復雜地質(zhì)條件下鎖口鋼管樁與鋼筋混凝土支護樁組合圍堰的應用

鄧銳

摘 要：道橋施工中面對復雜地質(zhì)條件應用鎖口鋼管樁和鋼筋混凝土支護樁組合圍堰有助于解決道橋施工中存在的諸多問題。文章以廣西百色竹洲大橋為例，對其橋墩施工中復雜地質(zhì)條件下鋼筋混凝土支護樁與鎖口鋼管樁組合圍堰的設計、施工應用進行了分析研究。

關鍵詞：復雜地質(zhì)條件；支護樁；鎖口鋼管樁；組合圍堰；施工應用

我國地域面積廣闊，眾多地區(qū)地質(zhì)條件復雜，在進行道橋工程施工中需要考慮到當?shù)氐膹碗s地址條件設計合理的施工方案，鎖口鋼管樁和鋼筋混凝土支護樁組合圍堰的應用有助于解決面對復雜地質(zhì)條件下道橋施工中存在的諸多問題。下面我們以廣西百色竹洲大橋為例對其應用鎖口鋼管樁和鋼筋混凝土支護樁組合圍堰的情況進行分析研究。

1 廣西百色竹洲大橋工程概況

廣西百色竹洲大橋5#、6#墩承臺為3500×1350×400cm矩形承臺，承臺砼設計標號為C30。5#墩位于西岸，承臺底面標高為104.942m，承臺頂標高為108.942m，6#墩位于東岸，承臺底面標高為104.182m，承臺頂標高為108.182m，墩位處水面平均標高為114.3m，為水中承臺。廣西百色竹洲大橋施工條件之復雜是工程建設中的一大難點與亮點，竹洲大橋本身是深受其強潮影響的地區(qū)，自然條件方面受多種因素影響變量較多，比如風力方面受熱帶季風氣候影響，施工區(qū)域經(jīng)常伴有小型龍卷風出現(xiàn)，水流方面，作為水系眾多地區(qū)，水流速度平均2.42米/秒，最大水流速度高達5-6米以上，而且經(jīng)常伴有潮流紊亂的狀況，且左右岸受沖刷情況都較為嚴重，橋墩施工區(qū)域地質(zhì)條件十分復雜，尤其是南岸橋墩施工區(qū)域不僅灘涂廣布，且還分布有地下溶洞、含水層等，可以說復雜的地質(zhì)條件給橋墩施工工作帶來了巨大的難度。

面對如此復雜的地質(zhì)條件，大橋支護方式的選擇必須十分慎重，我們以5#號橋墩的修建為例，其周圍的水文狀況、地質(zhì)條件以及圍堰開挖深度、承臺的平面尺寸都決定了要選擇鋼筋混凝土支護樁組合的圍堰類型。橋墩下河床淤積覆蓋著諸如淤泥、淤積沙土等流質(zhì)土壤，可塑性差，抗壓性差，且含水量高，河床巖層凹凸不平以深受水流侵蝕的弱風化掩面為主，硬度高，脆性大，不少地區(qū)還存在著少量的溶槽發(fā)育和填充性溶洞，在失去外力作用后平衡失控會編程流動狀態(tài)，且施工地面氣度大，施工地點多位于江邊土丘與河灘上，由于平均開挖深度在10以上，所受的側(cè)壓力也較大。面對這種情況，結合施工現(xiàn)場地質(zhì)情況和適用條件進行綜合考慮，適用鎖口鋼管樁和鋼筋混凝土支護樁組合圍堰成為了最佳選擇，在二者之間設置高壓旋噴樁、諸如防水砂漿來達到止水效果。這種設計雖然一次性經(jīng)濟投入較大，但是屬于設備式投入可反復使用，并且對于施工區(qū)域內(nèi)復雜的地質(zhì)條件有很好的適應性，諸如密集孤石、片石堆積、河灘土地、水下底層有障礙物等區(qū)域，且二者聯(lián)合有助于加快施工速度，無論是制作、加工、運輸、吊插、下沉等都十分方便靈活，工藝簡單，所需設備少，并且根據(jù)施工需求能夠組裝成各種形式的圍堰，尤其對于大體積承臺的施工應用效果好[1]。

2 組合圍堰施工設計

根據(jù)廣西百色竹洲大橋橋墩復雜的體制條件和水文狀況選擇了鎖口鋼管樁與鋼筋混凝土支護樁進行組合圍堰設計，鋼筋混凝土支護樁的設計施工和鎖口鋼管樁的設計施工應用情況如下。

2.1 鋼筋混凝土支護樁的設計和施工

支護樁的施工設計要以最壞的情況為參考進行受力分析，嚴格考慮支護樁單獨防洪、抗滑情況下的受力情況，可采用m法進行計算確定支護樁的中心間距以及樁后間隙設置，確定高壓旋噴樁的合理設置情況，確保其能夠滿足抗滑力的設計要求[2]。

