岩溶地区公路桥梁下部结构施工安全控制分析

史常清

（承德市双滦区交通运输局公路站，河北 承德 067000）

0 引言

岩溶即为水对可溶解性岩石进行以化学溶蚀影响为特征的综合性地质作用，其具有可溶解性、水流动性、透水性及溶蚀性等基本特征。岩溶地区的桥梁桩基础建设与维护通常比较复杂、繁琐。由于岩溶发育的无规律性，基岩面起伏，持力层厚度变化大且可能发育有溶洞，在桥梁桩基建设施工过程中存在非常大的安全隐患，一旦发生事故，造成的损失不可估量。另外，在岩溶地区桥梁桩基建设过程中，岩溶会增加桩基成孔难度，影响桩基结构稳定性，导致桩基承载力达不到设计要求。因此，在对岩溶地区进行桩基施工前，必须开展详细的地质勘查和桩基施工方案设计。

桩基是桥梁重要的承重结构，桩基的稳定性与桥梁的使用寿命息息相关。在桥梁桩基施工过程中，虽然应用较多的现代化设备及手段，但是桩基建设过程中仍然会存在不同程度的问题和缺陷，影响施工进度及施工质量。岩溶地区桥梁桩基施工过程中对安全控制技术的要求比较高，关乎每个环节与流程。在地质勘查后，要结合桩基设计需求和施工安全控制标准，构建更加灵活、稳定的桩基施工体系，从多个层面优化施工工艺，保证桥梁桩基的稳定性和安全性，确保施工安全，提高岩溶地区桥梁桩基整体建设质量，为后续施工奠定基础。

1 工程概况

某岩溶地区公路建设项目位于我国东部地区，全长37.23km，宽17.16m。经过初步勘测发现，某座桥梁建设过程中需要采用大量桩基础。由地质勘查报告可知，岩溶地区溶洞为0.1～15.33m，呈不均匀分布。岩溶地区大多数处于全充填、半充填和无充填等状态。在实际施工过程中，虽然外部环境相对较好，但仍然存在一定的问题和缺陷，地面层级过厚，桩基成孔难度较大，同时溶洞呈不规则分布，给桩基定位与施工造成较大阻碍。在此条件下，对于施工人员的人身安全及桩基质量控制更加重要。

2 岩溶地区公路桥梁下部结构施工安全控制措施

2.1 岩洞处理

该岩溶地区公路桥梁工程采用桩基础施工技术。对于一些常规性岩洞，在施工过程中一般是采用注浆的方法进行处理。如果岩洞里只存在少量填充物或没有填充物，可以先向岩洞中填充一些干砂或碎石，填充的时候需要选择适当的孔位固定钢套管，使其与注砂管相连，之后再进行注浆操作；若施工过程中，岩洞中有足够的填充物且里面的填充物比较松散，可以直接进行注浆操作；若岩洞中的填充物已经凝固，不用再注浆，可直接进行冲孔操作。一般来说，冲孔前要做好相关的准备工作，以防发生意外情况。若施工过程中发生泥浆外泄，需立刻向岩洞中投放一定的水泥、片石或黏土，形成围护结构墙，保证冲孔工作的顺利开展。

2.2 桩基施工安全控制

2.2.1 桩基施工前设计和勘查工作

桩基设计通过控制桩基的抗压能力，以符合桥梁总体设计要求。公路桥梁桩基设计主要包括承载能力设计和沉降变形计算，通过设置桩长、桩径等参数来设计桩基承载力，保证公路桥梁桩基具有足够的负荷能力。桩基设计的主要计算方法有容许承载力计算、总安全系数计算、分项系数计算等。桩基计算理论主要分为两类：容许应力理论的定值设计和依托概率理论的极限状态设计。定值设计法的原理是规定地基和桩身强度，限制剪切应力以调整地基沉降，这属于较为典型的桩基验算方法。岩溶地区公路桥梁桩基设计应尽量穿过上部岩溶发育带和溶洞层，选择溶洞下部微风化基岩作为桩端持力层，但当溶洞顶板岩层强度较大、层理较厚、岩层较完整时，可以考虑将持力层选在溶洞顶板岩层中。

结合公路桥梁桩基工程，开工前详细分析勘查资料，组织人员进行物探并根据物探资料安排逐桩地质钻孔探测。根据详细的地质钻孔探测资料进行桩基设计变更。在桩孔施工中，当基岩面露出时，在桩基四周布孔，查明桩基直径范围内一定深度的岩溶发育分布情况，力求桩基经济、安全、可靠。

2.2.2 岩溶地区桩基定位

由于岩溶的存在，公路桥梁桩基的建设位置可根据现场实际情况进行调整。因此，在进行岩溶地区桩基施工前，需结合地质勘查报告、设计图纸等，进行桩基成孔位置的确定。

2.2.3 群桩嵌岩深度核定

传统桩基通常采用单桩，同时在合理范围内根据需要会不断增加单桩数量，这虽然可以保证承载面积，但成本过高，增加施工难度。因此，可以将单桩改为群桩，以确定桩基下设的实际嵌岩深度。结合岩溶地区的地表硬度情况和桩基下设面积，确定具体的群桩数量，一般需要控制在85～102根之间，要避免桥体桩基过多，影响后续施工。随后，结合群桩数量，进行深度预设，具体计算公式为：

