洪漢江

廣州市市政集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510060

我國(guó)高速公路建設(shè)行業(yè)經(jīng)過(guò)快速發(fā)展的階段，如今已發(fā)展到了一個(gè)比較成熟的階段。根據(jù)國(guó)內(nèi)高速公路建設(shè)目前的發(fā)展?fàn)顩r，與北美、西歐的一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)比，我國(guó)高速公路發(fā)展趨勢(shì)主要有兩個(gè)特點(diǎn)：一是網(wǎng)絡(luò)化，即高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；二是智能化，主要為高速公路軟硬件系統(tǒng)的改造升級(jí)。因此，新舊高速公路拼接及舊路改造升級(jí)將成為行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。高速公路拼寬橋梁的施工是公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容，也是舊路硬件升級(jí)的一個(gè)標(biāo)志。施工期間舊橋結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題事關(guān)人民生命健康和社會(huì)財(cái)產(chǎn)保護(hù)，越來(lái)越受到工程建設(shè)各方及社會(huì)各界的關(guān)注，確保拼寬橋梁的施工安全是工程建設(shè)管理的一項(xiàng)重要工作。

1 工程概況

廣樂(lè)高速公路位于廣東省北部地區(qū)，起點(diǎn)位于湘粵省界的小塘接京港澳高速湖南段，終點(diǎn)位于廣州市接廣州機(jī)場(chǎng)高速北延線(xiàn)，呈南北走向。該工程為廣樂(lè)高速T30合同段，工程位于花都區(qū)花山鎮(zhèn)，工程內(nèi)容主要為廣樂(lè)高速與肇花高速、機(jī)場(chǎng)高速北延線(xiàn)相互連接的大型樞紐互通（花山北互通立交），共14座橋梁，其中6座拼寬橋。該工程橋梁樁基礎(chǔ)共992根，其中6座拼寬橋樁基233根，數(shù)量眾多，工程量較大。拼寬橋樁基礎(chǔ)都位于陸地上，有少量樁位于大沙河、流溪河的堤岸邊，也屬陸上樁，無(wú)須修建樁基施工鋼平臺(tái)。

該工程大部分橋址所處地區(qū)地質(zhì)較差，分布有溶洞、土洞，局部有溶蝕溝槽，對(duì)橋梁施工有較大影響。根據(jù)進(jìn)場(chǎng)后的地質(zhì)勘察圖揭示，拼寬橋梁位置樁基溶洞特大溶洞、串洞較多，洞內(nèi)以全充填軟塑狀黏性土及砂為主。根據(jù)該工程地質(zhì)情況，主要選用沖孔樁機(jī)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，項(xiàng)目將面臨以下安全問(wèn)題。（1）不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。既有橋梁拼寬施工時(shí)，由于新老樁基礎(chǔ)相距較近，在新建拼寬橋梁樁基礎(chǔ)施工時(shí)，既有橋梁樁端基礎(chǔ)持力層、樁側(cè)原狀土層將被擾動(dòng)破壞，容易產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致既有橋梁結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力增大，隨著沉降的加深，附加應(yīng)力值將沿著開(kāi)口向上的拋物線(xiàn)增加，其結(jié)構(gòu)安全不容忽視。（2）巖溶區(qū)樁基事故引起的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。巖溶地區(qū)不管是外在動(dòng)力因素或者人為因素的影響下均容易出現(xiàn)各種不可預(yù)見(jiàn)隱患；同時(shí)，若新建橋梁結(jié)構(gòu)采用摩擦樁時(shí)，按設(shè)計(jì)規(guī)范新建橋梁樁長(zhǎng)應(yīng)比舊橋樁長(zhǎng)長(zhǎng)，容易觸及更深層的溶洞。一旦打穿溶洞頂層硬殼，瞬間破壞舊橋樁基側(cè)邊土層、持力層的完整結(jié)構(gòu)，極易造成舊橋原有樁基的側(cè)移或坍塌，危害性較大。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，拼寬橋位置地質(zhì)條件較復(fù)雜，存在較多特大型、串珠式樁基溶洞，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)此領(lǐng)域的研究還比較零散，不足以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。樁基施工溶洞處理的成功與否關(guān)系到整個(gè)工程能否按期完成、工程質(zhì)量能否得到保證，在施工前須做好安全防患措施，溶洞地區(qū)尤其拼寬橋梁鉆孔灌注樁施工是該項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)工程。

