岩溶地质改扩建工程桥梁施工技术

张重伟

摘要：文章依托岩溶地质改扩建桥梁拼宽工程，结合其岩溶发育地质情况，从施工钻探、回填冲击法和护筒跟进法等方面介绍了岩溶地区桥梁桩基的施工要点，并探讨了桥梁拼宽中的施工要点，为同类型岩溶区改扩建桥梁施工提供参考。

关键词：岩溶地质;改扩建;桥梁;施工技术

0 引言

桥梁施工一直是改扩建工程中的一个重难点，尤其是不良地质下的改扩建桥梁施工技术，既要考虑桥梁拼接施工，又要考虑不良地质处理，还需考虑老桥的维修加固，需要克服一系列的施工难题[1]。

本文以溶洞地质下的改扩建桥梁为例，分析了溶洞地质下的桩基施工技术，同时结合具体问题介绍了桥梁拼宽的施工要点，具有一定的借鉴意义。

1 工程概况

某改扩建工程全长136km，为四车道改八车道高速公路，沿线有桥梁310座，施工前检测报告显示有155座桥梁为1类桥，155座桥梁为2类桥，无3类及以上桥梁。根据原地勘资料、竣工图及现有地质详勘资料，路线沿线有11.8km的岩溶发育区，占路线全长13.4%，岩溶发育多为隐伏型岩溶，岩溶分布密度较大，发育较为复杂。

某大桥位于岩溶强发育区域，是整个项目中的施工重难点。原老桥上部结构为跨径20m的空心板，下部结构为桩基础，采用两侧各拼宽9.25m的方案，为上连下不连的拼接方式。

桩基下端基岩为灰岩岩溶，桥梁场地浅部以粉质黏土、粉细砂、圆砾角砾、卵石为主，厚度较大，覆盖层厚度约为5.5～20m，钻孔遇洞率为27.5%，溶洞规模为0.2～19.8m，平均为3.14m，岩溶率为0.85%～60.43%，溶洞埋深为9.9～55m，多为半填充物质或全填充溶洞，充填物为角砾土、黏性土、混碎石等。从岩溶发育深度看，区内的地下水位埋深为0.6～5m不等，平均值为3.26m，整体水位埋深较小。在揭露溶洞的钻孔中地下水位至基岩面的平均距离为8.5m，水动力条件强，属于岩溶极强发育、岩溶发育的形态空间，具有不一致性。

2 桩基施工要点

2.1 主要施工工艺

从岩溶发育深度看，揭露岩溶基本位于中风化灰岩层面附近及以下，岩溶沿中风化顶部层面或裂隙有显著溶蚀，中小型串球状洞穴发育，溶沟、溶槽、石芽较多等。施工时根据溶洞的规模大小，确定了三种溶洞处理方法。桩基施工流程图如图1所示。

[JZ][XCXM7-35.TIF][TS（][HT5"H][JZ]图1 桩基施工流程图[TS）]

（1）预注浆法。针对封闭、规模较小的溶洞，采用注浆方案进行处治。该方法使用的前提是对岩溶地质勘察资料进行了详细分析，充分判断岩溶的特性[2]。

（2）回填冲击法。主要针对深度<5m的溶洞。在冲孔时投放片石、碎石夹黏土，反复冲击后扩散，起到护壁作用，确保成孔。

（3）护筒跟进法。针对深度>5m的溶洞，采用护筒跟进措施，保证覆盖层在泥浆大量流失的情况下不发生坍塌。

2.2 岩溶处治措施

2.2.1 施工钻探

对于桥位处岩溶发育的特性的准确掌握是保证施工进度、提高施工质量的前提条件，因此开展了施工钻探工作。在已有地质勘探资料的基础上，针对已探明位于穿越岩溶的桩基，采用一桩一孔的布置方式。

通过钻孔布设、按序钻探、确保岩芯采取率、填充物土工试验、分析判断钻孔、细分溶洞发育区域等手段，进一步明确了溶洞的特征。在此基础上，对于规模较小的溶洞直接采用预注浆法处置，并确定采用回填冲击法和护筒跟进法作为溶洞处治的主要措施。

2.2.2 回填冲击法

回填冲击法是溶洞处治的常用手段之一，根据本项目的实际地质情况做了一些优化：（1）因桩顶覆盖层以软弱土为主，覆盖层厚度大，冲孔过程中遇到漏浆等情况，孔口稳定性较差，因此将孔顶钢护筒长度加至6m，保护洞口，防止塌孔;（2）加强现场管理工作，在钻机上显眼处放置地质柱状图、施工注意事项和应急措施;（3）准备充足的片石、黏土球和水泥，片石的级配要求为15～20cm，黏土球直径为15～20cm，并准备泥浆储蓄池，在漏浆时及时补充防止塌孔;（4）施工过程中多次出现漏浆，在多次使用黏土、片石回填后效果仍然不明显，后采用袋装水泥填充后冲击，静置1d后能够正常钻进。

