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巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁樁基優(yōu)化設(shè)計

2022-02-28 22:39劉旭何毅
交通科技與管理 2022年3期
關(guān)鍵詞:投資控制巖溶

劉旭 何毅

摘要 橋梁樁基設(shè)計和施工中,復(fù)雜溶洞對設(shè)計和施工進(jìn)度,以及投資成本影響較大。文章結(jié)合廣東省某高速公路項目實例,通過開展橋梁樁基超前鉆探,并根據(jù)地質(zhì)鉆探資料對橋梁樁基進(jìn)行優(yōu)化,總結(jié)了建設(shè)單位開展橋梁樁基超前鉆探在質(zhì)量安全和投資控制等方面的優(yōu)勢,為“投建營一體化”高速公路項目在巖溶發(fā)育地區(qū)技術(shù)管理工作提供參考。

關(guān)鍵詞 巖溶;樁基優(yōu)化;超前鉆探;投資控制

中圖分類號 U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)03-0141-03

0 引言

巖溶是指可溶性巖石(大多為碳酸鹽巖)受化學(xué)溶蝕作用并加以沉積作用而形成的地表和地下形態(tài)的總稱[1]。中國巖溶地貌分布廣、面積大,廣泛的巖溶地質(zhì)災(zāi)害常常制約著工程建設(shè)。隨著工程建設(shè)的不斷推進(jìn),巖溶在道路交通工程的建設(shè)中很難回避[2]。在橋梁樁基設(shè)計和施工過程中,巖溶區(qū)橋梁樁基處理不當(dāng),會給橋梁施工和后期運營埋下安全隱患。在“投建營一體化”的環(huán)境下,巖溶問題可能導(dǎo)致工期延長和成本增加,造成不必要的浪費。

該文研究的廣東某高速公路項目位于粵西地區(qū),項目區(qū)域地勢西北高、東南低,主要為平原、微丘地貌,其余為山地、丘陵、山間谷地地貌。項目內(nèi)多個橋梁位于灰?guī)r地區(qū),巖溶發(fā)育,橋位區(qū)內(nèi)地層夾有溶洞,溶洞分布空間及深度具有一定的隨機性[3]。巖面埋深不一,強度不均勻,地質(zhì)情況變化較大[4]。結(jié)合項目巖溶區(qū)某橋梁的實踐經(jīng)驗,在施工前通過逐樁鉆探,查明橋梁樁基下方地質(zhì)情況,為現(xiàn)場施工提供準(zhǔn)確詳盡的地勘資料。同時,結(jié)合施工安全和投資成本優(yōu)化橋梁樁基長度,指導(dǎo)巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁樁基施工,并總結(jié)建設(shè)單位開展橋梁樁基超前鉆探在安全質(zhì)量和投資控制方面的優(yōu)勢,為同類工程的投資建設(shè)提供參考。

1 工程及地質(zhì)概況

1.1 工程概況

擬建橋梁左線ZK44+169.79/右線K44+136.7位于肇慶市小湘鎮(zhèn),路線跨越低山丘陵、丘間谷地、種植地、村落、魚塘群、西江、國道G321、鄉(xiāng)道Y391、Y392、砂石路,交通便利,橋位兩端與路基相連。橋址區(qū)屬剝蝕丘陵坡地、侵蝕中低地貌區(qū)斜坡、溝谷地區(qū)微丘崗嶺地區(qū),附近山巒起伏,山體較為龐大,地形起伏變化大。擬建橋梁雙向?qū)挾染鶠?5.5 m,墩臺徑向布置。橋梁分左右線設(shè)置:左線中心里程樁號為ZK44+169.796,起訖樁號為ZK42+940.796~ZK45+397.996,全長2 457.20 m,設(shè)計“孔數(shù)-孔徑”為5×40+(110+2×190+110)+(65+110+65)+47×30 m;右線中心里程樁號為K44+144.700,起訖樁號為K42+915.700~K45+372.900,全長2 473.20 m,設(shè)計“孔數(shù)-孔徑”為2×28+4×40+(110+2×190+110)+(65+110+65)+47×30。橋梁上部結(jié)構(gòu)擬采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、T梁、剛構(gòu)箱梁,下部結(jié)構(gòu)擬采用柱式墩、薄壁墩、樁基礎(chǔ),橋臺采用柱式臺、座板臺。主要研究位于陸地上巖溶區(qū)的橋梁南引橋,左線和右線設(shè)計“孔數(shù)-孔徑”均為47×30 m。

