复杂地质条件下桥梁桩基及墩柱结构施工技术研究

吴州平

（漳州市金通建设工程有限公司，福建 漳州363000）

0 引言

桥梁施工过程需要对桩基和墩柱进行多方面的监控和管理，这也是确保工程建设质量、未来运行状态和桥梁寿命的重要步骤。随着交通基础设施建设力度的加大，公路、高铁逐渐向山区和深山地区延伸，这些地区都具有复杂的地质条件，在建设时由于其梁桩和墩柱的特殊性，其在斜坡和滑坡上的建立状态直接决定该桥梁的稳定性。

1 桥梁桩基及墩柱结构施工技术

1.1 明确桥梁桩基及墩柱结构施工范围

在桥梁桩基及墩柱结构施工过程中，其可能遇到多种地质环境，有的甚至掺杂在一起的，比如，软土层、硬质岩层、灰岩区域、流泥、流沙、干硬性黏土、岩溶地面等，尤其是在施工过程中如果未探明地质情况，导致引发岩溶突水、突泥、涌砂等地质灾害，更加使得施工环境复杂化，在此类复杂地质环境下进行桥梁桩基及墩柱结构施工时，需要明确施工范围，根据施工范围选择合适的施工技术[1]。

1.2 桥梁桩基及墩柱结构施工准备

为保证桥梁桩基的稳定性及承载能力，需适当加长桩基的长度，一般地质条件下桩长约为30m，而在特殊地质条件下桩长可在40～75m，并根据施工位置，选择桩基打孔工艺，对桩基进行排布。

1.3 桥梁桩基及墩柱地基加固

桥梁桩基及墩柱的稳定性决定着整个桥梁的稳定性，所以需要对地基加固来确保稳定性。另外，由于不同的地质条件下的土体状态不同，因此其加固的方式也不同，基于此，需要根据桥梁桩基施工的具体施工工艺，在桩侧注浆和桩端注浆过程中利用筋土的各种工程力学参数，对桩基的承载性能进行计算、分析和比较。桩注浆后，桩基曲线呈逐渐变化的趋势，注浆体模量增大，其桩柱的反应力也会增大，当注浆体模量从300MPa增加到一定程度时，最终桩基承载力变化较大，因此可以得出其注浆提高了桥墩的稳定性[2]。桩基在不同工况下应用承载力与其所承受的恒载有关系，各桥梁在不同工况下的承载力所对应的沉降没有显著差异，每座桥的恒荷载和未走桩的旧桩沉降基本相同，从桥梁恒载中减去双筋桥桩基在恒载作用下的沉降，随着注浆体模量的增加，桩基承受外荷载的能力增加，相应的承载力和桥梁静荷载下的沉降差减小，其值基本稳定，几乎不随注浆体模量的变化而变化。

1.4 考虑桥梁坡面排水的地基加固方法

边坡排水系统的设计应根据复杂地质条件下的陡坡地形地貌特点，充分利用自然河谷，在陡坡上修建堵沟、滴灌和急流，排干施工产生的斜坡废水。陡坡挡车器根据陡坡段地形地貌特点，充分利用自然河谷，合理布置，其布置线路流畅，加强拐点作用明显，因此可设置多个挡块来排水。

如果阻水沟放置在平面上，应尽量垂直于最倾斜的水流，以增加阻水效率，还需要保证沟底至少有0.5%的纵向坡度以阻隔水流，设置旁路斜率，避免其溢出将水倾泻到陡峭的斜坡上，导致桩基被打磨破坏。

陡坡的出入口应尽可能与其他排水设施连接，必要时应设置落差或快速溜槽，截断长度一般不宜超过500m。利用陡坡地形将水排入堵塞物，在陡坡上的天然沟渠中设有开沟，或在陡坡上直接进入桥梁和涵洞入口，以此产生洗涤器。跨越沟渠的陡坡加强了陡坡的岩石部分，该沟渠上面有许多裂缝，因此排水沟必须用灌浆砌筑混凝土板实施加固，防止洪水泛滥影响陡坡的稳定性。由于陡坡地势坡度较大，水流速度快，水力大，因此必须设置水底和急流才能满足排水要求。

1.5 实施桥梁桩基

滑坡区的梁桩、墩柱均宜采用桩式，桩式施工可以使桥梁桩基深入稳定土层或岩层，在实施时需要人工来开挖测点、灌注梁桩，避免钻井泥浆污染环境，造成泄漏，从而导致山体滑坡和泥浆排放到环境中。陡峭桥墩的桩身不得埋入地下，应避免大开挖，大开挖桥墩对桥梁的根基十分不利，相应的土石应堆放在陡坡上，以免装载损坏原件。

