橋梁擴大基礎施工過程中失穩處理方法研究

■曾志文

(福建省高速公路集團有限公司漳州管理分公司，漳州 363000)

1 前言

近年來，高速公路建設由于施工、征遷或者建設方要求等各種原因導致已建好的建筑報廢的情況屢屢發生。本文通過對橋梁擴大基礎出現失穩的情況進行原因分析，提出解決方案并實施，取得較好的效果，為今后的施工實例提供有價值的參考依據，在保證橋梁安全前提下，避免造成不可預計的浪費。

2 工程概況

某大橋中心樁號K37+753，全橋長601.1m，位于主線互通上，位置處于侵蝕沖蝕河谷堆積地貌區。20#橋臺為全風化層、碎塊狀風化花崗巖以及中風化花崗巖，20#橋臺基礎采用雙層C25片石混凝土擴大基礎，下層寬度3.4m，上層寬度2.9m，單幅長度19.941m，設計高度0.75m。施工時基坑開挖至設計標高，地基為砂性土，經試驗檢測，地基承載力達到設計要求，在沒有考慮基礎會因為自重及邊坡被沖刷導致失穩的情況下，按原設計進行施工。當基礎施工完畢，耳背墻施工過程中，發現部分基礎出現開裂，經現場勘察橋臺基礎距前邊坡坡頂距離較短，最小位置距離3m，且臺前坡面較陡，高差約20m，可能導致邊坡及橋臺基礎整體失穩。經各方研究決定對橋臺擴大基礎進行報廢處理，變更為樁基礎，同時對邊坡采用混凝土擋墻進行加固處理。

3 擴大基礎失穩原因分析

從原設計地質柱狀圖看，地基應為砂性狀強風化花崗巖，而實際開挖后構造大多已被破壞，粘性差，巖芯多呈礫砂狀，地基基本為砂狀土，砂性強風化花崗巖的跡象不明顯，地基承載雖然滿足要求，但此類地基水流沖刷后極易被破壞。

由于施工正好處于雨季，施工過程中沒有做好橋臺兩側邊坡排水防護，左側橋臺位置坡底因取土已被破壞，臺前與坡體距離短，橋臺防護很難保證橋臺地基不會被水流破壞，容易被掏空，雨水沖刷后引起基礎不均勻沉降，橋臺穩定受到威脅。

橋臺原設計C25片石混凝土擴大基礎，設計長度19.941m結構應力及后期混凝土伸縮、徐變也易引起基礎開裂。

4 解決方案

橋梁上部預制T梁還未架設，20#橋臺擴大基礎已經出現裂縫，為防止因基礎失穩造成重大事故，必須及時解決該安全隱患。經各方研究決定把擴大基礎進行砸掉報廢處理，改為樁基礎結構形式，并對臺前坡體、橋臺兩側邊坡進行防護加固設計，完善排水系統。

基礎采用樁徑1.5m、樁長30m、單排4根鉆孔樁基礎，橋臺一般構造圖如圖1所示。

4.1 鉆孔樁基礎施工控制

(1)埋設護筒

護筒能穩定孔壁、防止坍孔，還有隔離地表水、保護空口地面、固定樁孔位置、和起到鉆頭導向作用等。

護筒采用鋼護筒，護筒高度應高出地面0.3m，護筒深度可根據設計要求或樁位的水文地質情況確定，一般埋置深度宜為2～4m。埋設護筒采用挖坑埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實。

