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巖溶地區(qū)深基群樁施工技術(shù)

2006-08-07 17:25    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一、工程概況

  1、工程結(jié)構(gòu):

  郁山特大橋是重慶市“八小時(shí)工程”黔(江)彭(水)公路的重點(diǎn)控制工程。它的主跨設(shè)計(jì)94m+170m+94m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),設(shè)5墩2臺(tái):1#、2#為主橋墩,3#為交界墩,4#、5#為引橋墩。主墩墩身與基礎(chǔ)之間用11.2m×11.2m×4m的承臺(tái)連接,1#、2#主墩分別高50m與56m,主墩基礎(chǔ)采用9根直徑2m的群樁基礎(chǔ),樁間凈距2m,樁深分別為8m及17m,施工過(guò)程中因地質(zhì)原因發(fā)生變更,1#墩1#、2#、4#、5#、7#孔加深為25m,3#、6#、8#、9#孔為17m;2#墩1#、2#、3#、4#、5#、9#孔樁加深為12m,6#孔加深為21m,8#孔加深為19m.原設(shè)計(jì)為鉆孔樁,后由于施工環(huán)境及地質(zhì)條件影響,變更為人工挖孔樁。設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)嵌入弱風(fēng)化巖石的深度不得小于7m.

  2、工程自然特征:

  郁山特大橋位于重慶市彭水縣郁山鎮(zhèn)蕎地坪村后灶河上,距郁山鎮(zhèn)約4km,距彭水縣城約40km,距黔江約50km.橋址區(qū)屬溶蝕~侵蝕低山河谷地貌,地形陡峭,地面相對(duì)高差達(dá)194m左右,橋位位于郁山斷層帶,斷層性質(zhì)為逆斷層,地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,巖石主要由下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組灰?guī)r、白云巖組成,基巖裂隙發(fā)育,透水性好,局部溶洞、溶孔發(fā)育,規(guī)模大小不一。

  郁山特大橋主橋墩樁基布置見(jiàn)下圖(單位:cm)。

  二、深基群樁施工

  2.1、明挖基坑施工

  郁山特大橋主墩樁基頂部由11.2m×11.2m×4m的承臺(tái)連接。在保證坑壁穩(wěn)定性的前提下,結(jié)合施工進(jìn)度與出渣方便,承臺(tái)基坑開(kāi)挖采用分層、分臺(tái)階打眼,周邊采用光面爆破,基坑四周巖壁的裂隙與土夾石處采用噴漿防護(hù)。

  承臺(tái)采用上下兩臺(tái)階開(kāi)挖,爆破深度按照2.0m考慮,下臺(tái)階由于臨空面少,爆破采用豎眼掏槽,先起爆以創(chuàng)造臨空面,后面輔助眼采用微差起爆,周邊眼采用密眼小藥量起爆;上臺(tái)階采用分排微差起爆,減少震動(dòng)以保證圍巖穩(wěn)定;娱_(kāi)挖施工工藝流程如下:

  2.2、深基群樁施工組織

  采用人工挖孔灌注樁施工工藝,根據(jù)人工挖孔灌注樁的施工要求、工期和工程大小情況編制了施工組織計(jì)劃。

  (1)施工順序:由于每個(gè)主墩有9根樁,并且樁間凈距僅為2m,為避免施工時(shí)出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象,采用梅花型開(kāi)挖順序:先開(kāi)挖1#、3#、5#、7#、9#五個(gè)孔,后開(kāi)挖2#、4#、6#、8#四孔。

  (2)人員安排:分三班制連續(xù)作業(yè),每孔每班4人,井下2人,井上2人(1人開(kāi)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī),1人指揮及出渣),輪流下井;

 。3)施工設(shè)備:井下采用手風(fēng)鉆鉆眼,光面爆破,電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升;