1.2 地質(zhì)概況

橋位處跨越丘前坡地和丘間谷地,基巖為泥盆系中統(tǒng)老虎坳組(D2l)砂巖、灰?guī)r組成??可教帨y得地層產(chǎn)狀338o∠50o。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖并結(jié)合鉆探、野外地質(zhì)調(diào)繪,綜合分析,橋位區(qū)沿西江底呈向斜構(gòu)造,其中灰?guī)r沉積較早,砂巖沉積較晚,在河床不斷被沖刷作用下,上部砂巖部分被沖刷掉,與灰?guī)r呈不整合接觸關(guān)系,新構(gòu)造活動跡象不明顯。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007—2011)中規(guī)定,計算出鉆孔溶洞率為26.9%,巖溶發(fā)育地層為下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)老虎坳組(D21)灰?guī)r,場地條件屬于巖溶中等發(fā)育區(qū)。橋址區(qū)在ZK44+290~ZK44+420

(孔SQK0115、SQK01101、SQK0117、SQK01103)、

K44+210~K44+340(鉆孔SQK0198、SQK0114、SQK01100、

SQK0116)段,溶洞埋深較大,厚度深,鉆孔最深處達(dá)80 m,均未揭露到溶洞底板,且底部溶洞均為全充填的可~硬塑狀粉質(zhì)黏土,考慮采用摩擦樁;其余地段發(fā)育的溶洞填充物質(zhì)松軟,溶洞頂板不能作為基礎(chǔ)持力層,應(yīng)穿過溶洞,以底板下穩(wěn)定基巖作為基礎(chǔ)持力層。橋址區(qū)揭露有人工填土層,局部分布于鄉(xiāng)村道路兩側(cè),厚度較薄,對施工影響不大。

2 超前鉆探

2.1 超前鉆探的提出

項目內(nèi)多個橋梁位于灰?guī)r地區(qū),在詳勘階段發(fā)現(xiàn)存在溶洞的現(xiàn)象。設(shè)計文件中提出巖溶區(qū)樁基施工前應(yīng)進(jìn)行超前鉆,同時,對于沒有對應(yīng)鉆孔地質(zhì)資料的樁基,在橋梁樁基施工時,受地下結(jié)構(gòu)變化影響,鄰近鉆孔難以指導(dǎo)樁基施工,導(dǎo)致施工難度增加,還一定程度上造成工期延長和工程浪費。通過超前鉆探地質(zhì)資料,在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的情況下,可以通過設(shè)計人員對當(dāng)前區(qū)域的樁基設(shè)計進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整,盡量節(jié)約工程造價,有利于投資成本控制。同時,在橋梁樁基施工時也可以提供詳細(xì)的地勘資料,為現(xiàn)場人員判斷是否達(dá)到終孔條件提供參考,加快現(xiàn)場施工進(jìn)度,確保橋梁樁基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,為后期運營提供安全保障。

2.2 超前鉆探結(jié)果

根據(jù)巖溶區(qū)超前鉆勘察情況,發(fā)現(xiàn)橋梁區(qū)地質(zhì)條件較為復(fù)雜,在已完成的112個鉆孔中有多個鉆孔發(fā)現(xiàn)溶洞,其中部分樁基下方為串珠狀溶洞,沿橋梁橫向和縱向列舉其中16個鉆孔的溶洞發(fā)育情況詳見表1。

通過對布孔方案動態(tài)調(diào)整,驗證砂巖與灰?guī)r交界處地質(zhì)情況,確保超前鉆探資料的完整。通過對巖溶發(fā)育區(qū)域內(nèi)樁基進(jìn)行逐樁鉆探,在已完成的82個超前鉆孔中有31個鉆孔的溶洞個數(shù)在2~8個,即呈串珠狀發(fā)育。溶洞多數(shù)全填充粉質(zhì)黏土,少數(shù)由粉質(zhì)粘性土和雜石充填,無空洞。鉆孔鉆遇溶洞時沒有漏漿現(xiàn)象,少數(shù)鉆孔遇溶洞鉆進(jìn)時困難。對同一樁徑范圍內(nèi)在巖層面埋深、溶蝕孔洞發(fā)育狀況等方面存在較大差異。鉆探巖芯完整處呈柱狀、短柱狀,但巖溶發(fā)育處則破碎成碎塊狀,采芯率明顯偏低。