鋼筋混凝土支護樁的設計流程如下：先對施工區(qū)域進行場地平整，清除雜物，確保施工面無障礙物，然后根據(jù)施工要求和現(xiàn)場地質(zhì)情況制作和合理埋設鋼護筒，然后根據(jù)施工要求比例制作混凝土泥漿，在確保鉆機就位的情況下，實施沖擊鉆孔工作，確保成孔與終孔，然后做好清孔工作之后將制作好的鋼筋籠進行下放，在水下實施混凝土灌注工作，完成支護樁的施工。需要注意的是，鋼筋混凝土支護樁施工中對于混凝土泥漿的比例要嚴格把控，確保其達到特殊地質(zhì)條件下的各種性能指標，同時要嚴格控制成孔和成樁質(zhì)量，做好施工各個環(huán)節(jié)的管控[3]。同時，支護樁施工中要加強對施工區(qū)域土樣、巖樣的收集和辨識，以確保鉆孔樁的設計要求能夠切實滿足大橋施工需求。

2.2 鎖口鋼管樁的設計與施工

鎖口鋼管樁的設計要考慮到施工中各種不利情況進行綜合計算分析，對水壓力、土壓力等做好檢查與計算以確定選擇何種孔徑的鎖口鋼管樁展開開挖支護工程。設計中需要切實考慮多個問題，比如圍堰在廣西地區(qū)特殊地質(zhì)條件和水文條件下對各種水流、風力和波浪作用下的抗傾覆性能，鎖口在復雜受力環(huán)境中的抗破壞能力，注漿止水需求下封底混凝土的強度與厚度以及鎖口形式等，圍堰內(nèi)開挖支護工程的制成應力情況以及安全性等。圍堰設計過程中要收集各種資料以提供切實數(shù)據(jù)展開抗傾覆性的檢查計算工作，做好圍堰各設計參數(shù)的計算，確定施工順序，出具圍堰總圖，確定鎖口形式，鋼管直徑與平面布置情況，做好圍堰側(cè)壓力計算，減少施工誤差。具體設計中有多個要點需要注意，比如圍堰受力的關鍵部件鋼管樁的截面選擇就十分重要，要切實考慮其折減系數(shù)、徑厚比值根據(jù)施工規(guī)定選擇截面積合適的鋼管樁，做好鋼管樁的支點處理，封底混凝土的厚度要兼顧厚度與削減彎矩值參數(shù)之間的關系進行合理計算選擇[4]。考慮到圍堰主要功能是支撐圍堰外側(cè)壓力要確保設計時能夠承受橫向和縱向區(qū)域負荷。鎖口作為圍堰能否止水的成敗關鍵要保證鎖口強度和堵漏功能等。

具體施工過程中，鎖口鋼管樁要從加工制作環(huán)節(jié)開始嚴格把握，加強公母扣強度，在插打時，確保其平面位置的準確度和垂直度滿足要求，對于施工區(qū)域圍堰范圍較大的情況要確保將誤差控制在最小，尤其是封口位置的間距誤差要嚴格控制由此才能保證鎖口止水的良好效果。鎖口灌漿時要使用不透水油布灌注低標號砂漿來保障止水性能，砂漿配比要注意，灌注速度要施工，隨時注意灌漿過程中防水布袋、灌注速度、漿體稠度等變化，一旦發(fā)生異常情況立即實施補救措施。旋噴樁施工時想要保障圍堰高度止水性能就必須確保鋼筋混凝土支護樁之間間隙的土地固化工作，通過試樁、校檢各項參數(shù)來保證旋噴樁施工質(zhì)量，施工時各個流程要注意按照規(guī)程嚴格操作。施工中還有不少事項需要嚴加注意，比如漿體的配合比拌制，連續(xù)灌漿施工，漿液泵送前管道的濕潤、水泥漿的灌漿壓力控制和噴入量控制等，這些都關系到鎖口鋼管樁的施工質(zhì)量和進度，需要在工程實施過程中嚴格管控。

3 結束語

對于地質(zhì)條件較為復雜的施工區(qū)域，組合圍堰的施工中開挖支護以及止水歷來是施工重難點，根據(jù)施工需求和地質(zhì)條件選擇合適圍堰方式能夠有效降低工程難度，鎖口鋼管樁與鋼筋混凝土支護樁的應用能夠顯著改善這個問題。

參考文獻

[1]劉龍，鄧永豐.復雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁施工技術措施[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2010（1）.

[2]文永勝，方顏空，呂力行.復雜地質(zhì)條件下的臺階爆破技術研究[J].礦業(yè)工程，2010（1）.

[3]代建兵.深水基礎施工鎖口鋼管樁圍堰的止水試驗[J].中國新技術新產(chǎn)品，2010（3）.

[4]季朝將，蔣軍，林德建.錨索在加固深基坑支護結構中的應用[J].低溫建筑技術，2010（3）.