復雜地質條件下橋梁樁基及墩柱結構施工技術研究

吳州平

（漳州市金通建設工程有限公司，福建 漳州363000）

0 引言

橋梁施工過程需要對樁基和墩柱進行多方面的監控和管理，這也是確保工程建設質量、未來運行狀態和橋梁壽命的重要步驟。隨著交通基礎設施建設力度的加大，公路、高鐵逐漸向山區和深山地區延伸，這些地區都具有復雜的地質條件，在建設時由于其梁樁和墩柱的特殊性，其在斜坡和滑坡上的建立狀態直接決定該橋梁的穩定性。

1 橋梁樁基及墩柱結構施工技術

1.1 明確橋梁樁基及墩柱結構施工范圍

在橋梁樁基及墩柱結構施工過程中，其可能遇到多種地質環境，有的甚至摻雜在一起的，比如，軟土層、硬質巖層、灰巖區域、流泥、流沙、干硬性黏土、巖溶地面等，尤其是在施工過程中如果未探明地質情況，導致引發巖溶突水、突泥、涌砂等地質災害，更加使得施工環境復雜化，在此類復雜地質環境下進行橋梁樁基及墩柱結構施工時，需要明確施工范圍，根據施工范圍選擇合適的施工技術[1]。

1.2 橋梁樁基及墩柱結構施工準備

為保證橋梁樁基的穩定性及承載能力，需適當加長樁基的長度，一般地質條件下樁長約為30m，而在特殊地質條件下樁長可在40～75m，并根據施工位置，選擇樁基打孔工藝，對樁基進行排布。

1.3 橋梁樁基及墩柱地基加固

橋梁樁基及墩柱的穩定性決定著整個橋梁的穩定性，所以需要對地基加固來確保穩定性。另外，由于不同的地質條件下的土體狀態不同，因此其加固的方式也不同，基于此，需要根據橋梁樁基施工的具體施工工藝，在樁側注漿和樁端注漿過程中利用筋土的各種工程力學參數，對樁基的承載性能進行計算、分析和比較。樁注漿后，樁基曲線呈逐漸變化的趨勢，注漿體模量增大，其樁柱的反應力也會增大，當注漿體模量從300MPa增加到一定程度時，最終樁基承載力變化較大，因此可以得出其注漿提高了橋墩的穩定性[2]。樁基在不同工況下應用承載力與其所承受的恒載有關系，各橋梁在不同工況下的承載力所對應的沉降沒有顯著差異，每座橋的恒荷載和未走樁的舊樁沉降基本相同，從橋梁恒載中減去雙筋橋樁基在恒載作用下的沉降，隨著注漿體模量的增加，樁基承受外荷載的能力增加，相應的承載力和橋梁靜荷載下的沉降差減小，其值基本穩定，幾乎不隨注漿體模量的變化而變化。

1.4 考慮橋梁坡面排水的地基加固方法

邊坡排水系統的設計應根據復雜地質條件下的陡坡地形地貌特點，充分利用自然河谷，在陡坡上修建堵溝、滴灌和急流，排干施工產生的斜坡廢水。陡坡擋車器根據陡坡段地形地貌特點，充分利用自然河谷，合理布置，其布置線路流暢，加強拐點作用明顯，因此可設置多個擋塊來排水。

如果阻水溝放置在平面上，應盡量垂直于最傾斜的水流，以增加阻水效率，還需要保證溝底至少有0.5%的縱向坡度以阻隔水流，設置旁路斜率，避免其溢出將水傾瀉到陡峭的斜坡上，導致樁基被打磨破壞。

陡坡的出入口應盡可能與其他排水設施連接，必要時應設置落差或快速溜槽，截斷長度一般不宜超過500m。利用陡坡地形將水排入堵塞物，在陡坡上的天然溝渠中設有開溝，或在陡坡上直接進入橋梁和涵洞入口，以此產生洗滌器。跨越溝渠的陡坡加強了陡坡的巖石部分，該溝渠上面有許多裂縫，因此排水溝必須用灌漿砌筑混凝土板實施加固，防止洪水泛濫影響陡坡的穩定性。由于陡坡地勢坡度較大，水流速度快，水力大，因此必須設置水底和急流才能滿足排水要求。

1.5 實施橋梁樁基

滑坡區的梁樁、墩柱均宜采用樁式，樁式施工可以使橋梁樁基深入穩定土層或巖層，在實施時需要人工來開挖測點、灌注梁樁，避免鉆井泥漿污染環境，造成泄漏，從而導致山體滑坡和泥漿排放到環境中。陡峭橋墩的樁身不得埋入地下，應避免大開挖，大開挖橋墩對橋梁的根基十分不利，相應的土石應堆放在陡坡上，以免裝載損壞原件。

