不良地质条件下桥梁桩基施工及问题处理措施

不良地质条件下桥梁桩基施工及问题处理措施

摘要：桥梁的桩基是桥梁的重要组成部分，承载着桥梁的全部重量，是桥梁安全的重要保证。尤其是在不良地质条件下，不仅会加大桥梁桩基施工的难度，而且在施工的过程中还会遇到各种各样的问题影响着整个桥梁工程的施工状况。本文以湖南某城市道路桥梁桩基施工为例，重点介绍在不良地质条件下，通过采取相应技术措施，解决了施工中遇到护筒滑落、偏孔、坍孔、卡钻、断桩、沉渣上反等难题。

关键词: 桥梁桩基; 岩溶地质; 护筒滑落；偏孔；卡钻；断桩；坍孔埋钻；沉渣

中图分类号： u443.15文献标识码：a文章编号： 1 工程概况 1.1 桥位桥型

湖南某城市道路桥梁全长560m，净宽为18+2×1.5m；桥面为两联5孔一连和一联4孔一连的桥面连续，大桥上部结构采用14跨40m的等截面单箱后张法预应力砼简支箱梁；下部结构均为钢筋砼钻孔灌注桩。其中，普通墩为单排双根桩，桩径为2.2m，平均桩长为30.62m，共22根；4#及6#均为双“品”字型群桩；桥台为双排双根桩，桩径均为2.0m，平均桩长为21.38m，共20根。 1.2 地质特征

根据地质钻孔资料，可知本桥地质状况比较复杂。桥位区北向南基岩为石炭系中统黄龙组灰岩、白垩系下统石溪组粉砂岩和石炭

系下统华山岭组砂岩。在1#～7#墩处地质最为复杂，存在灰岩和砂岩两种岩体的断层，灰岩存在溶蚀，并有溶洞、溶隙发育。断层处存在破碎带，有裂隙发育，另外在全风化钙质砂岩中夹有承载力很低的粘土夹层(σ0=100kpa～200kpa)，且层厚较深。2#～7#墩处有一深槽，覆盖层较厚，达29m，是灰岩与砂岩断层分界处；8#～14#墩处为淤泥质粉砂岩或钙质砂岩地质段;9#～10#墩处覆盖层很薄。 1.3 工程特点

该大桥设计时曾制定了几套桥址方案，但最终确定的最佳方案仍然要面对断层、破碎、岩溶发育等不良地质条件，主要体现在1#～7#墩处，地质变化较大，桩基底部均为石灰岩地质，有溶洞，且初步地质勘探证明溶洞比较发育。另外7#～12#墩之间虽然地处红砂岩地质地段，但均为深水施工，平均水深约为6m。所以，本工程的重点和难点是桩基础的施工。 2 桩基础施工

2.1 主要施工方案和施工工艺 2.1.1 成孔工艺

由于实际地质状况复杂，持力层为红砂岩和灰岩，存在溶洞、断层、破碎带等不良地质，河床覆盖层中夹杂大量砾石和漂石，针对这些现场条件，采用冲击钻工艺成孔是比较理想的。 2.1.2 施工顺序

该河道属四级航道，每年6、7、8月为主汛期，10月至次年3月为枯水期，桩基的施工直接影响工程的总体进度，因此，7#～12#

墩处于水中施工，安排在枯水期施工；1#～7#墩处于河滩中，安排在正常水位时施工；而两个桥台桩和13#墩安排在汛期施工。 2.1.3 水中桩施工措施

水中施工采取筑岛围堰的方法，两岸分别施工，这样既符合现场条件，又能够节约成本。 2.1.4 砼灌注

因该桥为单桩单柱简支桥，桩径、桩长都比较大( 墩桩直径为2.2m，桥台桩直径为2.0m，设计桩长平均为30m，从18m到50m不等)，单桩砼数量最大达200m3，为保证砼灌注质量和降低断桩风险，采用集中拌和、地泵输送的方案。 2.2 施工准备

