北海銀灘景觀橋梁施工重難點分析

吳武新

摘要：文章以擬建北海銀灘4座景觀橋為例，結合橋梁所在位置的地質勘查資料，分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點，并根據施工經驗給出相應的施工解決方法，提出優化的施工方案，以保障工程安全。

關鍵詞：景觀橋梁;巖溶區;水下樁基;斜坡橋梁

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.029

文章編號：1673-4874（2019）10-0101-03

0引言

北海銀灘片區為北海市重要的旅游窗口，本文以擬建北海銀灘4座景觀橋為例，結合橋梁所在位置的地質勘查資料，詳細分析了橋梁施工中所遇到的重點和難點，并根據施工經驗給出相應的施工解決方法，最終提出優化的施工方案，保障工程安全。

1工程概況

根據《北海市銀灘片區（含僑港地區）控制性詳細規劃》中的規劃定位，銀灘是北海地區旅游服務的基地，是充分體現北海“區域性國際濱海旅游城市”性質和展現其廣泛影響力的重要場所，而銀灘中區是整個大銀灘最重要的組成部分。擬建4座景觀橋梁即位于銀灘中區，均為鋼結構橋，架設于遍布整個中區的水系及沙灘之上。

4座景觀橋梁上部主梁標準跨徑為25m，梁高1.2m。邊跨梁端搭設在過渡墩橫梁牛腿上。考慮到橋面排水要求，主橋橫向向內采用1%的坡度。斷面形式為：梁高1.2m，橋寬為0.15m（欄桿）+4.5m（人行道）+0.15m（欄桿）=4.8m。下部結構采用D120鋼管混凝土立柱，壁厚20mm，柱內填充C30微膨脹混凝土，樁基采用D180灌注樁。

2 工程地質條件

2.1地層巖性

橋位區覆蓋層主要由雜填土、耕植土等垃圾土、自固結素填土、粉質黏土、中砂、粗砂、碎石、淤泥質粉質黏土、坡殘積粉質黏土組成;基底由奧陶系砂巖、粉砂巖，泥盆系砂巖、灰巖及其風化層組成。基巖梯度變化較大，工程地質條件較為復雜。

2.2 不良地質現象

根據勘察報告描述，橋梁所在場區的不良地質現象主要為巖溶。根據鉆孔情況，橋址區溶洞發育情況如表1所示。

根據鉆孔巖芯統計分析，溶洞主要發育在微風化灰巖層，高度約為1.0-7.4m，頂板厚度約為0.5-11.6m，現巖溶率在4.44%-65%之間。根據現有情況推測，基巖發育溶洞為半充填溶洞。充填物根據肉眼分析及實驗室試驗表明，主要為粉質黏土、卵石及巖體碎塊的膠結物或結合物。綜合以上分析評價，本橋位區溶洞發育程度為強發育，鉆孔溶洞發育程度為弱-極強發育。

2.3 水文地質情況

擬建橋梁場區地表水主要來自大氣降雨，場地位于銀灘公國內，河寬約40-120m，河深約3-12m，且河兩側地勢均較高，形成地表徑流向水域范圍匯集。由于靠近海邊，故橋位區場地地下水埋深極淺。根據鉆孔內水位觀測，進尺極淺范圍內即肉眼可見穩定地下水，地下水埋深在地表以下0-0.5m。根據國家級勘察規范及廣西地區相關省級規范判定，橋位區環境類別為Ⅱ類。

3 重點和難點分析

3.1巖溶地基的處置

巖溶俗稱喀斯特地貌，是碳酸鹽巖在水與二氧化碳共同作用下發生水溶所形成的地質現象，其在廣西地區非常普遍。巖溶的產生對工程產生極大的影響，尤其是建筑物的基礎，可能會因為巖溶的存在而塌陷，進而造成人員和財產的損失。在工程上對于巖溶地基的處理，有兩種思路：一種為利用，一種為摒棄。利用即不整體破壞巖溶，通過一定簡單的措施利用滿足設計要求的下臥層作為天然地基使用;摒棄即忽略巖溶地基的承載作用，利用樁基礎貫穿巖溶地層，使樁基落在較穩定的巖層中，利用下覆穩定地層作為持力層。

