乐昌市武江和长来大桥抢险重建工程施工.pdf

2 0 0 8 年第4 期 广 东 公 路 交 通 g u a n g d o n g g o n g l u j i a o t o n g 总第 1 0 5期 文章编号 ： 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 0 8 ) 0 4 0 0 1 2 0 4 乐 昌市武江和长来大桥抢险重建工程施工 谢伟英，庄波，李国兵 ( 广东省长大公路工程有限公司， 广州5 1 0 6 2 0 ) 摘要 ： 对2 0 0 6年广东省抢险重建工程乐昌市武江大桥和长来大桥的施工建设情况进行概述， 重点介绍两座桥施 工难点的溶洞地区桩基成孔施工工艺以及抢险重建工程的施工特点。 关键词 ： 桥梁；抢险重建工程；溶洞；桩基；施工工艺 中图分类号： u 4 4 5 4 文献标识码 ： b 0 概述 据 乐 昌水 文 资 料 记 录 ， 从 1 9 5 2年 至 2 0 0 2 年的 5 0年间， 乐 昌市区武江水浸街 1 m以上 的 就有 4 5次 ， 平均每年约一次 ， 而水 浸街 1 m 以下 的每年发生几次。尤其是上世纪 9 0年代 以来 ， 由于气候异常， 且武江河床升高 ， 河道变窄， 洪 1 桥型布置及工程技术标准 1 1 桥型布置 武江大桥全长 2 5 4 m， 为 2 5 m+3 0 m+3 4 8 m + 3 0 m+ 2 5 m七孔一联的预应力混凝土连续箱梁。 长来大桥全长 3 0 0 m， 为 1 2孔 2 5 m预应力砼 t 梁， t梁4孔一联共 3 联， 桥宽8 3 m( 一幅) 。 1 2 主要工程技术标准 1 2 1 武江大桥 ( 1 ) 公路等级： 一级公路。 ( 2 ) 桥梁宽度： 采用 4 3 5 m( 双向四车道) + 2 0 2 5 m( 两侧路肩)+ 2 2 0 m( 人行道)+ 2 0 2 5 m( 人行护栏) ， 桥梁总宽度为 1 9 m 。 ( 3 ) 荷载标准： 公路 一i 级， 人群 3 0 0 k n m 。 ( 4 ) 设计水位： 百年一遇设计洪水水位为 +9 5 5 5 5m 。 1 2 灾更为频繁。2 0 0 6年特大洪水更是摧毁了乐昌 市横跨武江的两座大桥武江大桥和长来大桥 ， 严重影响了乐昌市区人 民的生产和生活 ， 因此 大桥均属于特别紧急的抢 险救灾建设项 目， 两 桥 的重 建对 乐 昌市人 民恢 复生产 和生活有 着重 要 的意义 。 图2 重建中的新武江大桥 1 2 2长来大桥 ( 1 ) 公路等级： 二级公路。 ( 2 ) 桥梁宽度： 采用 2 3 5 m( 双向两车道)+ 2 0 2 5 m ( 两侧路肩)+ 2 0 4 m( 防撞护栏) ， 桥 梁总宽度为 8 3 m。 ( 3 ) 荷载标准： 公路 一 级。 ( 4 ) 设计水 位： 百 年一遇设计 洪水水位 为 +8 9 0 2 2 m。 2 工程地质 武江大桥岸上地质情况从上到下为： 3 6 m 回填土； 7 1 5 m左右的砂砾、 鹅卵石层； 基层( 约 l m风化层即到弱风化岩) 。水上地质情况从上到 下为 ： 25 m左右 的砂砾 、 鹅卵石层 ； 基岩 ( 约 l m 风化层 即到弱 风化岩 ) 。1 、 2 墩 墩位处有溶洞。 长来大桥地质情况从上到下为： 7l l m左右的砂 2 0 0 8 年第 4 期 谢伟英 ， 庄波， 李国兵乐昌市武江和长来大桥抢险重建工程施工 总第 1 0 5 期 砾、 鹅卵石层； 基岩( 含大量溶洞夹层， 3 8层， 最 大层厚达 1 1 1 m) 。 3 溶 洞区桩基成孔工 艺 3 1 概 述 武江大桥基础为桩基础 ， 桩径 2 0 m， 设计要求 人弱风化岩 4 8 m。