警戒值時,采用2-5t的沙袋籠在沖刷危險區(qū)域上游20m下沉。提前在岸側(cè)附近區(qū)域儲備好沙袋,不定期觀測沖刷深度情況。

        3.5 山體斜坡上的橋梁施工

        銀灘4號橋位于銀灘中區(qū)最東北側(cè),其北側(cè)樁基位于現(xiàn)狀山體邊坡上。采用人工挖孔樁方案時,由于表層為坡殘積土,粉質(zhì)土含量較高,施工中經(jīng)常遇到雨期,極易造成土體整體軟化,并在大體量降水作用下形成流動性松軟土,造成表層塌孔或整體山體表層移動。在現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn),該地段地下水水量較小,對孔樁開挖影響不大。但經(jīng)過3個雨期后發(fā)現(xiàn),其地下水受大氣降水的影響較大,樁基施工中經(jīng)常會有塌孔情況發(fā)生。針對此情況,后續(xù)施工中調(diào)整了施工流程,采用先降水疏干后挖孔的施工方法,降水措施采用井點降水結(jié)合孔內(nèi)明排的方法,后續(xù)施工中,除表層土體整體流動外,并無塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

        山體中部碎裂狀強風(fēng)化巖屬軟巖-較軟巖,局部段落巖石強度大,采用人工風(fēng)鎬挖掘施工較困難。針對此問題,及時調(diào)整工法,采用水鉆法施工,施工流程為鉆孔→破碎→外運,碎裂狀強風(fēng)化巖需采用水鉆法施工的部分占比預(yù)估約為40%。

        山體深部中風(fēng)化巖屬較完整巖石,硬度大,抗壓強度大,水鉆法施工也難以達到較高的效率,因而此段施工調(diào)整為爆破作業(yè)。施工中聘請專業(yè)的爆破工程師及團隊對爆破方案及炸藥用量進行精細策劃,采取“少裝藥,多次數(shù)”的爆破工藝,有效減少對護壁、相鄰基礎(chǔ)及周邊環(huán)境的影響,確保施工安全。

        4 結(jié)語

        (1)橋梁施工應(yīng)綜合考慮工程區(qū)的工程地質(zhì)情況,并在施工中做到動態(tài)調(diào)整,對不滿足要求的施工,應(yīng)立即分析原因并返工,以達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

        (2)巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)施工應(yīng)注意控制沉渣的厚度,必須滿足規(guī)范要求的最小值。同時,對終孔條件也應(yīng)著重關(guān)注,達到設(shè)計地層并經(jīng)參建方認(rèn)可方可終孔。

        (3)水下樁基施工應(yīng)確保鋼護筒入土深度滿足要求,情況嚴(yán)苛?xí)r,應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施保證鋼護筒安裝到位。施工中還要保證鋼筋籠的穩(wěn)定,使得混凝土澆筑時鋼筋籠不發(fā)生移動。漲落潮對水下樁基施工影響較大,應(yīng)事先擬定應(yīng)急預(yù)案并演練,確保漲落潮期間的施工安全和質(zhì)量。

        (4)斜坡橋梁施工時應(yīng)注意針對不同地層情況采用不同的成孔方法,成孔方法之間應(yīng)不互相干擾,確保整體成孔的完整性,便于后續(xù)灌注樁施工。

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