王宜賀 黃嘉星 游興

摘要：柳州市古鎮(zhèn)路大橋主橋采用V型墩梁拱組合連續(xù)剛構(gòu)橋，一跨跨越洛清江。主墩位于河灘處且兩處墩位存在明顯的地質(zhì)差異，綜合考慮橋位處洪水暴漲暴落的特點(diǎn)以及特殊的地質(zhì)情況，兩處主墩基礎(chǔ)分別制定了不同的施工方案，為類似工程提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：施工方案； 基坑開挖； 止水； 白云巖； 卵石

中圖分類號(hào)：U445.55+9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1工程概述

廣西柳州市古鎮(zhèn)路大橋?qū)儆趶V西典型的跨江橋?？鐝浇M合為：2×40 m+（80+ 145+80）+3×40 m，橋梁全長515 m；主橋采用（80+145+80） m V型墩梁拱組合連續(xù)剛構(gòu)橋，以優(yōu)美的弧線跨越洛清江。

主墩承臺(tái)為矩形，尺寸為17 m×17 m×4.5 m，雙幅布置，承臺(tái)間距1.75 m；基礎(chǔ)為12根2.0 m鉆孔灌注樁。墩位處水文地質(zhì)條件復(fù)雜，受汛期影響，施工工期緊張。如何制定合理的施工方案，確保汛期來臨前完成主墩基礎(chǔ)，是起控制作用的全橋施工關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)。

2水文、地質(zhì)條件

橋位處洪水具有水勢兇猛，暴漲暴落的特點(diǎn)。洛清江源流接近青獅潭暴雨區(qū)，流域中上游又處于永福暴雨區(qū)，兩岸支流坡降很陡，集流迅速，最大流速4.44 m/s，24 h最大漲幅10.96 m。

主墩位于河灘處，主要地層為稍密狀卵石、強(qiáng)風(fēng)化白云巖及中風(fēng)化白云巖。其中中風(fēng)化白云巖巖面埋深較淺，厚度大，分布連續(xù)，力學(xué)強(qiáng)度高，淺層巖溶弱發(fā)育。

3#主墩承臺(tái)處于白云巖地質(zhì)，地面以下0～10 m存在多處溶蝕裂隙破碎帶。

4#主墩承臺(tái)位于卵石層，層頂埋深1.50～5.80 m，揭露層厚5.30～12.30 m，粒徑約為1～10 cm，大于2 cm的顆粒含量約占總質(zhì)量60%，無分選性，顆粒骨架間為粉土、細(xì)砂等充填。質(zhì)地堅(jiān)硬、滲透性強(qiáng)、開挖后易坍塌，卵石層以下為強(qiáng)/中風(fēng)化白云巖。

3基礎(chǔ)施工方案

3.13#墩基礎(chǔ)施工

主橋3號(hào)承臺(tái)采用筑島圍堰施工，鑒于該承臺(tái)處地質(zhì)堅(jiān)硬，需進(jìn)行定向爆破后，采用機(jī)械對(duì)承臺(tái)范圍進(jìn)行開挖，同時(shí)做好隔水措施。承臺(tái)底面超挖30 cm，超挖部分回填20 cm厚碎石，然后施工10 cm厚混凝土墊層。

為保證主墩基礎(chǔ)對(duì)稱變形，3號(hào)主墩樁頂3.6 m范圍內(nèi)需擴(kuò)大鉆孔直徑至250 cm。施工時(shí)樁頂3.6 m范圍內(nèi)先按照250 cm孔徑成孔，然后在鉆孔內(nèi)安裝內(nèi)徑220 cm的樁基鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒周圍應(yīng)設(shè)置定位鋼筋定位、鋼護(hù)筒外側(cè)空隙內(nèi)回填細(xì)砂，回填材料內(nèi)不得有混凝土、石塊等硬質(zhì)大粒徑回填料阻礙樁基、承臺(tái)變形；鋼護(hù)筒固定后，方可繼續(xù)后續(xù)工序。承臺(tái)周圍回填料內(nèi)不得有混凝土、石塊等硬質(zhì)大粒徑回填料阻礙承臺(tái)變形（圖1）。