2.2.3 护筒跟进法

由于本项目溶洞最大深度达到19.8m，根据实际施工情况采用了双护筒跟进和三护筒跟进两种方法。

对溶洞深度>5m的优先考虑双护筒跟进法。外护筒仍采用6m对洞口进行保护，内护筒厚10mm，直径为140cm，比桩径大20cm，每节长度为2～3m，焊接后振动下锤进行接长。采用1.5m钻头将钻孔扩孔至1.5m，钻至岩面后跟进内护筒。采用标准钻探继续钻进，在穿越溶洞时用回填冲击法进行反复回填复打，控制冲程在0.3m，直至不再漏浆。

若上述方法都无法成孔时，则采用三护筒跟进法。此方法是在双护筒跟进法的基础上，在溶洞位置放置永久钢护筒，永久钢护筒直径为126cm、厚10mm，高度比溶洞高度高3m。施工时需控制好护筒中心与桩基重点偏差<30mm，斜度<1°，保证桩基稳定受力。

3 桥梁拼宽施工要点

岩溶地质改扩建桥梁施工的另一个难点，就是在通车的情况下的桥梁拼宽技术、桥墩桩位坐标及标高调整和老桥结构的加固技术。

3.1 通车状态下的新老桥梁拼接技术

桥梁施工方案为在保通的情况下进行桥梁的拼接施工，在新老桥拼接位置采用施工夹具形成体外刚性连接，拼宽梁板与老桥能共同受力，保证拼接混凝土的实施。施工夹具采用2.4m长的工字钢，在接缝处通过20mm螺进行连接（见图2）。

还采取了以下措施保证桥梁拼接部位的施工质量：（1）为减小车辆振动引起的影响，选择在车流量小的时间段施工;（2）为减小新老结构的沉降差影响，做好施工组织方案，将梁板架设完成半年后再进行拼接施工;（3）对拼接部位混凝土配合比进行优化，采用低收缩、早强的高性能混凝土，施工时控制好混凝土坍落度;（4）对老桥支座脱空、脚缝破损等病害进行加固，减小对拼接缝的影响。

3.2 桥墩桩位坐标及标高调整

在桥梁拼宽实施过程中，出现桥梁墩台桩位坐标及标高因与设计不符而大量调整的情况，分析其原因为：（1）老桥桥面沥青层厚度不一，在7～13cm的范围内波动，而图纸是以老桥标准桥面厚度10cm计算的，因此标高误差达到5cm;（2）老桥竣工资料精准度不高;（3）施工前測量调查不够详细。

对此，施工中采取了以下措施：（1）加强桥涵勘测与调查，重点调查桥梁每个墩台顶护栏内侧位置的坐标（确定桥梁平面位置）及标高、相对应位置的沥青层厚度及梁底标高;（2）老桥的伸缩缝情况、梁板长度、梁板的纵向连接方式、墩台形式及护栏边缘的位置关系等，提供准确的数据;（3）以实际桥面标高为控制面，进行横向拼接，如图3所示。

3.3 桥台拼宽防护

桥台拼宽施工时需挖除老桥全部锥坡，会造成老桥搭板下部塌方，老桥搭板、耳墙开裂等影响高速公路运营安全。

桥台拼宽施工时，对桥面硬路肩封道，在桥下锥坡位置设支撑防护，有浆砌防护、钢支撑防护、沙袋防护等。

3.4 老桥动态加固

施工图设计时检测到的病害在桥梁拼宽结束时出现病害加剧现象，在桥梁拼宽完成以后需重新检测老桥，实施动态处理老桥加固问题。后期桥梁加固施工前，均对原设计的桥梁缺陷进行了调查，并根据原加固原则调整加固方案。

4 结语

特殊地质条件下对桥梁进行改扩建施工，受地质条件、老桥实际状态影响较大。本文结合溶洞地质改扩建桥梁施工实例，从施工钻探、溶洞处治介绍了溶洞桩基施工技术，并对拼宽施工中遇到的问题提出了相应的解决措施，总结了该类型桥梁施工的技术方法，对同类型桥梁施工技术研究具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]贤良华.基于岩溶地质的桥梁桩基施工方法探讨[J].西部交通科技，2018，135（10）：189-191.

[2]赵兴华，陈建光.岩溶强发育地区大直径桩基施工技术研究[J].科学技术创新，2017（17）：248-249.