武咸公路改造工程灰岩区桩基设计与施工

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1、2012年7月第7期城市道桥与防洪管理施工239武成公路改造工程灰岩区桩基设计与施工卫超，张继明，马中文(1．武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉430015；2．温州市交通规划设计研究院，浙江温州325000)摘要：武咸公路改造工程主线高架桥全长6．9km，其中有2．5km桥梁处于灰岩岩溶发育区。桥梁均采用钻孔灌注桩基础，灰岩区桩基的顺利施工关系到工程整体的进度和通车目标。为此，灰岩区桩基础的设计和施工是整个工程的关键环节。关键词：高架桥；桩基；灰岩区；设计与施工中图分类号：u443．15N文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)07—0239—03啪

2、l175引LI_175(机动乍道)。．6(护1高架桥总体概述11：9_坜背砼1111武咸公路改造工程是武汉是城市总体规划中确。坠翌-定的“三环十三射”路网骨架中的快速路之一，工程

3、=；。L?I≮二=l=。『厂j全长7．5km，采用主线6车道高架桥与6车道地面■门

4、墨毒辅道相结合的方式建设。桥梁标准横断面为26m，≯1f÷-采用大挑臂箱梁断面。因武咸公路为武汉市出行的÷一南大门，武昌区和洪山区重要的交通要道，交通十分I

5、7×1}生盖鳖}．-繁忙。根据业主要求，本工程工期为两年，工期特别_。一∞。。。一

6、’紧张。

7、-。-主线桥梁上部结构型式有预应力混凝土连续箱≤目梁和钢箱梁两种。

8、下部结构采用花瓶型墩柱，墩柱下设置3m高承台，承台下接4根直径为1．6m的_．·-_一L工-．群桩基础。图1桥梁标准横断面图【单位：m)工程全线处于灰岩区域的桥梁约2．5km，共涉及约420根桩基。灰岩区桩基的设计和施工关系到上层覆盖层较厚，覆盖层土主要为杂填土、粉质本工程能否顺利完工。粘土、粉细砂，覆盖层厚度在30m左右。微风化石本工程主线高架桥于2009年8月正式开始施灰岩下单轴抗压强度42．9MPa。工，已经于2011年9月竣工通车。本文就灰岩区的2_2灰岩区地质主要特征桩基设计和施工进行浅谈，也为类似地质情况的桥根据地质勘察报告资料，灰岩区域岩溶地下水梁桩基设计和施工

9、提供一些借鉴。十分发育，岩溶裂隙与溶洞连通，对桩基成孔有很大桥梁标准横断面见图1。影响。同时，灰岩面起伏较大，详勘采用逐墩钻孔，钻孑L见}同率在40％左右。根据要求，地质勘察2灰岩区地质情况概述单位对灰岩区桩基进行逐桩超前钻孔，探明溶洞的2．1灰岩区典型地质情况介绍分布情况。根据超前钻资料，灰岩区地质情况主要根据地质报告，本工程灰岩区主要有两种典型特征为：地质情况：(1)地质水丰富且水位较高，因工程所处区域与(1)桩号K0+560～Kl+080范围长江相隔仅1km多距离，岩溶水与第四系孔隙承上层覆盖层较浅，覆盖层位杂填土、红粘土、粘压水和长江水问水力联系密切，呈互补关系。地下

10、水土。埋深15m以下为微风化灰岩，单轴抗压强度高位的起伏变化，容易导致上层覆盖层水土流失，引起达90MPa。地表塌陷，桩基成孔阶段也容易诱导塌孔。(2)桩号Kl+700～K2+020；K3+570～K4+950；(2)灰岩溶洞发育，溶}同高度从0．4～18．2m高K5+930～K6+220范围不等，呈糖葫芦串珠状。(3)溶洞多为半填充或无填充型，溶洞形状不规收稿日期：2012—02—24则，容易造成塌孔、卡钻等情况。作者简介：卫超(1981一)，男，湖北枣阳人，工程师，从事桥梁设计工作。(4)灰岩强度很高，但岩面起伏很大。240管理施工城市道桥与防洪2012年7月第7期是当桩

11、基穿越溶洞时，桩位处隐伏有溶洞、灰岩裂隙3灰岩区桩基设计极易导致漏浆。因溶洞上直接覆盖层为透水性强的根据结构计算，花瓶墩墩顶单个支座反力粉细砂层，当溶洞顶板岩层被击穿时，若溶洞相互连约为13000kN，横向布置两个支座，墩顶竖向力通导致容积过大，桩基孔内泥浆面将急剧下降，造成N=26000kN。墩顶水平力经制动力、温度力与支座孔壁受力失衡，护壁泥浆卷带粉细砂层迅速流失，导摩阻力比较，制动力和温度力组合大于支窿摩阻力，水致塌孔，严重时造成地面塌陷。平力采用支座摩阻力，F=1080kN。采用群桩计算，单桩最严重的一次是2009年11月24日发生的桩

12、项撮竖向反力P=9080kN，

13、剪力Q=270kN，桩身最W192—4桩基塌孔事故。钻孑L钻进过程中突然出现大弯矩M=600kN·m，桩顶位移25mm，转角0．0005rad。漏浆、钻机下陷，并引发地面塌陷，钻孑L周边地面下桩身位移和转角满足规范要求。根据桩身截面内力，沉，由于地面下沉引起区域主供水管爆裂，施工区域计算得知桩基为竖向承载力控制设计。一片汪洋，白沙洲大道交通一度中断。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG4．3施工阶段设计采取的后续措施D63—2007)第5．3．4条，支承在基岩或嵌人在基岩内由于施工中多次出现问题，