預(yù)壓處理巖溶區(qū)擴大基礎(chǔ)橋臺地基承載力不足特例探討

劉普堯

摘要：貴陽市南明區(qū)五里沖片區(qū)市政路網(wǎng)建設(shè)工程遵義中路解放西路匝道一全橋共5聯(lián)，其中第5聯(lián)為2×20m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，箱梁寬7.5m。第5聯(lián)的最后一個墩臺 P14#橋臺設(shè)計為重力式U型橋臺，原設(shè)計采用樁基承臺基礎(chǔ)。由于橋臺基礎(chǔ)范圍內(nèi)地質(zhì)復(fù)雜，巖溶發(fā)育，且有流沙層，兩次樁基施工均為成功，然后變更為鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)，并采用壓漿固結(jié)進行加固，提高地基承載力；橋臺施工完成后以橋臺支反力的1.2倍荷載進行預(yù)壓，消除地基沉降，消除或減小因基礎(chǔ)沉降帶來的箱梁內(nèi)力。

關(guān)鍵詞：橋臺擴大基礎(chǔ)；壓漿固結(jié)；預(yù)壓；消除沉降

1.工程概況

貴陽市南明區(qū)五里沖片區(qū)市政路網(wǎng)建設(shè)工程遵義中路解放西路匝道一全橋共5聯(lián)，其中第5聯(lián)為2×20m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，箱梁寬7.5m。第5聯(lián)的最后一個墩臺 P14#橋臺設(shè)計為重力式U型橋臺，原設(shè)計采用樁基承臺基礎(chǔ)。橋臺長6m，寬7.5m，橋臺高3.35m。

根據(jù)地勘報告，橋臺處地質(zhì)情況非常復(fù)雜，巖溶非常發(fā)育，且相鄰很近鉆孔的地質(zhì)相差較大，存在多層溶洞，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，溶洞和流沙區(qū)域較深，巖心成碎塊狀。原地面以下依次為瀝青混凝土層、水泥穩(wěn)定混凝土層、平渣層、土層、強風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層、溶腔及流沙混合區(qū)域、中風(fēng)化巖層。其中路面（原地面）以下5.4～10m能夠達到中風(fēng)化巖層，中風(fēng)化巖層厚度為3m～6m；中風(fēng)化巖層下面為溶腔和流沙混合區(qū)域，溶腔和流沙混合區(qū)域為原地面以下12～17m，溶腔和流沙混合區(qū)域高為4m至14m。

P14#橋臺原設(shè)計為6根1.5m的挖孔灌注樁，樁孔開挖至10～15m范圍，樁孔均不同程度遇到巖溶、流沙區(qū)，坍塌比較嚴重。由于施工區(qū)距民房較近，無法采取沖孔工藝，樁孔無法繼續(xù)開挖。鑒于此，將原6根1.5m樁基變更為4根1.8根樁基，改變原樁孔位置。根據(jù)變更設(shè)計，P1-14-1樁孔開挖至原地面以下27.9m，P1-14-2樁孔開挖至原地面以下25m，P1-14-3樁孔開挖至原地面以下31.8m，P1-14-4樁孔開挖至原地面以下31.8m，樁孔達到了設(shè)計要求的嵌巖深度并終孔，樁基鋼筋籠下入樁孔后因周邊協(xié)調(diào)問題，未能進行樁基混凝土的灌注。2014年9月下旬，橋臺孔樁區(qū)域全部坍塌，坍陷還在不斷向外延伸發(fā)展，孔樁區(qū)域坍陷形成空洞并延伸至解放西路行車道下2米以上，為防止安全事故發(fā)生，對P1-14橋臺四個孔樁及地陷處采用C15素混凝土回填至鎖口。

2.橋臺基礎(chǔ)存在的問題

根據(jù)上述情況，P14#橋臺基礎(chǔ)存在以下問題：橋臺右側(cè)離貴陽市第四人民醫(yī)院宿舍很近，最近距離為8m，左側(cè)為正在運行的貴陽市解放西路，可作為橋臺基礎(chǔ)范圍有限；橋臺下面有一根直徑100cm的自來水管不能遷改，對樁基布孔產(chǎn)生很大影響，水管距離路面以下為1.5m；地面以下3m為粘土層，基礎(chǔ)如采用擴大基礎(chǔ)，基底承載力無法滿足要求；基礎(chǔ)區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，存在多層溶洞，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，溶洞、流沙區(qū)域較深；由于之前6根樁孔開挖因坍塌未成孔，后續(xù)變更的四個孔樁位置已經(jīng)開挖過且已經(jīng)坍塌，且已用C15素混凝土回填，現(xiàn)橋臺基礎(chǔ)區(qū)域已無法重新布置樁孔，且樁孔開挖難度非常大。

3.橋臺基礎(chǔ)方案

鑒于橋臺基礎(chǔ)存在上述的問題，且為緩解五里沖片區(qū)交通壓力，遵義中路解放西路匝道一需在短期內(nèi)建成通車，P14#橋臺基礎(chǔ)采用樁基形式，施工工期較長。為保證工期，經(jīng)專家會決定P14#橋臺基礎(chǔ)采取擴大基礎(chǔ)，由于第5聯(lián)中間墩已施工完成，不宜將第5聯(lián)的連續(xù)結(jié)構(gòu)改為簡支結(jié)構(gòu)，因此需解決擴大基礎(chǔ)地基承載力不足和基礎(chǔ)沉降對連續(xù)箱梁不利兩個問題。為此，橋臺方案如下：

