李建輝

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州?510620）

0 引 言

廣梧高速公路河口至雙風(fēng)段是國家重點(diǎn)公路規(guī)劃第十八橫向路線廣東省廣州至云南昆明的一段。它串連了廣肇高速公路、國道G324線、省道S368線和羅定支線，它的建成可改善廣東省西部山區(qū)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)廣東省西部城鎮(zhèn)與珠江三角洲的聯(lián)系；加強(qiáng)廣東省與廣西、云南、貴州的運(yùn)輸往來，促進(jìn)“泛珠江三角洲”經(jīng)濟(jì)發(fā)展，完善廣東省高速公路網(wǎng)具有重要意義。本項(xiàng)目地處山嶺重丘區(qū)，地形地質(zhì)條件十分復(fù)雜，沖溝發(fā)育，主要的不良地質(zhì)有煤系地層、巖溶、崩塌、滑坡和采空區(qū)等，特殊巖土有軟土、高液限土和紅粘土，并穿越多條斷裂構(gòu)造帶。在鉆孔灌注樁施工中，會(huì)因當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況復(fù)雜多變，且溶系發(fā)達(dá)，給鉆孔施工帶來一大難題，如何在施工中實(shí)施對(duì)樁基質(zhì)量的有效控制顯得尤為重要。本文結(jié)合五里頂高架橋的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何根據(jù)工程特性選擇合適的施工方法，保證樁基的質(zhì)量作了初步探討，希望在同類的工程施工中提供參考。

1 工程概況及地質(zhì)情況

1.1 工程概況

五里頂高架橋地處山地丘陵，橫跨山間洼地區(qū)，橋位兩端地形略為起伏，橫跨縣道X464，地面標(biāo)高約76.0～90.0 m。本橋中心樁號(hào)為K48+683.3，跨徑組合15×25 m，分兩幅修建，其中左幅第5跨至第15跨橋處于合流漸變變寬段范圍內(nèi)。（1）上部結(jié)構(gòu)采用5×25 m+5×25 m+5×25 m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁，梁高1.4 m。右幅橋梁寬度均為15.75 m，橫向布置5片梁；左幅橋變化寬度為15.75～19.06 m，通過預(yù)制梁的寬度、梁數(shù)及濕接縫寬度的變化來調(diào)整，其中第一聯(lián)和第二聯(lián)橫向布置5片梁，第三聯(lián)橫向布置6片梁。（2）下部結(jié)構(gòu)橋位地層由第四系覆蓋層、泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組白云質(zhì)灰?guī)r及其風(fēng)化層組成。鉆孔SF-BQZK10、13、14、16已揭示溶洞，橋位區(qū)內(nèi)弱、微風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r層夾多處土洞、溶洞，巖溶較發(fā)育。土洞空間分布及分布深度具有一定的隨機(jī)性，大多數(shù)有填充物，填充物以泥質(zhì)及砂礫等為主，主要發(fā)育于弱、微風(fēng)化層中。樁基共計(jì)89根。樁間設(shè)置系梁，樁基按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁基礎(chǔ)為直徑D130 cm鉆孔灌注樁。橋墩采用雙柱墩和三柱墩，橋臺(tái)采用肋式橋臺(tái)。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)該橋樁基逐樁地質(zhì)鉆孔資料及管波探測資料的地質(zhì)情況可見，部分樁基都有溶洞，多數(shù)為串珠狀，有充填物的，也有空洞的，而且有些墩臺(tái)的幾個(gè)樁基均有溶洞出現(xiàn)，根據(jù)其標(biāo)高推算這些溶洞都是串珠相連的，有些樁基雖然沒有溶洞，但巖石裂縫發(fā)育，巖石半邊溶蝕、巖芯呈碎塊狀。其由上而下的地質(zhì)情況是耕植土、亞粘土、砂礫、弱風(fēng)化灰，巖裂隙節(jié)理發(fā)育、巖芯呈碎狀、短柱狀、微風(fēng)化灰?guī)r，發(fā)現(xiàn)溶(土)洞較多，多數(shù)為串珠狀，大小不一。整體地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)橋梁樁基礎(chǔ)施工帶來很大的困難。