2.3 超前鉆探資料的應(yīng)用

在施工圖設(shè)計中,橋梁樁基建議根據(jù)超前鉆探資料動態(tài)優(yōu)化調(diào)整。根據(jù)超前鉆探資料,設(shè)計人員對巖溶區(qū)橋梁樁基進(jìn)行優(yōu)化,確保橋梁樁基質(zhì)量可靠。超前鉆探資料記錄概述了溶洞埋深、大小、填充物、鉆探時有無漏漿現(xiàn)象等內(nèi)容,建設(shè)單位和監(jiān)理單位可以根據(jù)鉆探資料,跟蹤巖溶區(qū)施工進(jìn)展,對巖溶區(qū)的安全、質(zhì)量進(jìn)行重點排查,確保施工安全和質(zhì)量。技術(shù)管理人員可以根據(jù)地勘資料審核樁基優(yōu)化調(diào)整方案,確保優(yōu)化方案的合理有效。施工單位根據(jù)上述記錄,分析溶洞連通性、有無地下暗河等。同時,根據(jù)超前鉆探地質(zhì)報告,在設(shè)計文件中明確建議在沖穿溶洞頂板時不能太快,應(yīng)采用低沖程以防突然漏漿而塌孔埋鉆、落距過大而斷絲掉錘,亦可保證樁孔圓順避免卡鉆及后續(xù)施工順利;若沖至大溶洞或相互有裂隙連通的小溶洞,則應(yīng)拋填入石塊、碎磚石、泥包然后低錘密擊,使碎磚石沖碎后填塞溶洞孔隙,堵塞泥漿串漏通道,同時向孔內(nèi)補充泥漿,避免泥漿面下降過多而塌孔;若施工時發(fā)現(xiàn)互相連通的大溶洞,可向孔內(nèi)拋入塊石,然后用低標(biāo)號混凝土灌滿,待混凝土有一定強度后再行沖孔,亦可下鋼護(hù)簡阻斷溶洞連通性[5]。總之。在施工時應(yīng)嚴(yán)格對照超前鉆探資料,避免發(fā)生施工安全事故,及時與監(jiān)理人員、設(shè)計人員溝通,盡量避免不必要的成本投入。

3 建設(shè)單位超前鉆探的優(yōu)勢

3.1 方案的確定

由建設(shè)單位組織橋梁樁基超前鉆探,技術(shù)管理人員通過研究初測初勘和定測詳勘的地質(zhì)資料,對超前鉆探實施單位提交的鉆探布孔方案和鉆孔計劃進(jìn)行嚴(yán)格審核,確保超前鉆探方案的合理性和有效性,同時避免布置不必要的超前鉆孔,影響整體鉆探進(jìn)度和施工進(jìn)度,造成工程浪費。此外,建設(shè)單位可以根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況,對布控方案動態(tài)調(diào)整并綜合工期進(jìn)度安排,合理把控超前鉆探進(jìn)度,可以確保不影響現(xiàn)場施工。

3.2 質(zhì)量控制

超前鉆探成果質(zhì)量是影響橋梁樁基成樁質(zhì)量的因素之一,通過勘察單位、地勘監(jiān)理單位和建設(shè)單位三級管控,確保超前鉆探成果詳盡準(zhǔn)確。在勘察單位選擇上,該項目選擇原有詳勘單位進(jìn)行超前鉆孔,可以確保勘察單位的專業(yè)性,有利于統(tǒng)一對巖土的判別標(biāo)準(zhǔn),減少溝通協(xié)調(diào),便于設(shè)計調(diào)整。同時,原有詳勘單位對區(qū)域地質(zhì)及人文環(huán)境較為熟悉,可以快速開展工作,加快超前鉆探進(jìn)度,避免影響現(xiàn)場施工。在地勘監(jiān)理的選擇上,通過原有的設(shè)計咨詢單位嚴(yán)格審核布孔方案,加強現(xiàn)場超前鉆探質(zhì)量管理,詳細(xì)上報地勘工作情況,確保超前鉆探結(jié)果真實、準(zhǔn)確。此外,建設(shè)單位技術(shù)管理人員不定期現(xiàn)場查看,對超前鉆探工作進(jìn)行有效監(jiān)督。

3.3 橋梁樁基動態(tài)設(shè)計

通過超前鉆探地質(zhì)資料,建設(shè)單位可以全面把控橋梁下方溶洞發(fā)育情況,統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計單位、施工單位對巖溶區(qū)橋梁樁基進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化調(diào)整,確保橋梁結(jié)構(gòu)安全,更有利于投資成本控制。建設(shè)單位組織超前鉆探,可以確保地質(zhì)資料的真實準(zhǔn)確,在“投建營一體化”項目中,有利于投資成本控制并確保后期運營安全穩(wěn)定。同時,建設(shè)單位組織超前鉆探可以充分協(xié)調(diào)設(shè)計單位和施工單位,加快橋梁樁基動態(tài)優(yōu)化進(jìn)度,減少設(shè)計變更流程,更有利于項目整體推進(jìn)。

4 結(jié)論

該文結(jié)合廣東省某高速公路巖溶區(qū)超前鉆探實例,從建設(shè)單位技術(shù)管理角度出發(fā),根據(jù)“投建營一體化”項目建設(shè)特點,組織對項目巖溶區(qū)橋梁樁基進(jìn)行超前鉆探,確定了各橋梁樁基下方地質(zhì)情況。高速公路項目建設(shè)單位應(yīng)全過程技術(shù)管理,通過組織超前鉆探,有利于提高參建各方對溶洞等復(fù)雜地質(zhì)情況的重視程度,全面統(tǒng)籌控制質(zhì)量安全和投資成本,加快設(shè)計優(yōu)化進(jìn)度,為高速公路施工和后期運營提高安全保障。

參考文獻(xiàn)

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