一、工程概况 **高速公路XX特大桥,全长 670. 04 m,, 地形平坦, 以 50b斜跨**河,75b斜跨一条省道公路,桥位中心线位于 R = 3 600 m 的圆曲线和缓和曲线上,设有超高。该桥基础采用钻孔灌注桩,设计有摩擦桩和嵌岩桩。下部构造在两岸设肋式桥台,中墩为柱式墩,部分墩设系梁。上部构造在跨越省道公路处为3跨现浇预应力刚构箱梁;以东部分为12孔 20m预应力空心板;以西为16孔20m预应力T梁;此外,在跨河桥和跨公路桥之间因处于直缓过度段,另设3孔不等跨( 6~ 13 m) 钢筋砼板梁桥。

一、工程概况

**高速公路XX特大桥,全长 670. 04 m,, 地形平坦, 以 50b斜跨**河,75b斜跨一条省道公路,桥位中心线位于 R = 3 600 m 的圆曲线和缓和曲线上,设有超高。该桥基础采用钻孔灌注桩,设计有摩擦桩和嵌岩桩。下部构造在两岸设肋式桥台,中墩为柱式墩,部分墩设系梁。上部构造在跨越省道公路处为3跨现浇预应力刚构箱梁;以东部分为12孔 20m预应力空心板;以西为16孔20m预应力T梁;此外,在跨河桥和跨公路桥之间因处于直缓过度段,另设3孔不等跨( 6~ 13 m) 钢筋砼板梁桥。

XX 桥桥位地质情况

该桥位地质条件大致由覆盖层和基岩层两大部分组成。覆盖层为第四系松散沉积层 , 土质变化较大 , 从上至下分别为人工填土、亚粘土、淤泥、淤泥质土、亚粘土、亚砂土、细砂和含砾亚粘土等不同厚度的堆积和沉积物。其中淤泥或淤泥质土厚约 5~ 7 m, 淤泥层及其以下的亚粘土多为饱和状 , 稠度界于软塑和流塑 , 软弱土层总厚度达 9~ 12 m 。该桥位基岩层则为恩平 ) 开平断裂构造带东主干断裂 , 呈隐伏状 , 从桥位通过 , 受其影响 , 桥位基底岩性比较复杂。断层破碎带本身为碎裂岩 , 灰色杂灰黑色灰岩 , 两侧为红色砂砾岩、砂岩、砂页岩和泥岩，各层特征如下 :

（1）全风化砂砾岩、砂岩、砂页岩(K):红褐色。母岩已风化成亚粘土状,硬塑。分布于桥位区局部地段,层厚 1.6-2. 2 m。

（2）强风化砂砾岩、砂岩、砂页岩( K2): 红褐 )黄褐色,岩石裂隙较发育,呈半岩半土状,碎块手可折断,稍硬。层面起伏大,层厚 1. 7-28.3 m。

（3）强风化泥岩( K2):褐红色,半岩半土状,泥质含砾结构,岩芯手捏易碎,稍硬。层面起伏大,层厚3.6-19.7 m。

（4）弱风化砂砾岩、砂岩、砂页岩( K2):红褐 )紫红色,岩芯呈短柱状,锤击可断裂,裂隙发育,岩石较硬,岩面起伏较大,个别钻孔没有钻穿此层。

（5）弱风化泥岩( K2) : 褐红色为主,局部夹有灰色泥质结构,岩芯极破碎,断口呈油脂光泽,硬。

（6）微风化砂砾岩、砂岩、砂页岩( K2):红褐) 紫红色,含砾细粒结构, 层状构造,岩芯多呈短柱状,致密, 硬,锤击声脆,不易击碎,裂隙不发育。岩面起伏变化大。

（7）微风化碎裂岩( K2):以白色为主,夹有灰绿色,裂隙发育,裂隙面有黑色灰质充填,局部有绿泥石现象, 岩石破碎,坚硬。

该桥位地层覆盖层中各层土体天然含水量高,导致软弱土层一般厚达7-9m,在河床及河滩处有时厚达12m。基岩破碎,软弱夹层多,岩面起伏变化大。这些不利因素均对桥梁桩基施工造成极大困难。例如在4#墩位置的设计地质资料与实际补钻地质资料之间差别就很大(2个钻孔的直线距离6m),见下图。特别是在施工初期,由于地质条件过于复杂,地质资料描述不够准确导致终孔判断失误,使桩基施工质量受到严重影响。

XX 桥 4号墩地质资料（单位m)

二、桩基施工过程中出现的问题及处理措施

1.桩基施工过程中出现的问题

（1）对于软弱覆盖层认识不足,钢护筒下达深度不够(约4m),当地缺少高质量粘土,使泥浆质量不高,在施工过程中出现坍孔、扩孔,有时也发生缩孔等现象,使砼用量估算不准确,影响桩体砼质量;

（2）3#、4#墩位处几根桩按设计标高终孔后(嵌岩桩),经抽芯发现,桩底以下微风化砂砾岩持力层厚不足1m,以下为中风化夹层,导致桩底支承力不足;