2 溶洞處理措施

2.1 溶洞特征及分類

根據(jù)該橋樁基逐樁地質(zhì)鉆孔資料及管波探測資料，對(duì)溶洞做出判斷和分類，在鉆孔過程中采取具有針對(duì)性的措施。溶洞類型及分類見表1。

表1 溶洞類型及分類

2.2 溶洞樁基逐樁處理方案

根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料及管波解釋成果報(bào)告，結(jié)合標(biāo)段樁基工程現(xiàn)場實(shí)際情況，確定溶洞樁基成孔方法。項(xiàng)目部對(duì)溶洞樁基制定了逐樁處理方案，處理方案原則如下：

方案一：當(dāng)溶洞的高度在H≤3 m時(shí)，施工到溶洞部位時(shí)可采用拋填片石及粘土塊，拋填片石與粘土比例為1∶1，高度為H+2 m時(shí)，采用沖擊鉆成孔，放慢鉆進(jìn)速度，沖程控制在1 m左右，擠壓充填溶洞空隙及護(hù)壁，穿過溶洞范圍2 m后可以按正常鉆進(jìn)速度鉆進(jìn)，沖程可采用2 m。在施工過程中隨時(shí)對(duì)孔徑及深度進(jìn)行檢查，如出現(xiàn)水頭降低、縮徑及坍孔現(xiàn)象，可重新按上述方法進(jìn)行處理，同時(shí)泥漿比重控制在1.4～1.6為宜。清孔時(shí)防止坍孔，可在鋼筋籠吊裝后進(jìn)行二次清孔，清孔完成后立即灌注混凝土；當(dāng)溶洞高度在3 m＜H≤5 m有充填物的溶洞，可按上述方法進(jìn)行溶洞處理。

方案二：當(dāng)溶洞高度在3 m＜H≤5 m無充填物或半填充的溶洞，如出現(xiàn)的位置在表層土3 m左右時(shí)，可采用鋼護(hù)筒加長成孔穿越溶洞區(qū)，同時(shí)拋填片石與粘土。施工中沖程控制在1 m，鉆進(jìn)速度放慢，穿過溶洞后可正常鉆進(jìn)。

方案三：當(dāng)溶洞高度H＞5 m和串層溶洞及相鄰樁基之間有可能連通的溶洞時(shí)，采用套內(nèi)護(hù)筒法施工，即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的方法進(jìn)行施工。內(nèi)護(hù)筒長度L=h+2 m(h為多層溶洞高)內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm左右，外徑應(yīng)小于外護(hù)筒內(nèi)徑5 cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒外徑比上層內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑小3～5 cm，內(nèi)護(hù)筒長度的確定護(hù)筒長度L＝h＋2 m（h為多層溶洞高度）；采用預(yù)先壓入M7.5﹟砂漿的方法進(jìn)行處理 (壓力控制在2～4 MPa)；預(yù)先填充改善溶洞部位地質(zhì)狀況，充填孔隙或裂隙，采用小沖程鉆孔速度控制。

2.3 溶洞樁基逐樁處理措施

（1）對(duì)逐樁地質(zhì)鉆孔資料進(jìn)行研究，準(zhǔn)確推斷每根樁基溶洞出現(xiàn)的位置、大小、有無充填物、巖石有無裂隙。針對(duì)每根樁基溶洞的特點(diǎn)，制定切實(shí)可行的溶洞處理方案，在鉆進(jìn)過程中應(yīng)勤取鉆渣，以判斷地質(zhì)變化的情況與設(shè)計(jì)是否相符合，并做好鉆孔記錄。

（2）提前準(zhǔn)備充足處理溶洞的材料及設(shè)備，如片石、粘性土、水泥及鋼護(hù)筒等。

（3）提鉆速度不宜過快過猛，應(yīng)根據(jù)鉆孔的進(jìn)尺情況，在接近溶洞頂板時(shí)，觀測護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，為防止在溶洞頂部或經(jīng)過溶洞時(shí)樁錘損壞，沖程長度應(yīng)小于1 m。擊穿洞頂后，沖錘的沖程采用小沖程60～80 cm，一旦泥漿面下降，應(yīng)迅速補(bǔ)水然后根據(jù)溶洞的大小按1∶1的比例回填粘土和片石，進(jìn)行沖砸堵漏。只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后，才能正常鉆進(jìn)。如此反復(fù)使鉆孔順利穿越溶洞。

