河滩处桥梁基础施工方案浅析

王宜贺 黄嘉星 游兴

摘要：柳州市古镇路大桥主桥采用V型墩梁拱组合连续刚构桥，一跨跨越洛清江。主墩位于河滩处且两处墩位存在明显的地质差异，综合考虑桥位处洪水暴涨暴落的特点以及特殊的地质情况，两处主墩基础分别制定了不同的施工方案，为类似工程提供借鉴意义。

关键词：施工方案； 基坑开挖； 止水； 白云岩； 卵石

中图分类号：U445.55+9文献标志码：B

1工程概述

广西柳州市古镇路大桥属于广西典型的跨江桥。跨径组合为：2×40 m+（80+ 145+80）+3×40 m，桥梁全長515 m；主桥采用（80+145+80） m V型墩梁拱组合连续刚构桥，以优美的弧线跨越洛清江。

主墩承台为矩形，尺寸为17 m×17 m×4.5 m，双幅布置，承台间距1.75 m；基础为12根2.0 m钻孔灌注桩。墩位处水文地质条件复杂，受汛期影响，施工工期紧张。如何制定合理的施工方案，确保汛期来临前完成主墩基础，是起控制作用的全桥施工关键性节点。

2水文、地质条件

桥位处洪水具有水势凶猛，暴涨暴落的特点。洛清江源流接近青狮潭暴雨区，流域中上游又处于永福暴雨区，两岸支流坡降很陡，集流迅速，最大流速4.44 m/s，24 h最大涨幅10.96 m。

主墩位于河滩处，主要地层为稍密状卵石、强风化白云岩及中风化白云岩。其中中风化白云岩岩面埋深较浅，厚度大，分布连续，力学强度高，浅层岩溶弱发育。

3#主墩承台处于白云岩地质，地面以下0～10 m存在多处溶蚀裂隙破碎带。

4#主墩承台位于卵石层，层顶埋深1.50～5.80 m，揭露层厚5.30～12.30 m，粒径约为1～10 cm，大于2 cm的颗粒含量约占总质量60%，无分选性，颗粒骨架间为粉土、细砂等充填。质地坚硬、渗透性强、开挖后易坍塌，卵石层以下为强/中风化白云岩。

3基础施工方案

3.13#墩基础施工

主桥3号承台采用筑岛围堰施工，鉴于该承台处地质坚硬，需进行定向爆破后，采用机械对承台范围进行开挖，同时做好隔水措施。承台底面超挖30 cm，超挖部分回填20 cm厚碎石，然后施工10 cm厚混凝土垫层。

为保证主墩基础对称变形，3号主墩桩顶3.6 m范围内需扩大钻孔直径至250 cm。施工时桩顶3.6 m范围内先按照250 cm孔径成孔，然后在钻孔内安装内径220 cm的桩基钢护筒，钢护筒周围应设置定位钢筋定位、钢护筒外侧空隙内回填细砂，回填材料内不得有混凝土、石块等硬质大粒径回填料阻碍桩基、承台变形；钢护筒固定后，方可继续后续工序。承台周围回填料内不得有混凝土、石块等硬质大粒径回填料阻碍承台变形（图1）。

3.24#墩基础施工

主桥4号基坑采用筑岛围堰后放坡开挖，开挖总深度7.5 m，基坑开挖尺寸为61.6 m×41 m，开挖基坑底低于常水位5.5 m。内侧卵石层按1∶1.25放坡，吨袋防护；回填土层按1∶1.5放坡，双层土袋防护。基坑开挖设置坡道进行分级开挖。

4#墩基坑顶往下有6～7 m的卵石透水层，为确保承台开挖施工渗水量控制，采用换填卵石层（子围堰）的施工方案，黏土子围堰是在开挖基坑外侧先分级开挖、换填、回填后从上至下形成一道黏性土墙，黏性土墙上下连续，并在围堰四周形成闭合围堰；每层开挖控制V形基坑长度尺寸，通过抽排方式保持作业面渗水量，分三级进行开挖，最后一级随挖随填，最终在卵石层内形成连续黏土墙。基坑开挖配合抽排。平均换填深度为8 m，最大作业深度为7.7 m；换填基坑开挖顶口宽度为25.1 m，内坡度为1∶1设置，基坑内渗出水采用水泵抽排（图2）。

