巖溶地區(qū)深基群樁施工技術(shù)

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　　一、工程概況：

　　1、工程結(jié)構(gòu)：

　　郁山特大橋是重慶市“八小時(shí)工程”黔（江）彭（水）公路的重點(diǎn)控制工程。它的主跨設(shè)計(jì)94m+170m+94m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，設(shè)5墩2臺(tái)：1#、2#為主橋墩，3#為交界墩，4#、5#為引橋墩。主墩墩身與基礎(chǔ)之間用11.2m×11.2m×4m的承臺(tái)連接，1#、2#主墩分別高50m與56m，主墩基礎(chǔ)采用9根直徑2m的群樁基礎(chǔ)，樁間凈距2m，樁深分別為8m及17m，施工過(guò)程中因地質(zhì)原因發(fā)生變更，1#墩1#、2#、4#、5#、7#孔加深為25m，3#、6#、8#、9#孔為17m；2#墩1#、2#、3#、4#、5#、9#孔樁加深為12m，6#孔加深為21m，8#孔加深為19m.原設(shè)計(jì)為鉆孔樁，后由于施工環(huán)境及地質(zhì)條件影響，變更為人工挖孔樁。設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)嵌入弱風(fēng)化巖石的深度不得小于7m.

　　2、工程自然特征：

　　郁山特大橋位于重慶市彭水縣郁山鎮(zhèn)蕎地坪村后灶河上，距郁山鎮(zhèn)約4km，距彭水縣城約40km，距黔江約50km.橋址區(qū)屬溶蝕～侵蝕低山河谷地貌，地形陡峭，地面相對(duì)高差達(dá)194m左右，橋位位于郁山斷層帶，斷層性質(zhì)為逆斷層，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，巖石主要由下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組灰?guī)r、白云巖組成，基巖裂隙發(fā)育，透水性好，局部溶洞、溶孔發(fā)育，規(guī)模大小不一。

　　郁山特大橋主橋墩樁基布置見(jiàn)下圖（單位：cm）。

　　二、深基群樁施工

　　2.1、明挖基坑施工

　　郁山特大橋主墩樁基頂部由11.2m×11.2m×4m的承臺(tái)連接。在保證坑壁穩(wěn)定性的前提下，結(jié)合施工進(jìn)度與出渣方便，承臺(tái)基坑開(kāi)挖采用分層、分臺(tái)階打眼，周邊采用光面爆破，基坑四周巖壁的裂隙與土夾石處采用噴漿防護(hù)。

　　承臺(tái)采用上下兩臺(tái)階開(kāi)挖，爆破深度按照2.0m考慮，下臺(tái)階由于臨空面少，爆破采用豎眼掏槽，先起爆以創(chuàng)造臨空面，后面輔助眼采用微差起爆，周邊眼采用密眼小藥量起爆；上臺(tái)階采用分排微差起爆，減少震動(dòng)以保證圍巖穩(wěn)定?；娱_(kāi)挖施工工藝流程如下：

　　2.2、深基群樁施工組織

　　采用人工挖孔灌注樁施工工藝，根據(jù)人工挖孔灌注樁的施工要求、工期和工程大小情況編制了施工組織計(jì)劃。

　?。?）施工順序：由于每個(gè)主墩有9根樁，并且樁間凈距僅為2m，為避免施工時(shí)出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，采用梅花型開(kāi)挖順序：先開(kāi)挖1#、3#、5#、7#、9#五個(gè)孔，后開(kāi)挖2#、4#、6#、8#四孔。

　?。?）人員安排：分三班制連續(xù)作業(yè)，每孔每班4人，井下2人，井上2人（1人開(kāi)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，1人指揮及出渣），輪流下井；

　　（3）施工設(shè)備：井下采用手風(fēng)鉆鉆眼，光面爆破，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升；