(2)泥漿制備及泥漿循環系統設置

鉆孔泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔的作用。

鉆孔泥漿由水、粘土(或膨潤土)和添加劑按適當配合比配置而成，通過泥漿攪拌機調和，貯存在泥漿池內，再用泥漿泵輸入鉆孔內。

(3)鉆孔施工

依井孔中土(鉆渣)取土方法不同，常用的方法有：螺旋鉆孔、正循環回轉鉆孔、反循環回轉鉆孔、潛水鉆機鉆孔、沖抓鉆孔、沖擊鉆孔和旋挖鉆機鉆孔。本項目采用沖擊鉆孔。

圖1 橋臺一般構造圖

沖擊鉆成孔一個最重要的關鍵點，就是泥漿護壁。泥漿的濃度可以根據試驗測定或經驗判斷，泥漿太濃鉆孔速度慢，泥漿太輕護壁容易坍塌。

開始鉆進宜慢不宜快，因為護筒刃腳周圍巖層要密實有個過程，需反復沖擊擠壓，且這個位置最容易穿孔。

施工過程中護筒及時跟進，護筒內的水頭一定要保持，碎石檢查控制泥漿指標，不可馬虎。碎石檢查鉆機鋼絲繩等，防止掉鉆。在遇到漂石或巖層，如表面不平整，應先投入粘土、小片石，將表面墊平，再用鉆錘進行沖擊鉆進，防止發生斜孔塌孔事故。

鉆進過程中應經常檢查孔直徑和豎直度，確保鉆孔直徑和豎直度符合規范要求。

(4)清孔

清孔時，注意保持孔內水頭，防止坍孔。清孔時利用泥漿分離設備，泥漿廢渣采用汽車運輸至指定位置。鋼筋籠下好，并在澆注砼前再次檢查沉淀層厚度，若超過規定值，要進行二次清孔，二次清孔后立即灌注砼。

(5)鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠嚴格安裝設計圖制作，注意聲測管的預埋并連接牢固，采用汽車吊分節吊裝，吊裝前制定方案，保證在吊運過程中鋼筋籠不發生變形，接頭應錯開，骨架外側設置控制保護層厚度的墊塊，其間距豎向為2m，橫向圓周不得少于4處。鋼筋籠就位后應予以固定，避免灌注砼時，鋼筋籠上浮。吊入鋼筋籠時，應對準孔位輕放、慢放，防止碰撞孔壁，引起坍塌。

(6)灌注水下混凝土

鉆孔經成孔質量檢測合格、導管進行水密試驗后，方可開始灌注工作。

導管下放過程中應保持位置居中，逐步沉放，防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁。

采用砍球法澆注水下混凝土，首盤混凝土需用量由計算確定，保證首批混凝土澆筑后導管埋入混凝土中的深度》1.0m，并能填充導管底部間隙。首盤砼澆筑后，混凝土應連續灌注，導管的埋置深度宜控制在2～6m。

4.2 邊坡系統錨桿掛網噴射混凝土設計

(1)采用系統錨桿掛網噴砼防護。系統錨桿為全長粘結式錨桿，采用Φ28mm的螺紋鋼筋制作，掛網錨桿采用Φ16mm的螺紋鋼筋制作。要求錨桿體平直，并應除油，除銹，涂防腐漆。

圖2 邊坡系統錨桿掛網噴射混凝土設計圖

(2)錨桿孔、排水孔方向垂直于邊坡走向。

(3)掛網采用鋼筋網，結點采用鐵絲綁扎，錨桿頭與鋼筋網整體焊接。噴混凝土縱向15～20m設伸縮縫一道，縫寬1～2cm，采用彈性瀝青填縫板填塞。

(4)邊坡支護采用從上往下進行。對土質邊坡及強風化巖層，錨桿支護與土方開挖同步進行，分層開挖，分層支護，隨挖隨支。邊坡開挖后視具體情況，可先噴一層水泥混凝土保護，噴射混凝土應按強度要求做好配合比試驗。

(5)施工中加強監測手段，坡頂處設立觀測標志，隨時量測邊坡的垂直與水平位移，發現問題隨時處理，保證施工安全和邊坡的穩定。

邊坡系統錨桿掛網噴射混凝土設計圖如圖2所示。

5 結論

根據施工現場統計，已建擴大基礎造價164746元，混凝土擋土墻及邊坡防護造價887426元，樁基礎造價701085元，橋臺報廢成本164635元。該橋臺工程造價實際造價887426+701085+164635+164746=1917892元。

由于及時對20#橋臺擴大基礎進行報廢處理，改為樁基礎，同時對邊坡進行混凝土擋墻加固處理，不但工程質量、工期得到保證，而且避免造成不可預計的浪費。