在施工時，還需要平衡，避免造成山體滑坡，陡坡上的橋梁應避免使用重力橋臺，如果是陡坡上的陡坡橋臺，則應放置在開挖處，在橋墩上使用樁基可以減少開挖和邊坡的影響，另外打地基時，打孔最好用一樁。

2 實例分析

2.1 S318（聯十四線）漳州薌城區過境段公路工程概況

S318（聯十四線）漳州薌城區過境段公路工程是目前規模比較大的工程，該工程的施工全長約9.3km，其起于南山村東南側，與現狀省道208平交，路線于南山村與漳龍高速之間自東南往西北展線，后設置分離式立交兩次分別上跨廈蓉、漳龍高速，路線終于南靖縣高新區北側。

該項目建安造價約5.7億元。沿線結構物有橋梁8座，涵洞32座，分離式交叉1處，平面交叉4處，采用一級公路兼預留市政道路功能。

2.2 施工技術應用

第一，根據實例公路工程的實際情況，該工程跨度較大且地勢復雜，因此在樁基施工中，選用50m加長樁，并以鉆孔成樁工藝，提高樁基的穩定性。

第二，開鉆先向孔內灌入泥漿，用小沖程重復沖鉆，確保孔內水位處于一定高度。正式鉆進時，需要選用0.9m沖程，沖鉆過程中應保證沖擊錐穩定沖擊，避免損壞孔壁，另外，沖鉆時應注意角度的轉換，所得孔隙呈圓柱狀，使其不卡鉆也不糊鉆。一般每鉆進2m就需要根據地質情況檢查孔隙情況，并根據檢孔器檢查結果微調鉆機后在繼續鉆孔工作。

第三，在鉆孔過程中出現了巖面不平整狀況，進行了回填后又繼續沖擊鉆孔，當鉆到標準高度時經由監理人員檢驗驗收合格后，進行清孔處理。確保孔隙各項要求都達到標準后，才能進行混凝土灌注。

第四，施工中為了避免復雜地質條件下發生滑坡問題，提前增加了抗滑擋土墻，該土墻可以有效對抗小型滑坡，在面臨中大型滑坡時，首先，建立正確的排水系統；其次，實施整體減重，經過處理后再輔助以土墻，就可以解決復雜地形下的滑坡問題，進而需要研究土墻的施工狀態，土墻的施工重點就是控制其在使用時的移動狀態，因此其抗滑的狀態十分重要，不能選用一般的抗滑擋，選用了其他的抗滑擋來抑制土墻的移動問題，更不能直接在施工的土體上建立土墻，會導致整個抗滑施工的失敗。

2.3 實施成果分析

對依托工程的樁基礎沉降進行監控，監控點布設在橋墩上，假定橋墩的壓縮變形忽略不計，那么出現的沉降變形即為橋梁樁基礎的變形。布設測點時，需要提前進行保護，避免施工偏差。

在實施監測時，采用DSZ2精密水準儀配合FS1平板測微器，對橋墩進行檢測，通過現場調查，分別檢測使用傳統的橋梁樁基及墩柱施工技術和本文設計的技術在不同行車速度下的橋梁動力響應值，結果如表1所示。

表1 實驗結果

由表1可知，由于動力響應值越小，橋梁越穩定，受到車輛及車速的影響越小，因此本文設計的技術在復雜地形下仍能保持橋梁的穩定性，具有較好的應用價值。

2.4 復雜地質條件下橋梁樁基施工措施

在進行橋梁的選址時，應盡量選擇未出現滑坡情況的地方，若受地理條件限制，不能避免，要對地質條件進行充分的勘察，提前做好準備。

在施工期間，要盡量減小對滑坡體的擾動，防止破壞滑坡體的穩定性。

認真分析地質資料，對地質情況不明的地段進行補充勘察，進一步了解地質情況。

在施工過程中加強各個環節的協作與管控，在鉆孔作業過程中應及時對地質情況進行分析預判，及時調整鉆孔參數；橋梁施工過程中，應加強對地表及周圍環境的監控，根據監控情況及時調整施工參數和施工工藝，并采取相應的加固措施。

3 結語

復雜地區的施工難度高，施工就更需要技術的支持，尤其是在橋梁施工時，其樁基和墩柱都是影響橋梁穩定性的重要因素，經過對S318（聯十四線）漳州薌城區過境段公路工程進行實例分析發現本文設計的施工技術可以有效地減少行車經過時的動力響應值，因此橋梁樁基和墩柱更穩定，其具有較高的應用價值，但由于復雜地形的成因眾多，還需要在使用時多方面考慮，避免出現差錯。