陳榮林（龍巖市交通基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站，龍巖364000）

巖溶地區(qū)公路橋梁樁基礎(chǔ)施工實(shí)例分析

陳榮林
（龍巖市交通基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站，龍巖364000）

通過結(jié)合巖溶地區(qū)某公路橋梁樁基礎(chǔ)施工實(shí)例，針對巖溶地區(qū)改進(jìn)沖擊鉆孔施工技術(shù)，并對溶洞進(jìn)行水玻璃壓漿預(yù)處理，嚴(yán)格把控鋼筋籠與混凝土灌注施工技術(shù)，以保證對巖溶地區(qū)橋樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。通過工程實(shí)踐證明，本文所論述的施工技術(shù)能有效滿足巖溶地區(qū)公路橋梁樁基礎(chǔ)施工要求。

巖溶地區(qū)公路橋梁樁基礎(chǔ)施工

1 工程概況

某公路橋梁大橋跨越當(dāng)?shù)睾恿鳎L1638m，橋面雙向四車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度100km/h，橋?qū)?5m。該大橋每個(gè)主墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)均為8根上部直徑D3.2m（水下）+下部直徑D2.8m（嵌巖）鉆孔灌注樁基，3個(gè)主墩21#～23#均位于深水區(qū)，其中21#墩處水深20m，22#墩處水深17m，23#墩處水深16m。

2 巖溶地質(zhì)情況分析

該工程地質(zhì)情況較為復(fù)雜，處于巖溶地區(qū)，其覆蓋層厚度為0.6m～2.3m，主要以漂石與卵石為主，基巖主要為中風(fēng)化灰?guī)r，其中巖溶地質(zhì)情況比較突出，通過地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)該區(qū)域溶槽、溶溝及其溶洞遍及，尤其在主橋23#位置巖溶嚴(yán)重發(fā)育，豎間溶洞數(shù)量達(dá)到6個(gè)，最大溶洞高度已達(dá)19m，給樁基礎(chǔ)施工帶來了很大難度。

3 巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工實(shí)例

3.1 巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)流程(見圖2)

圖1 某大橋主跨橋型圖（單位:標(biāo)注單位為cm，標(biāo)高單位為m）

圖2 巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)流程

3.2 溶洞預(yù)處理施工技術(shù)

進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工時(shí)，由于巖溶地區(qū)地質(zhì)的特殊性，容易造成鉆孔時(shí)掉鉆、卡鉆、偏孔、失水的事故的發(fā)生，因此要對探明的溶洞進(jìn)行預(yù)處理，以作為鉆孔時(shí)的圍護(hù)體，以避免鉆孔事故的發(fā)生。當(dāng)前在溶洞預(yù)處理技術(shù)主要有片石黏土填充、高壓灌注砂漿、高壓旋噴水泥凈漿、混凝土填充等技術(shù)，針對本項(xiàng)目溶洞多數(shù)為半填充或全填充上部且填充物不嚴(yán)實(shí)，故選擇主要采用砂漿對該項(xiàng)目溶洞進(jìn)行壓漿填實(shí)，出于工期與處理效果的考慮，加入水玻璃，以加快漿液凝固。水玻璃砂漿灌漿孔采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，其具體灌漿孔布置如圖3所示。

圖3 水玻璃砂漿灌漿孔布置圖

表1 泥漿性能指標(biāo)

由圖3可知，布置了兩個(gè)孔作為灌漿孔，在灌漿時(shí)采用單孔注漿，另一孔作為返渣返水排氣孔。在注漿孔內(nèi)安放鋼套管，與注漿管進(jìn)行連接，灌注水玻璃砂漿，注漿速度控制在15L/min～22L/min，使水玻璃砂漿壓注進(jìn)溶洞，作為沖擊成孔時(shí)的圍護(hù)體。同時(shí)需確保注漿管道深入溶洞底部，并根據(jù)注漿的速度緩緩提升。采用間歇式注漿方式，讓先灌注的漿液初步凝固后，再進(jìn)行注漿，以避免漿液滲透量過大，造成不必要的浪費(fèi)。在還沒有達(dá)到漿壓控制值時(shí)需采用循環(huán)注漿的方式，確保達(dá)到漿壓控制值。

3.3 沖擊鉆孔施工技術(shù)

3.3.1 鉆孔的順序

由于所屬區(qū)域巖溶情況復(fù)雜，并且部分溶洞相互貫通，因此應(yīng)依據(jù)該工程地質(zhì)資料，針對巖溶分布情況進(jìn)行仔細(xì)研究，充分了解各個(gè)樁位溶洞分布情況后，再確定鉆孔順序。在該工程中主要根據(jù)溶洞數(shù)量及其大小、巖面高低、巖溶裂縫走勢等地質(zhì)情況來決定鉆孔順序，安排原則是由多到少、由大到小、由深到淺，有利于及時(shí)封閉溶洞，阻斷通道。