每个墩有桩基 3根 ， 共 2 4根 ， 其中4个墩共 1 2 条桩位于水上， 水深 l 一 4 m， 其余 均位于岸上。 长来大桥基础 为桩基 础 ， 桩 径 1 82 2 m不 等， 设计要求入弱风化岩 2 d( d为桩 的直径 ) 。每 个墩有桩基 1根、 两桥 台各 2根 ， 共 1 5根 ， 其 中 9 个墩共9条桩位于水上， 水深 1 4 m， 其余均位于 岸上。 长来大桥地质钻孔揭示在长来大桥桥位区有 大规模的溶洞区， 溶洞层数为3 8 层， 最大溶洞深 达 1 1 1 m， 桩基设计桩长 2 2 5 4 5 0 m， 桩基 的持 力层放置在穿过所有溶洞层后的稳定岩层上。 根据长来大桥 地质钻 孔情况 显示 ， 桥位处地 质从上到下基本为 ： 05 m 的回填土- + 51 0 m 卵 石层 4 m亚粘土层_ + 岩层和溶洞夹层。溶洞 层数为 38层 ， 深度 0 51 1 1 m。溶洞基本分布 为上部的较大， 下部的较小， 大溶洞内填充物为全 填充和部分填充， 小溶洞 内基本无填充物。溶洞 内几乎都有地下水， 在地质钻孔时漏水严重。 3 2 成孔过程中可能遇到的特殊问题 ( 1 ) 成孔快到溶洞区时， 由于冲锤冲程太大， 冲锤突然将溶洞上面的岩层打破， 冲锤掉人溶洞 内无法拔出。 ( 2 ) 成孔过程中， 由于冲锤冲破溶洞， 孔内泥 浆面突然迅速下降甚至全部流走( 见图3 ) ， 造成孔 壁由于压力不足而塌 孑 l ， 埋住钻头， 甚至造成钻机 倾覆事故。此类情况主要发生在上层的卵石层。 图 3 施工 过程 中漏浆跑浆事故 ( 3 ) 溶洞底岩面倾斜 ， 成孔过程发生打歪锤现 法仍无效， 则调用一个小冲锤反复击打溶洞口， 使 象， 容易导致断绳掉锤埋锤和钻机倾覆事故。 之圆顺后将大锤吊起来。 ( 4 ) 溶洞内填充物比较松散， 成孔时容易塌孔 ( 2 ) 为防止由于孔内泥浆面下降造成的卵石 和漏水。 层塌孑 l ， 采取用护筒将卵石层隔离的方法， 则在每 ( 5 ) 溶洞内松散填充物在成孔时虽然护壁能 根桩成孔时冲击锤大小要确定好 ， 以保证后面的 稳定 ， 但浇筑水下砼时， 由于砼 的 比重远远大于泥 护筒能顺利跟进套下去 。根据补充 的详尽的地质 浆的比重， 剪球和灌注过程中可能将孔壁压穿， 除 钻探资料， 分析每根桩溶洞的分布情况和大小特 造成浇注量增大外， 还会造成因砼面突降致导管 性， 事先确定好每根桩施工中将要套入的护筒层 悬空和塌孔断桩事故。 数和长度， 相应的成孑 l 阶段使用不同尺寸大小的 3 3 遇到特殊问题的施工方法 冲锤和控制好每阶段进尺深度。例如某桩桩径为 ( 1 ) 为防止由于成孔到溶洞区时， 冲锤掉人溶 2 0 m， 该桩底下有 3 层溶洞， 分析资料后决定要跟 洞内无法拔出， 采用以下工艺施工： 在成孑 l 到溶洞 进套人2层护筒， 则开孔时需埋置直径为2 5 m的 顶部 l m左右时， 采用5 0 8 0 e ra的小冲程成孔， 将 钢护筒， 然后用直径 2 4 m的冲锤冲进， 直到卵石 孔修大修圆， 每次放绳量为 3 e m左右， 以防止冲锤 层以下3 m( 或直接到基岩顶面， 或进入粘土层 3 m 掉入溶洞。一旦发生此类事故， 先收紧冲锤钢丝 以上) ， 接着套人事先准备好的直径 2 4 m的钢护 绳将冲锤吊在溶洞顶面， 防止冲锤被溶洞内充填 筒， 并做好防下坠措施。置换改成直径 2 2 m的冲 物粘住， 接着用测绳探明溶洞顶层岩面情况， 反复 锤继续冲进直到第一个溶洞底面约 5 0 e m后套人 小范围收放钢丝绳使冲锤脱离溶洞 口。若上述方 直径 2 2 m的钢护筒， 然后改换成直径 1 9 8 m的冲 1 3 2 0 0 8年第 4期 广东公路交通 总第 1 0 5期 锤至最终成孔。 