本工程作業區巖溶頂板層較薄，持力層厚度不足，難以支撐上部荷載，無法作為天然地基使用，且溶洞間水利聯系緊密，常規注漿方法難以控制工程量，容易造成極大的投資浪費，故本次橋梁基礎工程設計采用樁基礎。

銀灘一號景觀橋樁基礎施工完成后，根據圖紙及設計說明要求，需進行樁基檢測。進行樁基荷載試驗時，發現樁基在某較小荷載下，變形量急劇增加。針對這一情況，對該樁基進行鉆芯，發現鉆孔均偏出樁身范圍，且樁身整體垂直度不理想，樁基長度未達到設計要求的嵌入穩定基巖層。綜合分析，猜測該樁基在施工中沉渣厚度可能不滿足規范要求。后重新在原位施工樁基，并對沉渣厚度進行精密控制，且樁底驗孔時要求勘察單位及設計單位現場確認。成樁后再次檢測，所有樁基均滿足設計要求。

3.2 鋼護筒的加強

銀灘3號景觀橋位于港區范圍，其跨度為本次設計橋梁中最大的120m。該橋3根墩臺位于水中，橋下水域通航頻繁，施工用材料運輸工作復雜，各分部分項工程交叉作業組織協調工作巨大，整體危險源較多。施工對航道有影響，需加強與航道、海事部門的聯系，劃定施工區域，布置足夠數量的航標，確保航運正常運行和施工不受影響。中心墩位于河道中央，墩位處水流流速快、沖刷大，串孔風險高，施工期間對水深、流速、沖刷線測定頻率高，且不可抗力因素較多，施工安全和質量控制難度大。

為了使橋梁施工安全可靠，經過分析討論，設計了一套加強鋼護筒用于保障施工精準度及安全性。為保證鋼護筒的端部在插打時具有足夠的強度和剛度，在制作時需對端部進行加強處理。根據以往工藝，采用16mm鋼板作為外側增強措施，設置在鋼護筒外徑外緣。Z3*墩加強長度為1m，m，Z1#、Z2#、Z4#、Z5*墩加強長度均為0.5m。鋼板與護筒接觸部分需全部滿焊處理，焊縫高度≥10mm。鋼護筒加工完成后，在鋼護筒頂口按照90°對稱設置4個吊裝孔，便于吊裝。

在施工過程中發現，部分鋼護筒實際入土深度≤10m，無法滿足施工要求。后根據多次試驗，發現鋼護筒施工完成等待一段時間后，應再次進行復打。當下沉不到設計要求深度時，采用“浮吊+振動錘”工藝進行施工，現場配備一臺300型的振動錘和800t的浮吊，方可滿足設計深度要求。而在水壓較大的區域，部分護筒底口發生變形，被水壓壓咸橢圓型。在后續鋼護筒施工時，對變形部位采用千斤頂頂撐處理方案。首先掃孔清除護筒底口土體，由潛水員在水下探明變形護筒的數據，利用千斤頂將頂端部位變形的護筒頂撐至3.4m。千斤頂頂撐鋼護筒后，護筒底口均產生漏漿現象，采用在原護筒外增加新護筒的工藝進行處理。