式（1）中：M为嵌岩深度预设值；g为承载面积；u为群桩承压总值；b为嵌固动态系数。

通过上述计算，可以得出实际嵌岩深度预设值。依据群桩实际情况，对嵌岩深度作出相应的调整，完成对标准深度的核定。

2.2.4 桩底压浆

完成对群桩嵌岩深度核定后进行桩底压浆。桩底层一般由沉渣及木屑组成，实际抗扰动能力相对较强，稳定性好，与桩基混凝土搭配使用效果佳。桩壁层与桩底之间存在一定的缝隙，在实际施工过程中时常会出现极限摩阻力。为了确保桩柱的稳定性，向桩孔灌入混凝土，当嵌岩桩底端持力层出现破碎时，可以结合关联墙对桩底进行加固处理。需要注意的是，在实施加固的过程中，需要在四周挖掘排水沟渠，采用特殊的方式对桩底作压浆处理，确保桩基底层更加稳定，完成桩底的压浆。

2.2.5 钢护筒安装

钢护筒一般被安装在桩基首端，与桥梁承压平台相持平。先采用大型冲锤对钢护筒进行成孔，同时与桩基周围的泥浆护臂相结合，进一步增加土体表面摩阻力，避免出现塌孔问题的发生。由于钢护筒与桩基之间存在一定的距离，所以设定的侧模阻力相对较小，在合理的范围内可以适当缩短桩基竖直支撑杆的侧向长度，最大程度地确保桩基终孔与首端的深度持平，使支撑力保持一致。最后用混凝土封孔，完成钢护筒安装。

2.2.6 桩基钢筋布置安全控制

桩基钢筋布置应满足结构受力要求，确保桩基有足够的强度，桩内主筋直径应不小于16mm且不少于8根；净距应不小于80mm且不大于350mm。钢筋笼底部主筋应稍向内弯曲，弯曲距离可按90cm考虑；钢筋保护层厚度应不小于60mm且设置时须结合桩基所处环境地下水对钢筋的腐蚀而增加钢筋的保护层厚度，以提高桩基的耐久性；为防止钢筋笼在吊装过程中变形，钢筋笼骨架上每隔2.0～2.5m设置直径16～32mm的加强箍一道；桩基箍筋直径应不小于主筋直径的1/4且不小于8mm，对有抗震要求的场地，桩基箍筋直径应不小于10mm且中距不大于主筋直径的15倍（即不大于300mm）。

2.3 桥梁基坑挖掘安全控制

桥梁基坑工程施工安全是保证桥梁基础施工安全的关键，涉及工序包括基坑工程地质勘查、基坑降水、土方开挖和回填、基坑支护及监测等。桥梁基础施工是整个桥梁工程施工的基础，而桥梁基坑工程施工又是基础中的基础，不仅涉及土力学中的强度、稳定与变形理论，还要考虑土与支护结构的相互作用。桥梁基坑施工的前期准备工作主要指对场地进行工程地质勘查，即查明场地的地形地貌、地质结构或地质构造、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质等，确定岩土体的物理力学参数，并出具勘查报告，为下一阶段的基坑降水、支护设计等提供支撑。

在公路桥梁桩基施工中，需要对基坑挖掘指标与参数进行控制，安排相关人员进行监督管理，避免在施工中出现不规范的操作或危险行为。岩土勘查、周边环境勘查、水文条件勘查等都包括在桥梁基坑工程地质勘查之内，要根据地基条件和工程要求确定勘查范围，一般依据开挖深度和面积，合理地扩大一定的范围，如：可在基坑开挖面积的基础上再向外扩展1.5倍开挖深度作为勘查范围，勘查深度必须大于开挖深度，每隔15～30m布设一个勘探孔。由专业人员对深基坑周围的危石、杂物及积水情况进行安全处理，以确保深基坑的施工质量。对于日常应用设备，也需要定期进行维修和检查，避免出现损坏。

2.4 墩柱施工安全控制

桥梁墩柱对于施工安全控制非常关键，是确保整体施工质量和施工安全的主要部位。墩柱施工选择大面积钢模，通过吊车、混凝土泵车与搅拌车把混凝土运输到现场并浇筑在钢模内；薄壁空心墩施工选择定制钢模，按每段长度4.5m进行分段混凝土浇筑施工。墩柱混凝土浇筑采用分层振实方式，每层厚度为30cm，在一层浇筑施工结束之后，应该选择插入式振动器完成振实。振动阶段要尽可能地避免振动器与模板、钢筋触碰，每一次振实施工后须及时抽出振动器，边振动、边拨振动器。

当混凝土浇筑收浆后，要及时进行浇水养护，选择薄膜覆盖表面，以保证混凝土湿度。墩身结构模板应使用加工后的大型钢结构模板，保证模板的牢固性，避免浇筑过程中出现混凝土渗漏问题，还应对所有的支架进行加固。墩柱钢筋加工应选择在钢筋栅中进行，并把制作成型的钢筋运输至工程现场安装，在钢筋绑扎过程中要结合桥梁工程建设规范和标准需求。在进行钢筋焊接时，应将箍筋接头在四角、墩柱主筋焊接接头处错开，以保证支架在施工过程中的稳定性和安全性。

3 结语

桥梁桩基对桥梁稳定性和支撑性具有重要作用，是支撑桥梁荷载的主要结构。桥梁桩基施工应当充分了解桩基实际情况和周围自然环境，综合分析桩基、土体、河流冲刷力等多种因素，确保桥梁桩基达到最大承载力，同时应提升施工工艺、完善施工管理制度、加大质量检测力度，提高后期施工效率。在施工前和施工过程中，要采取一系列措施，做好施工安全控制，确保项目的顺利实施。该岩溶地区公路桥梁桩基施工过程中没有出现安全事故，竣工后质量验收合格，这表明所用安全控制措施合理，值得推广应用。