3.1原已施工的4根樁基，因現(xiàn)場阻工并導(dǎo)致已開挖的樁孔坍塌，采用C15混凝土回填，故樁基底部可能會有素回填土，樁基本身會有斷樁等情況。故須對樁基進行鉆孔采樣。根據(jù)采樣的情況，在樁基底部與樁基斷層部分采取壓漿固結(jié)的方式，加強樁基豎向的承載力。壓漿參數(shù)為：水灰比1：1，注漿壓力0.5～1MPa。

3.2根據(jù)施工單位提供的挖孔記錄，本次解放西路路面以下5.0～10.0m為粘土，粘土下面有3.0～6.0m為中風(fēng)化巖層，巖層下面為高4m～9.5m流沙區(qū)域。根據(jù)地勘資料，粘土的地基承載力200Kpa，強風(fēng)化巖層的地基承載力為300Kpa，不能滿足橋臺基礎(chǔ)基底承載力要求，故須對橋臺基礎(chǔ)范圍內(nèi)的粘土層與強風(fēng)化巖層進行注漿加固。

注漿采用鋼花管注漿，注漿范圍為擴大基礎(chǔ)范圍內(nèi)，注漿孔間距1.5m，注漿深度范圍為解放西路路面以下至中風(fēng)化巖層頂面所有的黏土層和強風(fēng)化層。鋼花管采用鉆機成孔，豎向插入鋼花管，鋼花管直徑為Ф50×4mm。注漿由基礎(chǔ)的一側(cè)向另外一側(cè)進行，地基注漿按固結(jié)鋼管周圍有限范圍內(nèi)土體設(shè)計，分段注漿，注漿參數(shù)通過試驗確定，初步擬定注漿參數(shù)為：水泥漿水灰比為1：1，注漿壓力為0.1Mpa～0.5Mpa，并在施工過程中根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整水灰比和注漿壓力，單根鋼花管注漿有效范圍不得少于1.3m。施工過程中鉆孔施工嚴格控制機械振動、粉塵和噪音，確保對周圍建筑物與環(huán)境的影響，注漿過程中觀察洞內(nèi)漿液流向，以便及時調(diào)整方案，同時加強對周邊建筑物與解放西路地表沉降、位移觀測。

注漿完成后，須在原樁孔及其他位置取試樣以驗證注漿效果。

3.3在注漿加固的地基上設(shè)置鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)，擴大基礎(chǔ)厚2.2m，基礎(chǔ)前趾襟邊寬2m，以增加后期預(yù)壓的堆碼面積。在擴大基礎(chǔ)上澆筑橋臺及臺帽。

3.4待橋臺和臺帽混凝土強度達到90%后進行預(yù)壓。預(yù)壓總荷載為上部結(jié)構(gòu)（含二期恒載）自重和汽車荷載在橋臺支座上的支反力的1.2倍，共計280t。

預(yù)壓材料采用沙袋和吊車配重塊，預(yù)壓荷載盡量布置在橋臺前墻、臺帽及基礎(chǔ)前趾襟邊。預(yù)壓前在橋臺基礎(chǔ)4角及4邊的中點布設(shè)沉降觀測點。預(yù)壓過程中當(dāng)加載至總預(yù)壓荷載的0.3倍、0.5倍、0.8倍、1.0倍、1.2倍時量測觀測點的沉降數(shù)據(jù)。加載完成后每天早、晚監(jiān)測沉降觀測點的沉降數(shù)據(jù)，直至沉降數(shù)據(jù)收斂為止，且觀測時間不少于20d。

3.5預(yù)壓完成后進行卸載，卸載完后按正常程序施工上部結(jié)構(gòu)箱梁及鋪裝。

4.結(jié)果

根據(jù)預(yù)壓和監(jiān)測結(jié)果，預(yù)壓荷載1天加載完成，第三天沉降已收斂，各測點累積沉降量在1cm～1.5cm，預(yù)壓20d后按常規(guī)方法施工橋梁上部結(jié)構(gòu)和二期鋪裝。并于2016年3月底施工完成經(jīng)竣工驗收后交付使用。截至目前，該橋已正常通車2年半的時間，未發(fā)現(xiàn)橋臺和上部箱梁結(jié)構(gòu)有開裂等異常現(xiàn)象發(fā)生。

5.結(jié)束語

貴陽市南明區(qū)五里沖片區(qū)市政路網(wǎng)建設(shè)工程遵義中路解放西路匝道一P14#橋臺基礎(chǔ)處理方案采用注漿加固表層低承載力土體和原作廢樁基混凝土，并通過預(yù)壓的方式消除或減少工后沉降并驗證了注漿加固后的地基承載力，成功避免了橋臺樁基難成孔和基礎(chǔ)大開挖帶來的不利影響，減少了工程投資，降低了施工難度，縮短了施工工期，并得到了較好的社會效益。

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