2 串珠式溶洞地質(zhì)條件下拼寬橋樁基施工措施

2.1 單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)法與高壓旋噴樁帷幕法相結(jié)合

特大、串珠式樁基溶洞處理常規(guī)技術(shù)包括泥漿護(hù)壁、片石黏土回填、回填素混凝土、壓力注漿、水泥攪拌樁帷幕、高壓旋噴樁帷幕、鋼護(hù)筒保護(hù)（跟進(jìn)法）。這些技術(shù)單獨(dú)使用時(shí)均具有很大的局限性，故采用單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工與高壓旋噴樁帷幕相結(jié)合的方法，處理拼寬橋特大型、串珠式樁基溶洞。

考慮到特大型、串珠式多層溶洞的復(fù)雜性，一般常規(guī)性的方法沒(méi)有考慮施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起地基沉降及坍孔等事故對(duì)周邊建筑物的影響；采用多層鋼護(hù)筒的方法處理多層溶洞，樁基施工工期、安全、質(zhì)量等較有保障，但多層鋼護(hù)筒對(duì)浪費(fèi)較大，施工工藝煩瑣，不利于大規(guī)模推廣使用。在該項(xiàng)目新橋樁基施工前，在新舊橋之間打入一排高壓旋噴樁帷幕，將舊橋樁基及周邊土層、樁端持力層獨(dú)立隔離；在鋼護(hù)筒安裝過(guò)程中，充分發(fā)揮高壓旋噴樁作為預(yù)防性措施的特有優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)單層鋼護(hù)筒施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、施工中存在安全隱患的不足，兩者結(jié)合使用可滿(mǎn)足拼寬橋特大型、串珠式樁基溶洞處理的安全、質(zhì)量要求。

在溶洞區(qū)域的拼寬橋施工前，逐樁超前地質(zhì)鉆探，針對(duì)地下溶洞情況，在新舊橋樁基之間合適位置設(shè)置一道高壓旋噴樁帷幕，然后采用鉆孔灌注樁的方式進(jìn)行新橋樁基施工，單層鋼護(hù)筒處理特大、串珠式樁基溶洞，使用垂直控制架?chē)?yán)格控制樁孔垂直度，尤其注意刃腳部位的處理，施工全程對(duì)周邊建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)控。

2.2 單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工

多層鋼護(hù)筒在處理串珠式溶洞時(shí)較為常見(jiàn)，而采用單層鋼護(hù)筒（除開(kāi)孔護(hù)筒外）處理特大型、串珠式多層溶洞，鋼護(hù)筒尺寸統(tǒng)一，更利于標(biāo)準(zhǔn)化制作及安裝，效率較高；避免造成多級(jí)鋼護(hù)筒產(chǎn)生的鋼材浪費(fèi)，也不需要頻繁更換鉆（沖）頭。采用單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法能提高樁基溶洞處理的安全系數(shù)，護(hù)筒一旦正常打入溶洞底板，可確保不坍孔，是處理（特）大型、串珠式樁基溶洞的有效方法；（2）鋼護(hù)筒能明顯提高新橋樁基鉆孔及成樁質(zhì)量，精確控制成樁樁徑，縮頸現(xiàn)象基本消失，成孔后灌注混凝土，可避免澆筑混凝土?xí)r的夾渣情況；（3）遇到多層串珠式溶洞，采用單層鋼護(hù)筒（除開(kāi)孔護(hù)筒外）與多級(jí)鋼護(hù)筒相比，經(jīng)濟(jì)效益更高。

使用鉆（沖）孔樁機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)多層鋼護(hù)筒每層直徑的計(jì)算公式如下：

式中：Di為第i層護(hù)筒直徑；D0為樁基直徑；n為護(hù)筒總層數(shù)；i為層數(shù)。

根據(jù)工藝要求，鋼護(hù)筒直徑總會(huì)比樁基直徑要大，護(hù)筒層級(jí)越多，則使用的鋼材越多；而采用單層鋼護(hù)筒，直徑為D=D0+15cm，直徑小且僅有一層，尺寸統(tǒng)一，更利于標(biāo)準(zhǔn)化制作及安裝，效率較高。多層及單層鋼護(hù)筒頂部標(biāo)高均在地面標(biāo)高以上，多層鋼護(hù)筒底部標(biāo)高在每一層溶洞底的持力層內(nèi)，而單層護(hù)筒直達(dá)最下層溶洞底持力層。多層鋼護(hù)筒長(zhǎng)度的計(jì)算公式如下：

