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“地下石林”上架桥,绝对是门技术活
时间:2018/7/19 8:55:57 编辑:付德华 李昌伦 来源:一企业

要问逢山开路、遇水架桥的桥梁建设者们,施工中他们最头痛的是什么,最具共性的答案一定是遇到复杂地质情况。

呈黄路,是云南昆明空港经济区联系经济开发区及呈贡新城的重要通道,也是昆明东部产业带的主要通道。但在昆明的一项重点工程——呈黄公路项目施工中,一企业的工程师们就遭遇了“地下石林”。在这里,地下孤石与笋石错综交叉、险象环生。

但历经两年风雨,就在近日,从这个重点工程施工现场传来消息,建设者们克服了罕见的困难,道路预计今年12月底达到通车条件。

混凝土遇上了“无底洞”

“干了近20年的桥梁施工,我还是头一次遇到让人如此头痛的难题!”项目经理张列东回忆道,2016年7月10日,根据工期安排,项目部开始浇筑该工程的第一根桩基混凝土,开始进展非常顺利,但在浇筑至桩顶约2米的位置时,孔桩内的混凝土急遽下降,然后就凭空消失了,“那个时候,浇筑工人和工程技术人员都懵了”。

根据设计,这根桩基只需要浇筑30立方米混凝土,但当天现场竟然浇筑了130立方米。超出的100立方米混凝土哪儿去了?那么大体量的混凝土不可能就这样人间蒸发了吧?

答案是下面可能有空洞。项目部很快请来了多名地质、桥梁方面的专家进行咨询,同时请业主、设计、监理、地勘等单位作了现场踏勘。根据踏勘和地质资料,呈黄路工程所经过的地质带属昆明构造断陷大板桥盆地,广泛分布红黏土,有岩溶发育,是典型的喀斯特地貌。由于基岩垂向节理裂隙发育,地下岩石表面多见有“虫孔状”的溶蚀孔隙,岩溶作用较强烈,所以造成了构造裂隙、溶沟、溶槽、岩溶漏斗等分布密集,为桥梁的基础施工带来了非常大的干扰与隐患。

    用地质雷达探测地下奥妙

对于当时的情形,项目总工程师付德华回顾道:“项目部通过反复实验和技术攻关,结合桩基试验性钻孔及专家咨询意见,确定了一个新的施工方案。”在钻孔成孔进入圆砾、溶洞层后,付德华他们开始回填按1∶4比例混合的片石与红黏土,进行护壁和溶洞填充,并且重复冲孔,将孔壁松散的圆砾层及溶洞填充挤压密实,达到护壁的目的,防止钻孔过程中出现漏浆和孔壁坍塌。

“但回填红黏土和片石重复冲孔也不是万能钥匙。”张列东先容,对于厚度6米及以上的圆砾层、孔径2米及以上的较大溶洞或串珠式岩溶,就必须采用钢护筒跟进法施工,并浇筑C20及以上强度的早强浇筑混凝土进行护壁、封堵和孤石纠偏,以保证桩基施工安全及成孔质量。

当问及在施工过程中遇到的最深溶洞有多深时,付德华如数家珍:“最长的一处有26米,在这样的地质条件下钻孔桩施工,极易出现偏孔、漏浆、塌孔、护筒塌陷,甚至有钻机倾覆的危险。2017年8月,项目部在编号为PXZS38-2的桩基钻孔施工中,就因为多次塌孔导致钻机倾覆。”

为了摸清复杂多变的地质情况,工程人员提前采取了预防处理措施,项目部采用了“桩基逐桩超前钻孔+地质雷达探测”的技术。地质雷达利用超高频电磁波探测地下介质分布,它的基本原理是:发射机通过发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为0.1ns的脉冲电磁波讯号。当这一讯号在岩层中遇到探测目标时,会产生一个反射讯号。直达讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机,放大后由示波器显示出来。根据示波器有无反射讯号,可以判断有无被测目标;根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速,可以大致计算出探测目标的距离。利用地质雷达超高频电磁波,施工人员就可以探测出地下结构及介质的分布情况,准确计算探测目标的距离。同时,为了进一步探明地质情况,查明基桩地面下有无软弱夹层、空洞等不良地质作用,他们还确定了桩基持力层,同步进行超前钻孔。根据不同的地质情况,不断调整施工方法,确保了工程进度、安全和质量。

    技术合力支撑精准施工

为了避免地下空洞造成的混凝土超耗,项目部根据工程特点还引进了简称“灌无忧”的灌注桩超灌管理物联云设备,通过安装在预定标高处的传感器,实现“物与物”的交流,当灌注桩浇灌达到设计标高时,设备会马上提醒停止浇灌,误差可控制在3%以内,避免混凝土超灌浪费。以常规建筑、桩深8至12米、 平均超灌2米的混凝土350至450元/立方米为例,平均每千根桩可节约60—110万元(含混凝土浪费费用、敲桩截桩费用、废料处理费用)。听起来简单,但这里面却有很多技术壁垒,传感器要清晰地分辨出泥浆与混凝土,这需要大量的介质数据支撑,分辨混凝土介质与泥浆介质的区别能力,也是这套系统的核心所在。

工程师们在前期施工中针对项目特点,还采用PDCA循环法——即计划、检查、实行、处理综合措施,并对施工中“人、机、料、法、环”带来的各种因素不断地进行摸索和分析,形成了《岩溶地质降低冲击钻施工混凝土充盈系数》的质量控制成果。

此外,围绕施工过程中开展的桩基岩溶、溶洞、裂隙及涌水处理技术,不同地质冲程孔桩技术,钻孔桩岩溶地质预防偏孔及纠偏处理技术等工艺工法,他们总结出了一整套针对在岩溶地质上桩基施工的处理方法。为此,团队还形成了一项关于“密集区域多层岩溶钻孔桩施工技术研究”的科技成果。

呈黄路北起于机场高速公路大板桥立交,止于空港经济区南部规划范围线,全长约4.485千米,双向6车道。工程沿线需跨越三条专用铁路、两条道路,还要跨越一条宝象河。施工过程中无法形成贯通道路,施工组织难度大。但如今,在众多高新技术的引领下,人们已经可以站在这座一度“卡脖子”的大型公路桥上放眼四望,公路、铁路纵横交错,流线型的桥体已雏形初现。

“等到道路通车的那天,当你驾车飞驰在这里时,你一定想不到自己行驶在一片‘地下石林’之上。”付德华说。

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