　　（4）挖孔：用全站儀準(zhǔn)確定位，并在下挖1m時(shí)澆注第一節(jié)護(hù)壁及鎖口圈，鎖口圈上埋設(shè)兩個(gè)φ16的圓環(huán)，以備今后懸掛鋼梯方便施工人員上下。以后每施工1m即設(shè)置內(nèi)模澆注護(hù)壁混凝土，當(dāng)穿過(guò)巖溶層或土夾石層時(shí), 每施工0.5m即設(shè)置內(nèi)模澆注護(hù)壁混凝土，較好巖層可不澆注護(hù)壁混凝土。

　?。?）護(hù)壁：采用截錐形木模板，每挖完一段，應(yīng)立即放置模板，定位后，澆注護(hù)壁混凝土。護(hù)壁厚度一般下口為100mm，上口為200mm，上節(jié)護(hù)壁的下部應(yīng)嵌在下節(jié)護(hù)壁的上部混凝土中，上下搭接長(zhǎng)度為50mm，護(hù)壁混凝土標(biāo)號(hào)為25#.護(hù)壁內(nèi)布設(shè)環(huán)筋φ12@150mm，豎向鋼筋φ14@300mm，上下兩層護(hù)壁的豎向鋼筋應(yīng)連接成一體；

　?。?）爆破：入巖后使用光面爆破法開(kāi)挖，為保證爆破效果及爆破安全，利用非電毫秒雷管起爆，嚴(yán)格控制炸藥量并在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù)，在樁基內(nèi)先進(jìn)行掏槽起爆，然后利用微差爆破技術(shù)，延期爆破樁基周邊眼。

　　（7）混凝土施工：為避免爆破對(duì)已澆注混凝土的擾動(dòng)，混凝土的澆注宜在各孔均已完成后進(jìn)行；為減小混凝土對(duì)孔壁的側(cè)壓力，相鄰孔樁的混凝土應(yīng)大致均衡澆注。

　　2.3、深基群樁光面爆破

　　橋梁樁基的光面爆破，在橋梁施工規(guī)范上沒(méi)有先例。要保證孔樁輪廓的平整及巖體完整，必須保證以下兩點(diǎn)：一是提高炮眼的利用率；二是控制開(kāi)挖輪廓及減小爆破震動(dòng)對(duì)圍巖的擾動(dòng)?？刹扇∫韵录夹g(shù)措施來(lái)達(dá)到目的：（1）掏槽眼采用圓錐形布置；（2）合理的裝藥長(zhǎng)度；（3）采用延期爆破網(wǎng)路；（4）炮眼布設(shè)采取淺孔密眼；（5）用小棍固定藥包位置；（6）每次進(jìn)尺控制在1m以內(nèi)。

　　炮眼布置如下圖：

　　炮眼用手風(fēng)鉆鉆成，鉆頭采用直徑φ40mm，炮眼直徑φ42mm.按照每次進(jìn)尺1.0m設(shè)計(jì)，炮眼深度如下：掏槽眼1.1m；輔助眼1.0m；周邊眼1.0m.由于巖溶地區(qū)存在豐富的地下水，故采用EL-102乳化炸藥，其密度為1.1g/cm3；直徑φ32mm.根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，橋位處巖石的堅(jiān)硬系數(shù)f=7，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，孔距系數(shù)n=8，密集系數(shù)m=0.7，單位用藥量C=0.00053g/cm3.

　?。?）周邊眼：布置在設(shè)計(jì)的輪廓線上，為了便于鉆眼，通常向外傾斜一定角度，一般不得大于4°。周邊眼的爆破參數(shù)如下：

　　孔間距a=n×d=33.6cm，        取a=35cm

　　最小抵抗線W=a/m=50cm

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.9275g/cm，

　　取q′=0.93g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=93g

　　周邊眼數(shù)量：π×D/a＝17.94，  取18個(gè)

　　（2）輔助眼：炮眼布設(shè)直徑100cm，共設(shè)置8個(gè)，與周邊眼平行，最小抵抗線W=20cm.

　　孔間距a=π×φ/8=39.25cm，取a=40cm.