由于该地区溶洞特别发育， 施工中此过程每 根桩都有 2次 以上 的漏浆 和跑浆情况发生 ， 有 的 甚至瞬间一漏见底， 但 由于套入的钢护筒将卵石 层有效隔离 ， 出现跑浆情 况后及时实施应 急处理 方案 ， 杜绝了更危险的坍孔事故发生 ， 保证 了施工 安全和进度的可控。 ( 3 ) 为防止由于溶洞底岩面倾斜， 成孔时造成 斜孔， 在发现孔底倾斜后， 立即投入片石和黄泥重 新冲击， 反复多次后直到不发生斜孔现象。 ( 4 ) 为防止 由于溶洞 内填充物 比较松散 ， 成孑 l 时塌孑 l 和漏水， 在孔内投入一定比例的水泥、 黄泥 和风化石后再冲击， 将水泥、 黄泥和破碎的风化石 混合物挤人孔壁 ， 将孔壁挤密挤实 。 ( 5 ) 对于较大的溶洞 ， 为防止在浇筑水下砼 时 溶洞内松散填充物被压穿， 防止断桩事故的发生 ， 在 成孔过程中将桩径冲成略大于设计桩径， 并在下放 钢筋笼时根据溶洞所在位置随同钢筋笼一起套人 一 个比溶洞略高的钢护筒， 将松散填充物层隔开。 ( 6 ) 制定高效 的应急处理方案和采取正确 的 处理措施并有效实行。 除了分析掌握好每根桩溶洞的分布情况和大 小特性， 事先确定好每根桩施工中将要套人的护 筒层数和长度等外， 还要和施工一线操作人员做 好施工技术交底工作， 同时建立实施桩基施工应 急处理方案和采取正确 的处理措施。 向每个操作工人明确宣讲相关桩基溶洞分 布情况并图示悬挂在机组操作室内； 明确每台冲机每个班组作业负责人汇报制 度， 冲击钻进过程每台机组必须有一人负责检测 孑 l 内水位变化情况 ， 遇到漏浆 时马上通知值班管 理人员 ； 编制并 落实人员机械 2 4 h值班制 度 ， 从人 员配置上满足 2 4 h施工生产需要 ； 现场储备足够 的用 于填充堵 漏 的水泥、 黄 泥和风化石 ； 设置 一个 较 大 的储浆 池 ( 1 o o m 以 上) ， 孔内泥浆下降时及时补浆( 浆不够时可先补 充河水) ， 保持孔内水头和泥浆比重等性能对防止 坍孔和反复漏浆十分关键 ； 孑 l 内泥浆下降时立即停冲起锤 ， 防止坍孔 埋锤， 并往孔内分次投入一定比例的水泥、 黄泥和 风化石混合物， 封住漏浆口后， 边投边冲使混合物 搅拌均匀， 同时往孔内补浆使水头尽快恢复正常。 施工中常遇到同一根桩反复多次漏浆的情 况， 这与没有采取正确的有针对性的堵漏处理措 1 4 施有关。溶洞 区除了形 成有较大 的空洞外 ( 泥浆 面瞬间下降) ， 还有许多的裂隙发育造成漏浆( 泥 浆面缓慢或断续下降) 。施工初期每完成一次堵 漏作业后班组就马上进行泥浆循环去渣， 殊不知 裂隙处还没经过反复冲击挤压密实止漏， 结果耗 费颇多。实践证明， 每一次堵漏后只要冲锤仍能 击打到新鲜岩面 ， 则无须先行循环去渣。 施工中漏浆跑浆仅在一瞬间发生， 有的通 过分析钻探 资料 可 以有预见性地 提前介入处理， 譬如在估计 即将到漏浆位置前先往孔内投抛黄 泥、 水泥等使孔内泥浆达 到很大 的浓度， 将减缓漏 浆速度， 争取较多的处理时间。而有的时候则是 无法预知的 ， 因为钻探范 围有 限， 因此 明确的应急 处理方案和充分的准备才是最好 的手段。 3 4 部分施工工艺和注意事项 ( 1 ) 每一护筒采用 l o m m厚钢板卷制 ， 底节底 部包一高度为5 0 c m 的加劲钢带做刃角， 直接放入 孑 l 内后辅以震动锤震动下沉到溶洞底部。 ( 2 ) 首层护筒安装位置必须准确 ， 以保证后面 护筒的安装位置。后面安装护筒的可采用在原来 护筒上设置导 向装置来定位下沉。 ( 3 ) 施工中每一台班要认真严格的做好施工 记录， 并与地质钻探资料结合 ， 以判断施工地层情 况 ， 采取相应的施工工艺措施。 ( 4 ) 由于本地区地下溶洞发育， 为确保工程施 工质量及施工安全 ， 进而达到工期控制 目标 ， 进行 补充地质钻探 ， 摸清溶 洞的分布情况 和深度情况 十分必要 。从实施情 况看 ， 这样 虽然增加 了施工 成本 ， 但根据补充的详尽地质钻探资料可以采取 针对性强的施 工措施 和制定 实施方案 ， 避免施 工 事故 ， 是本项 目得 以顺利实施 的关键所在。 ( 5 ) 在施工过程中 ， 对较小 的溶洞采用投人一 定 比例的片石、 黄泥和水泥来填充 ， 同时严密监控 和保持水头 ， 及时 陕速处理漏浆事故 ； 对较大的溶 洞则采用套多层钢护筒 跟进 的方法 ， 即先下 一条 较大的桩护筒( 比桩径大 6 0 e m 4 0 c m) ， 后用较大 的冲锤成孔超过溶洞底 5 0 c m， 再在大护筒内套人 一 条较小的桩护筒 ( 比桩径 大 4 0 c m2 0 c m) 将溶 洞区隔离， 防止因孔内泥浆的快速漏空而导致进 一 步坍孔事故。通过两座大桥成功的施工表明， 遇到漏浆事故时马上采取投入一定比例的片石、 黄泥和水泥来填充， 同时及时快速保持水头等措 施是相当有效的应对。桩基施工前制定桩基漏浆 或坍孔应急处理方案为桩基施工的顺利施行提供 了可靠的保障。 2 0 0 8 年第 4 期 谢伟英， 庄波， 李国兵乐昌市武江和长来大桥抢险重建工程施工 总第 1 0 5期 4 水中大型支架施工 4 1 概 述 乐昌武江大桥上部构造为预应力砼箱梁， 单箱 双室结构， 结构外形为变截面， 桥面宽 1 9 m， 梁高 1 5 3 0 m， 采用现浇支架。共分 5个节段施工： 其中 0 一 2 和 7 一 5 节段长 6 5 m； 2 一 3 和 5 4 节段长 6 0 m ； 合拢段长为2 m； 砼方量共 3 6 0 9 4 m ， 4 8 m标准 段砼方量为7 3 6 m。 。标准段截面顶板no 2 8 m， 底板 厚为0 2 5 m， 在墩顶附近区段， 截面有所加厚。主梁 纵向布置多股直径 1 5 2 4 r n m钢绞线索， 其中部分预 应力钢绞线需配合砼的浇筑逐段张拉 、 锚 固。 4 2 满堂支架施工 4 2 1 支架组 成及 概 况 武江大桥 现浇 箱梁 支架 采用 满 堂式 支架 现 浇， 其中0 一 1 和 7 6 墩位于岸上， 采用满堂门 式支架施工 ， 1 一 6 墩大部分位于水中， 采用满堂 钢管支架施工。 钢管支架基础采用扩大基础， 水上部分采用 直径 2 6 0 0 m m x 1 0 m m的钢护筒放人河床中， 要求 单个基础承载力须大于 1 0 0 0 k n， 顶部浇注钢筋混 凝土承 台， 用直 径 3 2 5 m m 8 ram的平联 钢管把相 邻的护筒联成一体， 并利用钢筋混凝土承台作为 直径 9 2 0 ra m1 0 m m螺旋支承钢管的基础； 直径 9 2 0 m m1 0 mm螺旋钢管节段长 37 m， 采用法 兰 板和螺栓接长 ， 其盖板顶部布设横向承重 3 1 5 6 b工 字钢和 1 2组纵向承重 贝雷梁 ， 在承重贝雷梁上布 置三角架、 管架和模板系统等 ( 见 图 4 ) 。支架基础 和基础以上各种材料的起重吊装采用履带吊实现。 图 4 承重贝雷梁 4 2 2水上扩 大基 础施 工 水上扩大基础施工， 先用挖掘机清理河床垃 圾和松散层， 应保证河床底基本平整， 高差在 1 0 e ra以内。后放人 钢护筒 ， 并保证钢护筒平面尺 寸偏差在 1 0 e m以内， 垂直度在 0 5 以内， 在安 放好 的护筒 内灌人级配 较好 的卵石 和碎石 ， 边 灌 边振捣密实， 再在其顶部浇注一层 6 0 e m厚的钢筋 砼承台封顶， 以保证管桩的承载力能满足要求 。 4 2 3 钢管支架搭设 钢管支架的搭设起重通过