在施工时，还需要平衡，避免造成山体滑坡，陡坡上的桥梁应避免使用重力桥台，如果是陡坡上的陡坡桥台，则应放置在开挖处，在桥墩上使用桩基可以减少开挖和边坡的影响，另外打地基时，打孔最好用一桩。

2 实例分析

2.1 S318（联十四线）漳州芗城区过境段公路工程概况

S318（联十四线）漳州芗城区过境段公路工程是目前规模比较大的工程，该工程的施工全长约9.3km，其起于南山村东南侧，与现状省道208平交，路线于南山村与漳龙高速之间自东南往西北展线，后设置分离式立交两次分别上跨厦蓉、漳龙高速，路线终于南靖县高新区北侧。

该项目建安造价约5.7亿元。沿线结构物有桥梁8座，涵洞32座，分离式交叉1处，平面交叉4处，采用一级公路兼预留市政道路功能。

2.2 施工技术应用

第一，根据实例公路工程的实际情况，该工程跨度较大且地势复杂，因此在桩基施工中，选用50m加长桩，并以钻孔成桩工艺，提高桩基的稳定性。

第二，开钻先向孔内灌入泥浆，用小冲程重复冲钻，确保孔内水位处于一定高度。正式钻进时，需要选用0.9m冲程，冲钻过程中应保证冲击锥稳定冲击，避免损坏孔壁，另外，冲钻时应注意角度的转换，所得孔隙呈圆柱状，使其不卡钻也不糊钻。一般每钻进2m就需要根据地质情况检查孔隙情况，并根据检孔器检查结果微调钻机后在继续钻孔工作。

第三，在钻孔过程中出现了岩面不平整状况，进行了回填后又继续冲击钻孔，当钻到标准高度时经由监理人员检验验收合格后，进行清孔处理。确保孔隙各项要求都达到标准后，才能进行混凝土灌注。

第四，施工中为了避免复杂地质条件下发生滑坡问题，提前增加了抗滑挡土墙，该土墙可以有效对抗小型滑坡，在面临中大型滑坡时，首先，建立正确的排水系统；其次，实施整体减重，经过处理后再辅助以土墙，就可以解决复杂地形下的滑坡问题，进而需要研究土墙的施工状态，土墙的施工重点就是控制其在使用时的移动状态，因此其抗滑的状态十分重要，不能选用一般的抗滑挡，选用了其他的抗滑挡来抑制土墙的移动问题，更不能直接在施工的土体上建立土墙，会导致整个抗滑施工的失败。

2.3 实施成果分析

对依托工程的桩基础沉降进行监控，监控点布设在桥墩上，假定桥墩的压缩变形忽略不计，那么出现的沉降变形即为桥梁桩基础的变形。布设测点时，需要提前进行保护，避免施工偏差。

在实施监测时，采用DSZ2精密水准仪配合FS1平板测微器，对桥墩进行检测，通过现场调查，分别检测使用传统的桥梁桩基及墩柱施工技术和本文设计的技术在不同行车速度下的桥梁动力响应值，结果如表1所示。

表1 实验结果

由表1可知，由于动力响应值越小，桥梁越稳定，受到车辆及车速的影响越小，因此本文设计的技术在复杂地形下仍能保持桥梁的稳定性，具有较好的应用价值。

2.4 复杂地质条件下桥梁桩基施工措施

在进行桥梁的选址时，应尽量选择未出现滑坡情况的地方，若受地理条件限制，不能避免，要对地质条件进行充分的勘察，提前做好准备。

在施工期间，要尽量减小对滑坡体的扰动，防止破坏滑坡体的稳定性。

认真分析地质资料，对地质情况不明的地段进行补充勘察，进一步了解地质情况。

在施工过程中加强各个环节的协作与管控，在钻孔作业过程中应及时对地质情况进行分析预判，及时调整钻孔参数；桥梁施工过程中，应加强对地表及周围环境的监控，根据监控情况及时调整施工参数和施工工艺，并采取相应的加固措施。

3 结语

复杂地区的施工难度高，施工就更需要技术的支持，尤其是在桥梁施工时，其桩基和墩柱都是影响桥梁稳定性的重要因素，经过对S318（联十四线）漳州芗城区过境段公路工程进行实例分析发现本文设计的施工技术可以有效地减少行车经过时的动力响应值，因此桥梁桩基和墩柱更稳定，其具有较高的应用价值，但由于复杂地形的成因众多，还需要在使用时多方面考虑，避免出现差错。