 。4)挖孔:用全站儀準(zhǔn)確定位,并在下挖1m時(shí)澆注第一節(jié)護(hù)壁及鎖口圈,鎖口圈上埋設(shè)兩個(gè)φ16的圓環(huán),以備今后懸掛鋼梯方便施工人員上下。以后每施工1m即設(shè)置內(nèi)模澆注護(hù)壁混凝土,當(dāng)穿過(guò)巖溶層或土夾石層時(shí), 每施工0.5m即設(shè)置內(nèi)模澆注護(hù)壁混凝土,較好巖層可不澆注護(hù)壁混凝土。

 。5)護(hù)壁:采用截錐形木模板,每挖完一段,應(yīng)立即放置模板,定位后,澆注護(hù)壁混凝土。護(hù)壁厚度一般下口為100mm,上口為200mm,上節(jié)護(hù)壁的下部應(yīng)嵌在下節(jié)護(hù)壁的上部混凝土中,上下搭接長(zhǎng)度為50mm,護(hù)壁混凝土標(biāo)號(hào)為25#.護(hù)壁內(nèi)布設(shè)環(huán)筋φ12@150mm,豎向鋼筋φ14@300mm,上下兩層護(hù)壁的豎向鋼筋應(yīng)連接成一體;

 。6)爆破:入巖后使用光面爆破法開(kāi)挖,為保證爆破效果及爆破安全,利用非電毫秒雷管起爆,嚴(yán)格控制炸藥量并在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù),在樁基內(nèi)先進(jìn)行掏槽起爆,然后利用微差爆破技術(shù),延期爆破樁基周邊眼。

 。7)混凝土施工:為避免爆破對(duì)已澆注混凝土的擾動(dòng),混凝土的澆注宜在各孔均已完成后進(jìn)行;為減小混凝土對(duì)孔壁的側(cè)壓力,相鄰孔樁的混凝土應(yīng)大致均衡澆注。

  2.3、深基群樁光面爆破

  橋梁樁基的光面爆破,在橋梁施工規(guī)范上沒(méi)有先例。要保證孔樁輪廓的平整及巖體完整,必須保證以下兩點(diǎn):一是提高炮眼的利用率;二是控制開(kāi)挖輪廓及減小爆破震動(dòng)對(duì)圍巖的擾動(dòng)?刹扇∫韵录夹g(shù)措施來(lái)達(dá)到目的:(1)掏槽眼采用圓錐形布置;(2)合理的裝藥長(zhǎng)度;(3)采用延期爆破網(wǎng)路;(4)炮眼布設(shè)采取淺孔密眼;(5)用小棍固定藥包位置;(6)每次進(jìn)尺控制在1m以?xún)?nèi)。

  炮眼布置如下圖:

  炮眼用手風(fēng)鉆鉆成,鉆頭采用直徑φ40mm,炮眼直徑φ42mm.按照每次進(jìn)尺1.0m設(shè)計(jì),炮眼深度如下:掏槽眼1.1m;輔助眼1.0m;周邊眼1.0m.由于巖溶地區(qū)存在豐富的地下水,故采用EL-102乳化炸藥,其密度為1.1g/cm3;直徑φ32mm.根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告,橋位處巖石的堅(jiān)硬系數(shù)f=7,結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn),孔距系數(shù)n=8,密集系數(shù)m=0.7,單位用藥量C=0.00053g/cm3.

 。1)周邊眼:布置在設(shè)計(jì)的輪廓線(xiàn)上,為了便于鉆眼,通常向外傾斜一定角度,一般不得大于4°。周邊眼的爆破參數(shù)如下:

  孔間距a=n×d=33.6cm,        取a=35cm

  最小抵抗線(xiàn)W=a/m=50cm

  線(xiàn)裝藥密度q′=C×W×a=0.9275g/cm,

  取q′=0.93g/cm

  單孔裝藥量Q=q′×L=93g

  周邊眼數(shù)量:π×D/a=17.94,  取18個(gè)

  (2)輔助眼:炮眼布設(shè)直徑100cm,共設(shè)置8個(gè),與周邊眼平行,最小抵抗線(xiàn)W=20cm.

  孔間距a=π×φ/8=39.25cm,取a=40cm.