（4）沖破頂板或溶牙，鉆孔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)少量漏漿，在補(bǔ)充泥漿的同時(shí)提起沖錘，拋填片石、粘性土，待孔內(nèi)泥漿穩(wěn)定之后，恢復(fù)沖孔。

（5）對(duì)于空溶洞或半充填的溶洞，在擊穿洞頂之前，要有專人密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化。對(duì)于溶洞內(nèi)充填物為軟弱粘性土或淤泥的溶洞，進(jìn)入溶洞后也應(yīng)向孔內(nèi)投入粘土、片石混合物（比例1∶1），沖砸固壁；當(dāng)為砂層、卵石層時(shí)還應(yīng)提高泥漿的粘度和相對(duì)密度，宜改用50～60 cm的小沖程。只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)，如此反復(fù)使用鉆孔順利穿過溶洞。

（6）沖擊鉆成孔過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)巖面傾斜，簡單處理是拋填質(zhì)地堅(jiān)硬的小片石將巖面找平，以小沖程沖進(jìn)以免造成斜孔、卡鉆，但如果孔位巖面傾斜度較大，或一半巖、一半土的情況，則直接灌注混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，重新鉆進(jìn)。

（7）在鉆進(jìn)過程中如果偏孔不大，采用及時(shí)回填質(zhì)硬、塊大的片石后進(jìn)行沖進(jìn)，同時(shí)降低每次提錘高度和鉆進(jìn)頻率，提錘高度以40～60 cm為宜。待偏孔修正后，再按正常鉆進(jìn)。

（8）對(duì)單層或多層淺溶洞在沒有要求下鋼護(hù)筒的情況下，為防止其不與相鄰空竄孔或成孔后形成有葫蘆狀，在溶洞范圍必要時(shí)可拋填片石與灌注C30標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行填充，等混凝土終凝后再鉆。

（9）溶洞較大時(shí)，一般采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)穿過的方法，從而在溶洞中形成一個(gè)柱體承受荷載，但此施工方法難度大。如果洞穴底部傾角過大或存在潛流等，護(hù)筒封閉困難。另外洞深對(duì)鋼護(hù)筒跟進(jìn)的垂直度難以控制、用鋼量大造成費(fèi)用較高。

（10）溶洞較小時(shí)，或者采用低標(biāo)號(hào)混凝土回填，將整個(gè)洞穴封閉，或者采用砂漿及石塊進(jìn)行回填，或者土石混合料（土石比在1∶1左右，但具體要視情況定，也可加部分水泥）回填。

2.4 工程應(yīng)用及樁檢結(jié)果

在施工中結(jié)合樁基工程現(xiàn)場實(shí)際情況，確定溶洞樁基成孔方法，制定逐樁樁基溶洞處理方案見表2。由表2中可知，經(jīng)過采取相應(yīng)的技術(shù)措施，取得了預(yù)期效果，無論其聲測還是動(dòng)測結(jié)果，全部達(dá)到Ⅰ、Ⅱ類樁的要求，樁基合格率為100%。

3 結(jié)語

在溶洞地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基施工是比較困難的，做好超前鉆探,掌握逐樁地質(zhì)情況。在施工中實(shí)施對(duì)樁基質(zhì)量的有效控制顯得尤為重要。

表2 橋梁樁基地質(zhì)勘察溶洞處理方案及樁檢結(jié)果

（1）技術(shù)人員應(yīng)全過程監(jiān)控溶洞處理過程，同時(shí)鉆進(jìn)速度放慢、沖程減小，并在鉆進(jìn)過程中每隔2 h提鉆一次，防止出現(xiàn)塌孔、斜孔、縮孔及埋鉆等現(xiàn)象。

（2）有溶洞的樁基成孔灌注水下混凝土?xí)r，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土的壓力把已形成的護(hù)壁破壞，混凝土漿漏入溶洞的情況。因此，在施工中，溶洞頂板沖透并在洞內(nèi)形成封閉護(hù)壁后，再拋填片石、粘土、水泥等充填物，并超過溶洞頂板高度，進(jìn)行復(fù)打，重新沖擊形成強(qiáng)度更好、厚度更大、穩(wěn)定性更好的護(hù)壁。

[1]JTJ 041—2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].2000.

[2]肖劍秋.淺談巖溶發(fā)育地區(qū)大孔徑深水樁基礎(chǔ)施工 [J].公路,2009(7):109-114.