（3）在17#-21# 墩位处发现桩底设计标高处为极破碎的灰岩及泥灰岩,间或夹有泥炭层,与设计文件中地质资料严重不符,使桩基终孔难以判定。

2.处理措施

（1）对未施工桩基采取逐桩补钻措施,以便逐桩了解地层情况,便于指导桩基准确终孔;正在成孔施工的桩位,按补钻地质资料或新拟定的/ 桩基终孔原则0,由业主的地质工程师、设计代表、桥梁专业监理工程师和施工单位技术主管共同研究确定终孔标高;

（2）对于因地质资料不准确而导致有潜在质量问题的成桩,坚决冲掉,再按补钻地质资料重新钻孔达新确定的基岩深度终孔成桩;

（3）对淤泥或软土层厚度大的桩位,要求施工单位加长钢护筒,调制优质泥浆或在软土层区使用加部分水泥的泥浆护壁,待钻孔穿过软土层后重新换浆等措施,保证桩基不坍孔、扩孔和缩孔;

（4）根据前期施工情况,进一步控制砼拌制质量,严格控制砼灌注工艺,保证施工连续性及桩身砼质量;

（5）对已成桩但存在质量疑问的嵌岩桩,采用小应变和抽芯试验方法,加大检查频率。

3.地质破碎带桩基长度的确定

由于该桥位位于断裂构造带东主干断裂,基底岩层复杂,含有夹层,岩层起伏,微风化基岩岩面变化大,且常夹有强风化砂砾岩夹层,所以造成终孔时对岩层鉴别的误导。为此,拟定了新的桩基终孔原则意见,以指导施工。对桩位有地质钻孔资料控制的桩基,可按钻孔资料确定桩的终孔标高,并确定桩基类别( 嵌岩桩或摩擦桩),施工过程中要详细记录各地质层位的钻(冲)进速度及保留相应层位的岩渣。为了解没有地质钻孔控制的桩基的施工问题,对于0#台-16#墩地段,因岩性和岩面变化相应较小,钻桩过程中各地质层位应详细记录,并取渣样,以此与有钻孔控制的桩基施工的进尺高度及岩渣相比较,同时参照邻近桩的施工要求,作为终孔的依据。钻桩前应明确桩的受力情况,区分支承桩和摩擦桩,对于嵌岩桩地质条件与设计相同时按设计标高终孔,地质条件有变化的要按实际地质条件调整桩长,保证按设计要求嵌岩,桩底持力层厚度不小于3m。摩擦桩的实际地质条件与设计地质资料相同或变化不大的按设计标高予以终孔,地质情况变化较大的应由设计代表重新验算确定桩长,承载力不够需改为嵌岩桩时应由设计代表、业主确定解决。同一盖梁下不能有不同受力类型的桩。对有逐孔地质补钻资料的,可按实际地质条件确定桩类; 对于无地质补钻资料、且实际地质条件与设计资料对比发生变化的情况,以先施工桩的桩类为准。

4.大厚度软基段桩基施工工艺

（1）根据软基性质加长钢护筒,在本桥位最长的护筒达到16m。

（2）对于稠度较大的软塑状淤泥层,护筒长度未穿过淤泥层时,可提高水头差至 1.5m以上,以提高泥浆护壁的作用。

（3）水中桩施工时,施工平台的临时支承桩必须穿过淤泥层进入持力层一定的深度,平台支承力的计算安全系数应大于2,护筒应穿过淤泥层或砂砾层,以防坍孔、进水和漏浆。

（4）采用回旋钻施工,减慢淤泥层钻孔进速,每小时不超过50cm。

（5）改善泥浆质量,钻淤泥层采用专用泥浆,泥浆中掺一定比例水泥,钻完淤泥层后,换掉用于淤泥层的泥浆,采用优质粘土泥浆,保证泥浆护壁质量。

（6）终孔桩后,采用换浆法清孔，并采取措施,在保证钢筋笼焊接质量的前提下,尽可能提高钢筋笼安装速度。

（7）改善砼灌注质量,首批采用料斗吊装砼灌。当达到桩顶部位时,应确保顶部灌注落差大于4m,最后拔管前采用振动器微振,适度提高桩头的砼灌注高度, 及时去除泥浆,提高桩头砼质量。

三、瞬态动力分析的意义及应用

瞬态动力分析展示了桥跨结构各构件受力随时间的变化情况,为结构构件的动态受力分析提供全过程资料。对各构件的瞬态动力响应作详细分析能得到构件的振动频率、阻尼等动力参数。瞬态动力响应分析了结构受力的波动状况以及动力放大情况,这对分析钢管混凝土拱桥的桥跨结构,特别是吊杆、横梁、桥面板等局部构件的疲劳与冲击作用以及相应规范的制定有重要的意义。瞬态动力响应还可应用于动力检测之中,从动力响应状况来分析桥跨结构的损伤位置和损伤的程度。

四、总结

XX特大桥桥位地质条件异常复杂, 经采取以上质量控制措施后,桩基长度变化较大,其中8根桩由嵌岩桩变更为摩擦桩,共有45根桩发生桩长变化,摩擦桩增长81.62 m,嵌岩桩增长281.6m。通过这些处理措施后,桩基施工质量得以可靠保证,经质监部门抽样检测其中的152根桩(分别采用声测、动测、抽芯),检测为A类桩150根占98.7%、B类桩2根占0.13%，没有出现C类桩和不合格桩。结果表明,该桥桩基施工质量控制措施是有效的。