桥梁扩大基础施工过程中失稳处理方法研究

■曾志文

(福建省高速公路集团有限公司漳州管理分公司，漳州 363000)

1 前言

近年来，高速公路建设由于施工、征迁或者建设方要求等各种原因导致已建好的建筑报废的情况屡屡发生。本文通过对桥梁扩大基础出现失稳的情况进行原因分析，提出解决方案并实施，取得较好的效果，为今后的施工实例提供有价值的参考依据，在保证桥梁安全前提下，避免造成不可预计的浪费。

2 工程概况

某大桥中心桩号K37+753，全桥长601.1m，位于主线互通上，位置处于侵蚀冲蚀河谷堆积地貌区。20#桥台为全风化层、碎块状风化花岗岩以及中风化花岗岩，20#桥台基础采用双层C25片石混凝土扩大基础，下层宽度3.4m，上层宽度2.9m，单幅长度19.941m，设计高度0.75m。施工时基坑开挖至设计标高，地基为砂性土，经试验检测，地基承载力达到设计要求，在没有考虑基础会因为自重及边坡被冲刷导致失稳的情况下，按原设计进行施工。当基础施工完毕，耳背墙施工过程中，发现部分基础出现开裂，经现场勘察桥台基础距前边坡坡顶距离较短，最小位置距离3m，且台前坡面较陡，高差约20m，可能导致边坡及桥台基础整体失稳。经各方研究决定对桥台扩大基础进行报废处理，变更为桩基础，同时对边坡采用混凝土挡墙进行加固处理。

3 扩大基础失稳原因分析

从原设计地质柱状图看，地基应为砂性状强风化花岗岩，而实际开挖后构造大多已被破坏，粘性差，岩芯多呈砾砂状，地基基本为砂状土，砂性强风化花岗岩的迹象不明显，地基承载虽然满足要求，但此类地基水流冲刷后极易被破坏。

由于施工正好处于雨季，施工过程中没有做好桥台两侧边坡排水防护，左侧桥台位置坡底因取土已被破坏，台前与坡体距离短，桥台防护很难保证桥台地基不会被水流破坏，容易被掏空，雨水冲刷后引起基础不均匀沉降，桥台稳定受到威胁。

桥台原设计C25片石混凝土扩大基础，设计长度19.941m结构应力及后期混凝土伸缩、徐变也易引起基础开裂。

4 解决方案

桥梁上部预制T梁还未架设，20#桥台扩大基础已经出现裂缝，为防止因基础失稳造成重大事故，必须及时解决该安全隐患。经各方研究决定把扩大基础进行砸掉报废处理，改为桩基础结构形式，并对台前坡体、桥台两侧边坡进行防护加固设计，完善排水系统。

基础采用桩径1.5m、桩长30m、单排4根钻孔桩基础，桥台一般构造图如图1所示。

4.1 钻孔桩基础施工控制

(1)埋设护筒

护筒能稳定孔壁、防止坍孔，还有隔离地表水、保护空口地面、固定桩孔位置、和起到钻头导向作用等。

护筒采用钢护筒，护筒高度应高出地面0.3m，护筒深度可根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般埋置深度宜为2～4m。埋设护筒采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。

(2)泥浆制备及泥浆循环系统设置

钻孔泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。

钻孔泥浆由水、粘土(或膨润土)和添加剂按适当配合比配置而成，通过泥浆搅拌机调和，贮存在泥浆池内，再用泥浆泵输入钻孔内。

(3)钻孔施工

依井孔中土(钻渣)取土方法不同，常用的方法有：螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔和旋挖钻机钻孔。本项目采用冲击钻孔。

图1 桥台一般构造图

冲击钻成孔一个最重要的关键点，就是泥浆护壁。泥浆的浓度可以根据试验测定或经验判断，泥浆太浓钻孔速度慢，泥浆太轻护壁容易坍塌。

开始钻进宜慢不宜快，因为护筒刃脚周围岩层要密实有个过程，需反复冲击挤压，且这个位置最容易穿孔。

施工过程中护筒及时跟进，护筒内的水头一定要保持，碎石检查控制泥浆指标，不可马虎。碎石检查钻机钢丝绳等，防止掉钻。在遇到漂石或岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用钻锤进行冲击钻进，防止发生斜孔塌孔事故。

钻进过程中应经常检查孔直径和竖直度，确保钻孔直径和竖直度符合规范要求。

(4)清孔

清孔时，注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔时利用泥浆分离设备，泥浆废渣采用汽车运输至指定位置。钢筋笼下好，并在浇注砼前再次检查沉淀层厚度，若超过规定值，要进行二次清孔，二次清孔后立即灌注砼。

(5)钢筋笼制作与安装

钢筋笼严格安装设计图制作，注意声测管的预埋并连接牢固，采用汽车吊分节吊装，吊装前制定方案，保证在吊运过程中钢筋笼不发生变形，接头应错开，骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。钢筋笼就位后应予以固定，避免灌注砼时，钢筋笼上浮。吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放、慢放，防止碰撞孔壁，引起坍塌。

(6)灌注水下混凝土

钻孔经成孔质量检测合格、导管进行水密试验后，方可开始灌注工作。

导管下放过程中应保持位置居中，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。

采用砍球法浇注水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土浇筑后导管埋入混凝土中的深度》1.0m，并能填充导管底部间隙。首盘砼浇筑后，混凝土应连续灌注，导管的埋置深度宜控制在2～6m。

4.2 边坡系统锚杆挂网喷射混凝土设计

(1)采用系统锚杆挂网喷砼防护。系统锚杆为全长粘结式锚杆，采用Φ28mm的螺纹钢筋制作，挂网锚杆采用Φ16mm的螺纹钢筋制作。要求锚杆体平直，并应除油，除锈，涂防腐漆。

图2 边坡系统锚杆挂网喷射混凝土设计图

(2)锚杆孔、排水孔方向垂直于边坡走向。

(3)挂网采用钢筋网，结点采用铁丝绑扎，锚杆头与钢筋网整体焊接。喷混凝土纵向15～20m设伸缩缝一道，缝宽1～2cm，采用弹性沥青填缝板填塞。

(4)边坡支护采用从上往下进行。对土质边坡及强风化岩层，锚杆支护与土方开挖同步进行，分层开挖，分层支护，随挖随支。边坡开挖后视具体情况，可先喷一层水泥混凝土保护，喷射混凝土应按强度要求做好配合比试验。

(5)施工中加强监测手段，坡顶处设立观测标志，随时量测边坡的垂直与水平位移，发现问题随时处理，保证施工安全和边坡的稳定。

边坡系统锚杆挂网喷射混凝土设计图如图2所示。

5 结论

根据施工现场统计，已建扩大基础造价164746元，混凝土挡土墙及边坡防护造价887426元，桩基础造价701085元，桥台报废成本164635元。该桥台工程造价实际造价887426+701085+164635+164746=1917892元。

由于及时对20#桥台扩大基础进行报废处理，改为桩基础，同时对边坡进行混凝土挡墙加固处理，不但工程质量、工期得到保证，而且避免造成不可预计的浪费。