3.24#墩基礎(chǔ)施工

主橋4號(hào)基坑采用筑島圍堰后放坡開挖，開挖總深度7.5 m，基坑開挖尺寸為61.6 m×41 m，開挖基坑底低于常水位5.5 m。內(nèi)側(cè)卵石層按1∶1.25放坡，噸袋防護(hù)；回填土層按1∶1.5放坡，雙層土袋防護(hù)?；娱_挖設(shè)置坡道進(jìn)行分級(jí)開挖。

4#墩基坑頂往下有6～7 m的卵石透水層，為確保承臺(tái)開挖施工滲水量控制，采用換填卵石層（子圍堰）的施工方案，黏土子圍堰是在開挖基坑外側(cè)先分級(jí)開挖、換填、回填后從上至下形成一道黏性土墻，黏性土墻上下連續(xù)，并在圍堰四周形成閉合圍堰；每層開挖控制V形基坑長度尺寸，通過抽排方式保持作業(yè)面滲水量，分三級(jí)進(jìn)行開挖，最后一級(jí)隨挖隨填，最終在卵石層內(nèi)形成連續(xù)黏土墻。基坑開挖配合抽排。平均換填深度為8 m，最大作業(yè)深度為7.7 m；換填基坑開挖頂口寬度為25.1 m，內(nèi)坡度為1∶1設(shè)置，基坑內(nèi)滲出水采用水泵抽排（圖2）。

3.3存在問題

主墩基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)了兩個(gè)問題：

（1）4#墩承臺(tái)左幅開挖深度距離承臺(tái)底約2 m處，靠河岸側(cè)出現(xiàn)流沙，現(xiàn)場基底開挖面成流塑狀態(tài)；基底隨著流沙流動(dòng)向河岸側(cè)邊坡垮塌。

（2）已開挖的4 #墩左幅承臺(tái)滲水較為嚴(yán)重，采用8臺(tái)33 kW的水泵進(jìn)行基坑抽水?；由嫌蝹?cè)2處滲水點(diǎn)、下游側(cè)1處，上游側(cè)滲水量較大。

3.4原因分析

（1）卵石層滲水量較大，含砂率較高，水壓力作用下，換填基坑無法開挖換填至基巖，只換填至承臺(tái)底面，黏性土圍堰底部仍存在水壓力通道。

（2）三個(gè)方向基坑的換填在搭接位置受滲水量大的影響處理不徹底，換填至最后的積水坑內(nèi)水量較大，換填的黏性土成泥漿狀態(tài)。

（3）換填基坑底部帶水回填，黏性土墻底與卵石層間存在軟塑泥漿層，在水壓作用下容易被擊穿。

（4）接近承臺(tái)底位置黏性土、泥沙、卵石和水在土壓力和水壓力作用下，容易形成流塑狀態(tài)，產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。

4施工方案優(yōu)化

由于卵石層自穩(wěn)性差、連通性好的特性，4#承臺(tái)開挖時(shí)如何止水是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。結(jié)合工程特性，擬定三種施工方案進(jìn)行比選。

4.1方案一：高壓旋噴樁+注漿結(jié)合黏性土圍堰

采用雙管高壓旋噴工藝，雙排樁錯(cuò)開布置，樁徑600 mm， 孔距400 mm，排距300 mm，相鄰樁搭接寬度200 mm，樁底深入強(qiáng)風(fēng)化巖層0.2 m。噴至設(shè)計(jì)高程后停止，并根據(jù)漏漿情況及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。

由于高壓射流難以穿透卵石層進(jìn)行切削、攪拌，無法將漿液射出到一定直徑范圍，穿越卵石覆蓋層時(shí)需要先引孔。

該方案施工器械簡單，占地少，噪聲小。但成本較高，工期長，且容易對(duì)環(huán)境造成污染。

4.2方案二：SMW工法連續(xù)墻

利用三軸型鉆掘攪拌機(jī)鉆掘并切削土體，同時(shí)向土體注入水泥系強(qiáng)化劑，通過不斷攪拌使兩者充分混合。硬結(jié)前，在水泥土混合體內(nèi)插入H型鋼，形成完整無接縫的地下連續(xù)墻體。該墻體具有一定強(qiáng)度和剛度的，可作為承臺(tái)基坑的止水、擋土結(jié)構(gòu)。

該方案施工成本低，止水效果好。施工中使用的H型鋼可以重復(fù)使用四次以上，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。但受施工道路限制，三軸型鉆掘攪拌機(jī)進(jìn)場困難。