3.3 鋼筋籠的穩定

初次灌注混凝土時發現，在水流速較快時，鋼筋籠極易發生上浮。通過若干次試吊裝后發現，其主要原因是由于混凝土導管埋入過深，基本接近鋼筋籠底部收口。此時灌注混凝土時，若速度較慢，混凝土可以慢慢沉淀在孔底，并逐步升高形成樁身;若灌注過快，則混凝土灌入時能量較大，混凝土與孔底碰撞后有反彈趨勢，此反彈會將鋼筋籠整體帶動上浮。為了防止鋼筋籠上浮，在鋼護筒頂口對稱設置4根φ36mm鋼筋籠定位吊筋并與鋼筋籠主筋可靠焊接，采用156α工鋼作為扁擔梁穿過兩根掛鉤固定在護筒外側的方木上，方木穩固放置在鉆孔平臺上，利用鉆孔平臺分擔受力，可有效防止鋼筋籠上浮。后續施工均按此方法操作，未再次發生鋼筋籠上浮事件。

3.4 潮水上漲期間施工

本次銀灘3號橋施工工期為7-9月，恰逢北海地區潮水水位最高時期。從近兩年暑期的水位情況來看，水位基本在+5.00m以下。為保證漲落潮期間的施工安全，在現場施工中，采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測，并將平聯和斜撐安裝完畢，保障鋼棧橋的穩定性。同時，根據鋼棧橋和鉆孔平臺布置情況，在鋼棧橋的上游側設定若干個沖刷觀測點，主要設置在橋墩墩位處和墩間中心處，采用高頻測深儀對水位、水流速度不定時進行觀測。當沖刷深度達到警戒值時，采用2-5t的沙袋籠在沖刷危險區域上游20m下沉。提前在岸側附近區域儲備好沙袋，不定期觀測沖刷深度情況。

3.5 山體斜坡上的橋梁施工

銀灘4號橋位于銀灘中區最東北側，其北側樁基位于現狀山體邊坡上。采用人工挖孔樁方案時，由于表層為坡殘積土，粉質土含量較高，施工中經常遇到雨期，極易造成土體整體軟化，并在大體量降水作用下形成流動性松軟土，造成表層塌孔或整體山體表層移動。在現場施工中發現，該地段地下水水量較小，對孔樁開挖影響不大。但經過3個雨期后發現，其地下水受大氣降水的影響較大，樁基施工中經常會有塌孔情況發生。針對此情況，后續施工中調整了施工流程，采用先降水疏干后挖孔的施工方法，降水措施采用井點降水結合孔內明排的方法，后續施工中，除表層土體整體流動外，并無塌孔現象發生。

山體中部碎裂狀強風化巖屬軟巖-較軟巖，局部段落巖石強度大，采用人工風鎬挖掘施工較困難。針對此問題，及時調整工法，采用水鉆法施工，施工流程為鉆孔→破碎→外運，碎裂狀強風化巖需采用水鉆法施工的部分占比預估約為40%。

山體深部中風化巖屬較完整巖石，硬度大，抗壓強度大，水鉆法施工也難以達到較高的效率，因而此段施工調整為爆破作業。施工中聘請專業的爆破工程師及團隊對爆破方案及炸藥用量進行精細策劃，采取“少裝藥，多次數”的爆破工藝，有效減少對護壁、相鄰基礎及周邊環境的影響，確保施工安全。

4 結語

（1）橋梁施工應綜合考慮工程區的工程地質情況，并在施工中做到動態調整，對不滿足要求的施工，應立即分析原因并返工，以達到設計標準。

（2）巖溶地區的樁基礎施工應注意控制沉渣的厚度，必須滿足規范要求的最小值。同時，對終孔條件也應著重關注，達到設計地層并經參建方認可方可終孔。

（3）水下樁基施工應確保鋼護筒入土深度滿足要求，情況嚴苛時，應采取相應的加固措施保證鋼護筒安裝到位。施工中還要保證鋼筋籠的穩定，使得混凝土澆筑時鋼筋籠不發生移動。漲落潮對水下樁基施工影響較大，應事先擬定應急預案并演練，確保漲落潮期間的施工安全和質量。

（4）斜坡橋梁施工時應注意針對不同地層情況采用不同的成孔方法，成孔方法之間應不互相干擾，確保整體成孔的完整性，便于后續灌注樁施工。