3.3存在问题

主墩基础施工过程中出现了两个问题：

（1）4#墩承台左幅开挖深度距离承台底约2 m处，靠河岸侧出现流沙，现场基底开挖面成流塑状态；基底随着流沙流动向河岸侧边坡垮塌。

（2）已开挖的4 #墩左幅承台渗水较为严重，采用8台33 kW的水泵进行基坑抽水。基坑上游侧2处渗水点、下游侧1处，上游侧渗水量较大。

3.4原因分析

（1）卵石层渗水量较大，含砂率较高，水压力作用下，换填基坑无法开挖换填至基岩，只换填至承台底面，黏性土围堰底部仍存在水压力通道。

（2）三个方向基坑的换填在搭接位置受渗水量大的影响处理不彻底，换填至最后的积水坑内水量较大，换填的黏性土成泥浆状态。

（3）换填基坑底部带水回填，黏性土墙底与卵石层间存在软塑泥浆层，在水压作用下容易被击穿。

（4）接近承台底位置黏性土、泥沙、卵石和水在土压力和水压力作用下，容易形成流塑状态，产生流沙现象。

4施工方案优化

由于卵石层自稳性差、连通性好的特性，4#承台开挖时如何止水是施工的重点和难点。结合工程特性，拟定三种施工方案进行比选。

4.1方案一：高压旋喷桩+注浆结合黏性土围堰

采用双管高压旋喷工艺，双排桩错开布置，桩径600 mm， 孔距400 mm，排距300 mm，相邻桩搭接宽度200 mm，桩底深入强风化岩层0.2 m。喷至设计高程后停止，并根据漏浆情况及时进行补浆。

由于高压射流难以穿透卵石层进行切削、搅拌，无法将浆液射出到一定直径范围，穿越卵石覆盖层时需要先引孔。

该方案施工器械简单，占地少，噪声小。但成本较高，工期长，且容易对环境造成污染。

4.2方案二：SMW工法连续墙

利用三轴型钻掘搅拌机钻掘并切削土体，同时向土体注入水泥系强化剂，通过不断搅拌使两者充分混合。硬结前，在水泥土混合体内插入H型钢，形成完整无接缝的地下连续墙体。该墙体具有一定强度和刚度的，可作为承台基坑的止水、挡土结构。

该方案施工成本低，止水效果好。施工中使用的H型钢可以重复使用四次以上，经济环保。但受施工道路限制，三轴型钻掘搅拌机进场困难。

4.3方案三：入岩拉森钢板桩

钢板桩围堰矩形布置，基坑尺寸为39.3 m×23 m，深度7.7 m。采用SPU-Ⅳw型钢板桩，内设双层围檩，桩底嵌入中风化岩层2～4 m。

针对卵石覆盖层和局部岩层，需要采用静压植桩机引孔。静压植桩机运用“除芯理论”，通过螺旋钻进行预掘，减轻贯入阻力。运用镭射仪红外指引线导向，校正钻杆位置，确保了拉森IVw型钢板桩压入垂直度。

结合放坡开挖，可减少拉森钢板桩长度和内支撑。

该方案止水性、稳定性好，对周围环境影响小，快捷方便，经济效益良好。

4.4方案比选

方案比选见表1。

虽然方案二工期短、造价低且经济环保，但所需大型设备无法运送至施工现场。鉴于本项目工期紧张，最终选择方案三，满足工期要求的同时，工程造价不高，且具有良好的稳定性、止水性。

结合工程实际情况，选用F201型静压值桩机，并配备了1台50 t履带吊配合钢板桩的吊运就位。主要施工工艺流程：设备材料进场—场地平整及测量放线—静压值桩机现场拼装—钢板桩吊运就位—螺旋钻引孔及静压植桩—值桩机自行走—下根桩施工—钢板桩合龙—拔桩回收。

基坑开挖完成后，坑內设置2处集水坑，采用2台潜水泵间断抽水即能满足施工要求，止水效果好。统计本项目值桩数据可知，预掘卵石层速率为10 min/m，强风化白云岩层为40 min/m，中风化白云岩层硬度高，速率为80 min/m。总体来说，该方案施工速度快且精度高，预计节约工期20 d。

5结束语

柳州市古镇路大桥主墩位于河滩处， 洪水期来临基础就无法施工。3#与4#主墩墩位处地质环境有明显差异。施工方案的制定既需要考虑工期的要求，又要考虑不同地质带来的影响。

3#承台处为坚硬的中风化白云岩， 4#承台处为透水性强、稳定性差的卵石层。为了使主墩基础对称变形，避免对桥梁结构产生过大的次内力，3#墩基础施工时，采用扩大开挖钻孔范围后回填细砂的方法，为3#墩桩基及承台预留变形空间。

4#承台处通过施工方案优化及方案比选，最终采用钢板桩围堰静压植桩法施工，解决了钢板桩难以在卵石、基岩等坚硬地层中有效使用的问题，确保了基坑的稳定性，克服了卵石层渗水量大的难题。

本项目桥位处水位地质情况复杂，桥梁基础的施工需要灵活变化，因地制宜 ，结合工程的具体情况，制定合理的施工方案。

参考文献

［1］蒙胜益，唐光暹.螺旋钻静压拉森钢板桩施工技术［J］.建筑施工，2018（9）：1509-1510.

［2］赵孟贺，谷明，龙大六，等. 临江透水坚硬地质条件下静压植桩施工技术及应用［J］. 工程技术研究.2022（2）：35-37.

［作者简介］王宜贺（1987—），男，硕士，高级工程师，主要从事市政、公路桥梁设计工作。