充分的施工准备是工程顺利进行的重要基础，更是确保工程质量和施工安全的有效手段，在施工前，我们主要进行了以下几个方面的准备工作。 2.2.1 现场准备

2.2.1.1 拌和站的修建。考虑到桥梁的主要工程量在河道内，下部和基础工程主要在非汛期完成，将砼拌和站安置在河滩内比较理想，最终设在10#墩左侧，安置2台js500型强制搅拌机，出料口直接合并对准地泵进料口，砂石储料斗在现场加工制作。 2.2.1.2 搭建材料库。在0#桥台后和进场便道右侧搭建钢材库和水泥库，这样既可以防止汛期材料不受影响，又便于进场材料的卸货和方便二次倒运( 必要时考虑直接运到现场，在短时间内用

完，这样可减少二次倒运)。

2.2.1.3 修建临时道路。进场道路利用桥梁起点至现有老路之间已经修建厚约1m的路基，进行必要的加固( 主要是雨季期间) ;场内道路的修建主要用于材料周转、机械设备的移动等，利用河滩内现成的砂砾石和外购片石进行加固。

2.2.1.4 临时给水。在预制场设置简易水塔一座，打水井一口;在河堤上设蓄水池一座，在0#墩附近打水井一口，通过输水管道供给生产用水。

2.2.1.5 临时供电。在1#～2#墩之间的河堤上游处安装一台420kva的变压器，并配备120kw的发电机一台，动力线路沿桥纵向布设1km(从14#台至预制场)。2.2.1.6 筑岛围堰。按照总体施工组织计划安排，根据进度情况逐次进行筑岛，修建土石施工平台，便于基础和下部构造施工作业，筑岛材料主要利用河床内的砂砾，注意在桩位2d直径范围用粘土填筑，防止冲孔过程中出现坍孔现象，筑岛过程中用推土机和压路机平整压实。 2.2.2 技术准备

审核图纸，制定施工方案，研究施工方法，对控制点( 导线点、水准点)复测和加密，组织教育培训等。 2.2.3 设备准备

组织施工所需的设备进场和进场后的调试工作。现场所需设备主要有: gcf型冲击钻机8台( 两种冲击锤分别为6t和8t，在厂家订做) ；js500强制搅拌机2台；jzc350搅拌机1台( 备用)；

420kva变压器1台；120kw柴油发电机1台( 备用) ；25t吊车1台；htb砼输送泵1台；输送管400m；挖掘机、推土机、压路机、装载机各1台，自卸汽车4台；钢筋加工等小型机具根据需要配置。 2.2.4 材料准备

钢筋、水泥等主材和砂、碎石、片石、粘土等地材，另需购置一定数量的膨胀土。 2.2.5 溶洞处理措施准备

根据地质特点，对可能出现的溶洞进行必要的技术方案准备和设施、材料的准备，如制定常见情况的处理措施和预案，准备需要的片石等材料。 2.2.6 地质勘探

对岩溶地区桥梁桩基的施工，进行详细的地质勘探是非常必要的，地质勘探不仅能够充分了解溶洞分布的规律，为修正设计提供可靠数据，更有利于指导施工方案的制定，确保生产安全和工程质量，同时可有效降低施工成本。开孔前，首先对桥位范围做了物探，逐桩进行了地质勘查补钻，根据补钻数据，在设计上进一步完善，特别是在2#～6#桩位溶洞发育明显段，增加了设计桩长，其中2#桩长增加到64m，这样虽然增加了施工难度，但对单桩、单柱桥而言，能够有效地保证桥梁安全。 2.3 施工中遇到的问题及处理措施 2.3.1 护筒冒水

在3#- 1桩基施工进尺5m左右时，出现坍孔、钻机倾斜和护筒

滑落的情况，钻机手立即停钻，向技术人员汇报。现场研究分析认为，由于尚未进尺到灰岩层，产生的原因主要是该桩位没有进行筑岛作业，桩位也就没有回填黏土，地层中砂砾含量较大，护壁效果不理想，以及在泥浆的冲刷作用下导致护筒后填土流失滑落孔内，进而引发坍孔。针对这些原因，采取了回填粘土- 重新埋设护筒- 钻机定位恢复施工的方案。在这个过程中注意了几点: 一是埋设护筒要进行初步定位，减少空心偏位；二是护筒后的填土一定要夯实；三是增加泥浆浓度，并适当加入膨胀土；四是注意进尺速度控制。由于措施有力，恢复施工后不但未出现上述情况，且恢复至原标高也较快，重要的是还为其他孔的施工提供了经验。