式中：Li為第i層護(hù)筒長(zhǎng)度；H為頂部標(biāo)高；Hj為第j層溶洞底標(biāo)高。

多層鋼護(hù)筒理論上除最后一層外均能回收，但為了穩(wěn)定內(nèi)護(hù)筒以防偏位及加強(qiáng)護(hù)筒剛度，需要將內(nèi)外護(hù)筒之間空隙固結(jié)填充，外護(hù)筒難以拔出回收，造成鋼材的浪費(fèi)。由于內(nèi)外護(hù)筒的尺寸不一，使用的鉆（沖）頭直徑也隨之改變，施工中需要頻繁更換鉆（沖）頭，且內(nèi)外護(hù)筒固結(jié)填充等工藝必不可少，既增加了成本，也延長(zhǎng)了工期。

2.3 垂直度控制架

鋼護(hù)筒分節(jié)定做，直徑為D0+0.15m，每節(jié)長(zhǎng)度為8m。施工時(shí)，前節(jié)鋼護(hù)筒振入地層，吊機(jī)吊起下一節(jié)鋼護(hù)筒與前節(jié)焊接接上，使得單層鋼護(hù)筒成為一個(gè)整體。采用垂直度控制架配合控制鋼護(hù)筒垂直度偏差，有效提高其控制精度，避免斜孔現(xiàn)象。

由于溶洞區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，尤其頂（底）巖面不平整，沖孔鉆機(jī)施工難以保證樁孔垂直度及孔壁線(xiàn)形縱向順直、橫向圓滑；鋼護(hù)筒打設(shè)相當(dāng)于二次成孔，且鋼材不是松散材料，樁孔上部垂直度沒(méi)有控制好，將一直影響最底部，無(wú)法糾正，因此鋼護(hù)筒施工對(duì)垂直度要求較高。配合自制的垂直控制架，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及采取措施糾正斜孔現(xiàn)象，確保終孔時(shí)的垂直度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 注意事項(xiàng)

3.1 逐樁鉆探（超前地質(zhì)鉆探）

由于設(shè)計(jì)階段地質(zhì)鉆探資料不可能太齊全，進(jìn)場(chǎng)后需要補(bǔ)充逐樁鉆探，一旦發(fā)現(xiàn)樁基下存在溶洞，需把每個(gè)地質(zhì)圖詳細(xì)記錄后歸類(lèi)，以便于有針對(duì)性地采取不同的施工方案。

3.2 及時(shí)采取高壓旋噴樁保護(hù)

鋼護(hù)筒接長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)，在樁錘進(jìn)入溶洞后，可能發(fā)生因鋼護(hù)筒接長(zhǎng)跟進(jìn)不及時(shí)導(dǎo)致塌孔，需采取高壓旋噴樁對(duì)舊橋樁基進(jìn)行保護(hù)。該項(xiàng)目采用MGJ-50型旋噴樁機(jī)施工，高壓旋噴樁樁徑為500mm，樁長(zhǎng)根據(jù)舊橋樁長(zhǎng)、入巖深度、持力層厚度等選取。

3.3 單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)處理溶洞

除開(kāi)孔護(hù)筒外，采用單層鋼護(hù)筒處理溶洞，采用厚度為1.2cm的鋼板卷制加工；護(hù)筒總長(zhǎng)度為Hi+0.5m，Hi為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)最底層溶洞底板巖層（鋼護(hù)筒可入巖層區(qū)域）至地面高度；護(hù)筒內(nèi)徑為D0+15cm，D0為樁徑，單節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)度為8m，接長(zhǎng)時(shí)需滿(mǎn)焊，并注意確保垂直度符合要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

樁基溶洞處理期間，項(xiàng)目部針對(duì)巖溶樁基施工難點(diǎn)，從施工班組優(yōu)選開(kāi)始，組織技術(shù)力量及資源調(diào)查分析溶洞情況，擬訂方案，在施工過(guò)程中嚴(yán)控溶洞處理關(guān)鍵工藝，樁基鉆孔、終孔等確立樁基標(biāo)準(zhǔn)施工流程，使得整體樁基質(zhì)量較好。其中使用高壓旋噴樁帷幕+單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工處理的樁基均為一類(lèi)樁。在拼寬橋溶洞處理期間，未發(fā)生影響舊橋通車(chē)的樁基施工事故；舊橋橋墩未現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂縫；根據(jù)樁基施工沉降觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，舊橋相鄰兩根立柱的沉降差最大不超過(guò)10mm。該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)精心組織部署，精細(xì)化施工管理，成功處理了拼寬橋特大型、串珠式樁基溶洞，有效解決了拼寬橋梁樁基溶洞處理的施工難題，可為今后同類(lèi)型工程提供參考。