4.3方案三：入巖拉森鋼板樁

鋼板樁圍堰矩形布置，基坑尺寸為39.3 m×23 m，深度7.7 m。采用SPU-Ⅳw型鋼板樁，內(nèi)設(shè)雙層圍檁，樁底嵌入中風(fēng)化巖層2～4 m。

針對(duì)卵石覆蓋層和局部巖層，需要采用靜壓植樁機(jī)引孔。靜壓植樁機(jī)運(yùn)用“除芯理論”，通過螺旋鉆進(jìn)行預(yù)掘，減輕貫入阻力。運(yùn)用鐳射儀紅外指引線導(dǎo)向，校正鉆桿位置，確保了拉森IVw型鋼板樁壓入垂直度。

結(jié)合放坡開挖，可減少拉森鋼板樁長度和內(nèi)支撐。

該方案止水性、穩(wěn)定性好，對(duì)周圍環(huán)境影響小，快捷方便，經(jīng)濟(jì)效益良好。

4.4方案比選

方案比選見表1。

雖然方案二工期短、造價(jià)低且經(jīng)濟(jì)環(huán)保，但所需大型設(shè)備無法運(yùn)送至施工現(xiàn)場。鑒于本項(xiàng)目工期緊張，最終選擇方案三，滿足工期要求的同時(shí)，工程造價(jià)不高，且具有良好的穩(wěn)定性、止水性。

結(jié)合工程實(shí)際情況，選用F201型靜壓值樁機(jī)，并配備了1臺(tái)50 t履帶吊配合鋼板樁的吊運(yùn)就位。主要施工工藝流程：設(shè)備材料進(jìn)場—場地平整及測量放線—靜壓值樁機(jī)現(xiàn)場拼裝—鋼板樁吊運(yùn)就位—螺旋鉆引孔及靜壓植樁—值樁機(jī)自行走—下根樁施工—鋼板樁合龍—拔樁回收。

基坑開挖完成后，坑內(nèi)設(shè)置2處集水坑，采用2臺(tái)潛水泵間斷抽水即能滿足施工要求，止水效果好。統(tǒng)計(jì)本項(xiàng)目值樁數(shù)據(jù)可知，預(yù)掘卵石層速率為10 min/m，強(qiáng)風(fēng)化白云巖層為40 min/m，中風(fēng)化白云巖層硬度高，速率為80 min/m。總體來說，該方案施工速度快且精度高，預(yù)計(jì)節(jié)約工期20 d。

5結(jié)束語

柳州市古鎮(zhèn)路大橋主墩位于河灘處， 洪水期來臨基礎(chǔ)就無法施工。3#與4#主墩墩位處地質(zhì)環(huán)境有明顯差異。施工方案的制定既需要考慮工期的要求，又要考慮不同地質(zhì)帶來的影響。

3#承臺(tái)處為堅(jiān)硬的中風(fēng)化白云巖， 4#承臺(tái)處為透水性強(qiáng)、穩(wěn)定性差的卵石層。為了使主墩基礎(chǔ)對(duì)稱變形，避免對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的次內(nèi)力，3#墩基礎(chǔ)施工時(shí)，采用擴(kuò)大開挖鉆孔范圍后回填細(xì)砂的方法，為3#墩樁基及承臺(tái)預(yù)留變形空間。

4#承臺(tái)處通過施工方案優(yōu)化及方案比選，最終采用鋼板樁圍堰靜壓植樁法施工，解決了鋼板樁難以在卵石、基巖等堅(jiān)硬地層中有效使用的問題，確保了基坑的穩(wěn)定性，克服了卵石層滲水量大的難題。

本項(xiàng)目橋位處水位地質(zhì)情況復(fù)雜，橋梁基礎(chǔ)的施工需要靈活變化，因地制宜 ，結(jié)合工程的具體情況，制定合理的施工方案。

參考文獻(xiàn)

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［2］趙孟賀，谷明，龍大六，等. 臨江透水堅(jiān)硬地質(zhì)條件下靜壓植樁施工技術(shù)及應(yīng)用［J］. 工程技術(shù)研究.2022（2）：35-37.

［作者簡介］王宜賀（1987—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事市政、公路橋梁設(shè)計(jì)工作。