翼侯高速西白驹一号大桥3号墩桩基开挖施工

郭泽刚 肖建军

(1.山西中交翼侯高速公路有限公司，山西晋城 048000;2.山西省交通规划勘察设计院，山西太原 030000)

0 引言

翼城至侯马高速公路是山西省南部地区通往中原、西北、华北的主要通道之一，起点(K63+046.247)位于翼城县杨家河村，经翼城县、曲沃县、侯马市北、襄汾县，在新绛县龙兴镇乐义村接大运高速公路赵康枢纽(K130+101.842)，路线全长66.792 km。项目区位于山西省临汾盆地东部，勘察区地貌类型划分为3种地貌单元:构造剥蚀基岩山区、黄土丘陵区、冲积倾斜平原区。K70+490处西白驹一号大桥处于基岩山区末端，并向黄土丘陵过渡区，初步设计阶段该桥方案为8-50 m连续T梁桥，随着施工图阶段勘察深度及细度的深入，发现该桥前三跨处于煤矿采空区范围内，3号墩位于采空区边缘，桥型方案调整为 4-50 m简支 T梁 +4-50 m连续T梁。该桥跨越V形山沟，最大桥高51 m，最大墩高44 m，采用桩柱式台、薄壁墩灌注桩基础。其中右幅3号墩承台顺桥向8.6 m，横桥向10 m，承台下6根桩，左右幅共12根桩基。

1 工程地质

该桥位于构造剥蚀基岩山区末端，地形起伏较大，沟谷切割强烈，呈“V”形，关门台侧为泥岩砂岩互层的山体，坡表面全风化，侯马台侧表层5.6 m覆盖Q3黄土，其下为基岩，沟底处基岩上覆盖薄层冲积物。地层以P1x，C3t沉积岩为主，Q2坡洪积物、Q4冲洪积物次之。P1x沉积岩为砂岩、泥岩互层，呈强～微风化，局部全风化，粒状～泥质结构，层理构造，砂、泥岩比例一般为1∶2～1∶3;C3t沉积岩由灰岩、砂岩、泥岩夹煤层组成，比例为1∶1∶4。该段地下水埋藏较深。

该桥关门侧前三跨处于东白驹～西白驹煤矿采空区(K70+100～K70+500)范围内，采空区平均埋深150 m，项目影响范围内的煤矿开采9+10号煤层。采空区沉降变形完成75%，剩余变形量为25%。治理方法为:采用井下巷道砌碹法和全充填压力注浆法进行综合治理。

2 施工前准备

2.1 技术资料分析

鉴于3号墩处于采空区边缘，考虑工期的关系结合对地质资料的初步分析，决定对该墩位桩基先进行人工开挖，同时对开挖过程中的地质情况进行紧密跟踪，判断底层破碎情况对桩基的影响，以便及时决策施工方案。同时对桩基施工图进行研究分析。

2.2 组织计划

施工前对桩基开挖的人工、机械、材料及施工顺序进行详细组织计划设计。基本内容包括:

1)整体桩基工程规模概况;

2)工程地质情况、地形地物影响及水电等周边有利和不利情况的说明;

3)施工方案的确定、工期的计划;

4)具体各工序的施工工艺安排;

5)验收检查方法及安排;

6)人工、机械、材料的配置及保证措施;

7)特殊天气等条件下的应变调整计划;

8)施工安全措施、文明环保措施;

9)质量保证措施、突发情况及其他安排等。特别强调的是制定桩基专项质量控制及安全控制两方面，必须做到定员、定岗、定责。根据实际情况决定先对右幅最不利3-2号基孔开挖，如地质情况良好其他基孔陆续跟进。

3 施工控制

开挖桩基流程如下:

场地平整→测桩定位→开挖桩孔→观察坑壁岩层情况并拍照→护壁混凝土实施→下节开挖、循环至桩底。

1)开始挖孔前，要根据地形条件对场地进行平整，同时注意桩孔标高须高出四周，场地形成一定坡度，周边设置排水沟或积水坑。该桥已设置排水沟引入下游二级公路桥涵处。通过精确测量放线，明显地标出桩基位置，并对照路线方向进行校核。

2)根据设计数据开挖桩孔，同时对岩层情况进行描述，并对采空区侧坑壁照相，如果情况正常，开始浇筑混凝土井圈第一节护壁，第一节护壁可对厚度适当加强，必要时可配钢筋。要求位置、尺寸必须准确，这是继续下挖时精确施工的基础。

3)护壁混凝土采用现场拌合，与其他混凝土工程不同处在于混凝土表面不能光滑，有利于桩基混凝土与侧壁的结合。同时由于孔壁与模板间空间较小，混凝土坍落度可适当加大。该项工程中护壁混凝土标号同桩基，养护24 h后拆模，混凝土强度可达3 MPa以上，可提高施工安全度。

4)桩孔第二节开挖，可用垂球吊线法，精确确定孔位中心。风化岩层采用风镐挖掘、弱风化岩层和较硬基岩采用浅孔松动爆破，孔眼方向根据基岩节理等进行调整，严格控制炸药用量。卷扬机配三角架提升出碴。

5)通风及照明。挖孔深度超过8 m时，用鼓风机连续向孔内送气，风管口要求距孔底2 m左右，孔内照明采用防爆灯泡，灯泡离孔底2 m。特别注意孔内爆破后应先通风排烟，确认安全后方可下井作业。

6)地层变化观察。每次钻孔进尺均要求将岩层地质情况详细记录，且有监理工程师的校核认可，并保存岩样，随时与设计人员交流信息。每个孔内照片统一采用前，后，左，右，底顺序编号。图1～图3为3-2号孔前、后、底三张照片。

图1 顺桥向前部

图2 顺桥向后部

图3 孔底部

经过对地质岩层统计分析，基本与原设计地质资料相符。大体情况为:

1)整体岩层节理发育，裂隙较发育，有贯穿上下岩层的情况，主要因素为地层沉降造成。2)未见大量的地下水，主要是裂隙渗水。不做排水设施。3)孔内未发现明显断层或裂缝特征。经初步分析，原采空区沉降已影响到该桩位，由于处于边缘区，影响幅度小，该桩位可以与采空区治理同时进行，采空区治理后，桩基校核满足要求后，可按照采空区段桥梁方案进行正常施工。综合地质岩层简要情况如表1所示。

表1 综合地质岩层简要情况

桩孔开挖完成后，经过成孔验收合格，就可根据施工组织安排及时下钢筋笼，浇筑桩身混凝土。

4 结语

人工挖孔桩在桥梁桩基施工中被广泛应用，有它一定的优势，施工机械要求低、费用省、地质情况明了，可以对设计进行校核，及时指导施工等。但施工安全问题也突显为首要位置，在施工时根据实际情况，仔细做好安全防护制度，严格要求施工安全操作，专人负责班班交底教育，确保施工质量和人身、机械安全。