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.424g/cm，

　　取q′=0.45g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=45g

　?。?）掏槽眼：為保證掏槽效果，設(shè)置五個(gè)掏槽眼。中心掏槽眼為空眼，豎直不裝藥；其余四個(gè)掏槽眼按圓錐形布設(shè)在直徑為60cm的圓周上，炮眼傾斜度8～10°。最小抵抗線W=30cm.

　　孔間距a=π×φ/4=47cm.

　　線裝藥密度q′=C×W×a=0.747g/cm，

　　取q′=0.75g/cm

　　單孔裝藥量Q=q′×L=83g

　　為創(chuàng)造更多的自由面，并減小爆破產(chǎn)生的震動(dòng)及沖擊波的強(qiáng)度，郁山特大橋的樁基采用1段、3段、5段三個(gè)段別的非電微差毫秒雷管進(jìn)行爆破作業(yè)。

　　三、溶洞、裂隙及地下水處理

　　在郁山特大橋群樁開(kāi)挖過(guò)程中，1#主墩各孔樁陸續(xù)遇到溶洞、裂隙或地下水等巖溶情況，可分為以下幾類：

　?。?）大溶洞：在1#樁基開(kāi)挖到距孔口21.3米時(shí)，在橋位外側(cè)發(fā)現(xiàn)一高約20m、縱向長(zhǎng)15m、橫向?qū)?0m的溶洞，溶洞與1#樁基的接口為1.5×1.6m×2.1m.考慮到溶洞處于橋位之外，并且基底的持力層結(jié)構(gòu)較好，采取了用與樁基同標(biāo)號(hào)的C30混凝土將接口堵塞的方法。

　　（2）樁基與樁基間溶洞貫通：2#與5#樁基在井口下14.4m～17.3m間互相貫通，四周圍巖比較破碎。該處的處理方法是將四周松渣全部清除后分兩次澆注護(hù)壁混凝土堵塞，為保證護(hù)壁的穩(wěn)定，在與護(hù)壁接觸的圍巖及兩層護(hù)壁之間打入錨筋。

　?。?）流泥： 7#樁基在開(kāi)挖至井口下15.4m處時(shí)，連續(xù)三天沒(méi)有進(jìn)尺，出現(xiàn)流泥狀態(tài)。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)在孔壁上有一溶槽。采取在護(hù)壁鋼筋外側(cè)塞麻袋堵住孔壁溶槽的辦法，并增加一臺(tái)水泵抽水。

　?。?）孤石：4#樁基樁側(cè)外有一較大孤石，當(dāng)掏走樁孔中的流泥后，樁側(cè)溶洞中的流泥有涌入樁孔，孤石隨之逐漸落下，增大了施工難度與危險(xiǎn)性。對(duì)此，可采取兩種方法解決：一是支撐，在圍巖上埋入錨筋，用小型鋼支撐孤石，并盡快澆注護(hù)壁混凝土，封閉流泥，阻止孤石繼續(xù)下落；二是在不影響樁基施工質(zhì)量與施工安全的情況下，讓孤石落下后，采用孤石爆破清除。

　　上述施工措施在郁山特大橋的施工中取得了較好的成效，使孔樁順利通過(guò)了溶洞區(qū)。郁山特大橋的群樁在施工中沒(méi)有出現(xiàn)一例安全、質(zhì)量事故，施工結(jié)束后，經(jīng)聲波檢測(cè)，全部樁基合格。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　以上是筆者在郁山特大橋施工中的一些實(shí)踐，取得了較好效果。在我國(guó)西南、中南、華東等地區(qū)都存在不同規(guī)模的巖溶，尤其是西南地區(qū)的巖溶非常發(fā)育。巖溶地區(qū)在施工橋梁樁基時(shí)，必須注意樁基周圍的地質(zhì)情況變化，避免發(fā)生基坑坍陷現(xiàn)象。另外，值得一提的是，樁下巖溶的處理必須一次性處理徹底，避免留下后患。

　　作者：譙華東