  線(xiàn)裝藥密度q′=C×W×a=0.424g/cm,

  取q′=0.45g/cm

  單孔裝藥量Q=q′×L=45g

 。3)掏槽眼:為保證掏槽效果,設(shè)置五個(gè)掏槽眼。中心掏槽眼為空眼,豎直不裝藥;其余四個(gè)掏槽眼按圓錐形布設(shè)在直徑為60cm的圓周上,炮眼傾斜度8~10°。最小抵抗線(xiàn)W=30cm.

  孔間距a=π×φ/4=47cm.

  線(xiàn)裝藥密度q′=C×W×a=0.747g/cm,

  取q′=0.75g/cm

  單孔裝藥量Q=q′×L=83g

  為創(chuàng)造更多的自由面,并減小爆破產(chǎn)生的震動(dòng)及沖擊波的強(qiáng)度,郁山特大橋的樁基采用1段、3段、5段三個(gè)段別的非電微差毫秒雷管進(jìn)行爆破作業(yè)。

  三、溶洞、裂隙及地下水處理

  在郁山特大橋群樁開(kāi)挖過(guò)程中,1#主墩各孔樁陸續(xù)遇到溶洞、裂隙或地下水等巖溶情況,可分為以下幾類(lèi):

 。1)大溶洞:在1#樁基開(kāi)挖到距孔口21.3米時(shí),在橋位外側(cè)發(fā)現(xiàn)一高約20m、縱向長(zhǎng)15m、橫向?qū)?0m的溶洞,溶洞與1#樁基的接口為1.5×1.6m×2.1m.考慮到溶洞處于橋位之外,并且基底的持力層結(jié)構(gòu)較好,采取了用與樁基同標(biāo)號(hào)的C30混凝土將接口堵塞的方法。

  (2)樁基與樁基間溶洞貫通:2#與5#樁基在井口下14.4m~17.3m間互相貫通,四周?chē)鷰r比較破碎。該處的處理方法是將四周松渣全部清除后分兩次澆注護(hù)壁混凝土堵塞,為保證護(hù)壁的穩(wěn)定,在與護(hù)壁接觸的圍巖及兩層護(hù)壁之間打入錨筋。

  (3)流泥: 7#樁基在開(kāi)挖至井口下15.4m處時(shí),連續(xù)三天沒(méi)有進(jìn)尺,出現(xiàn)流泥狀態(tài)。經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)在孔壁上有一溶槽。采取在護(hù)壁鋼筋外側(cè)塞麻袋堵住孔壁溶槽的辦法,并增加一臺(tái)水泵抽水。

  (4)孤石:4#樁基樁側(cè)外有一較大孤石,當(dāng)掏走樁孔中的流泥后,樁側(cè)溶洞中的流泥有涌入樁孔,孤石隨之逐漸落下,增大了施工難度與危險(xiǎn)性。對(duì)此,可采取兩種方法解決:一是支撐,在圍巖上埋入錨筋,用小型鋼支撐孤石,并盡快澆注護(hù)壁混凝土,封閉流泥,阻止孤石繼續(xù)下落;二是在不影響樁基施工質(zhì)量與施工安全的情況下,讓孤石落下后,采用孤石爆破清除。

  上述施工措施在郁山特大橋的施工中取得了較好的成效,使孔樁順利通過(guò)了溶洞區(qū)。郁山特大橋的群樁在施工中沒(méi)有出現(xiàn)一例安全、質(zhì)量事故,施工結(jié)束后,經(jīng)聲波檢測(cè),全部樁基合格。

  四、結(jié)束語(yǔ)

  以上是筆者在郁山特大橋施工中的一些實(shí)踐,取得了較好效果。在我國(guó)西南、中南、華東等地區(qū)都存在不同規(guī)模的巖溶,尤其是西南地區(qū)的巖溶非常發(fā)育。巖溶地區(qū)在施工橋梁樁基時(shí),必須注意樁基周?chē)牡刭|(zhì)情況變化,避免發(fā)生基坑坍陷現(xiàn)象。另外,值得一提的是,樁下巖溶的處理必須一次性處理徹底,避免留下后患。

  作者:譙華東

延伸閱讀:巖溶 地區(qū) 深基
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