如在鉆進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與既有地質(zhì)資料存在較大差異時(shí)，要及時(shí)通知建設(shè)單位，由建設(shè)單位組織監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)各單位進(jìn)行會談，對原有方案實(shí)施的問題進(jìn)行探討與解決。如地質(zhì)情況差異過大時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，補(bǔ)勘完成后，再針對新的地質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)的變更。3.3.2鉆孔泥漿的選用

該工程采用PHP優(yōu)質(zhì)的膨潤土化學(xué)泥漿作為鉆孔泥漿，具有高粘度、不分散與低固相的優(yōu)良特性，其主要由PHP（聚丙烯酞胺）、Na2C03（堿）、CMC（輕甲基纖維素）及其膨脹土等原材料組成。在進(jìn)行溶洞樁基施工時(shí)，可根據(jù)施工情況適當(dāng)增加泥漿密度。為確保泥漿的優(yōu)質(zhì)性，當(dāng)優(yōu)質(zhì)粘土短缺時(shí)，應(yīng)用適當(dāng)?shù)乃?、燒堿進(jìn)行代替，以確保泥漿的膠體率與懸浮能力，其配合比為燒堿∶水泥∶黃土=0.4∶0.2∶1，其具體泥漿性能指標(biāo)如下表1。鉆進(jìn)過程中，可采用泥漿分離器進(jìn)行泥漿處理。當(dāng)鋼護(hù)筒跟進(jìn)后，要將鉆孔位的場地進(jìn)行硬化，并做好排水溝與截水溝。

3.3.3 開孔時(shí)護(hù)筒跟進(jìn)至穩(wěn)定層

對于嵌巖樁結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常沒有考慮補(bǔ)救措施，為了確保樁基100%的成功率，同時(shí)由于該工程樁基溶腔較大，并且覆蓋層不穩(wěn)定，在進(jìn)行開孔時(shí)采用護(hù)筒跟進(jìn)進(jìn)到穩(wěn)定層，可避免溶洞或裂縫漏漿造成塌孔、護(hù)筒擠壓等鉆孔事故，并可有效保護(hù)孔壁，防止塌陷及成孔墻坍塌。

針對如23#墩的基樁溶腔大且覆蓋層厚的情況，要將鋼護(hù)筒跟進(jìn)到巖面以下3m的穩(wěn)定層。利用3m高，直徑為樁徑+50cm的護(hù)筒進(jìn)行跟進(jìn)開孔。并采用大一級的鉆頭鉆孔到巖面3m以下，采用直徑2m的護(hù)筒跟進(jìn)到孔底。如3m范圍內(nèi)存在溶洞，則應(yīng)利用黏土與片石進(jìn)行填充，再將鉆頭改為正常直徑后進(jìn)行鉆孔。其護(hù)筒跟進(jìn)流程如下圖4所示。

3.3.4 鉆進(jìn)

該工程采用鉆機(jī)正循環(huán)鉆孔，利用泵吸進(jìn)行反循環(huán)清孔，由于成孔較深，因此選用12t的卷揚(yáng)機(jī)，采用Φ32的鋼絲繩。成孔位置巖石強(qiáng)度高，鉆頭重量確保在6t以上，連續(xù)梁墩位配置4～6臺鉆機(jī)進(jìn)行同步鉆進(jìn)，一般墩位配置2臺鉆機(jī)進(jìn)行同步鉆進(jìn)。首先采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)清理覆蓋層，在到達(dá)護(hù)筒底口再改由沖擊鉆，在進(jìn)入巖層后，根據(jù)巖石硬度情況對沖程進(jìn)行調(diào)整，如巖石強(qiáng)度低，則沖程可略高；如巖石強(qiáng)度高，則沖程應(yīng)略低。

雖然先行對溶洞進(jìn)行了預(yù)處理，但由于工程樁基深，部分壓漿孔孔底位置可能具有一定偏位，同時(shí)由該地區(qū)巖溶地質(zhì)情況復(fù)雜，少數(shù)溶洞可能仍舊未達(dá)到預(yù)期處理效果。故當(dāng)鉆頭將要鉆進(jìn)溶洞部位時(shí)，要減少沖程，防止空錘，以便了解溶洞預(yù)處理效果，避免因?yàn)槿芏刺幚硇Ч焕硐朐斐煽ㄣ@甚至掉鉆。并要結(jié)合預(yù)處理施工記錄及其地質(zhì)資料，在鉆進(jìn)過程中進(jìn)行觀察孔口液面，一旦發(fā)現(xiàn)漏水，溶洞頂打穿，要立刻補(bǔ)水，并快速拋填足夠的片石黏土填充、封堵，等待液面穩(wěn)定后在繼續(xù)進(jìn)行沖擊鉆孔。

圖4 護(hù)筒跟進(jìn)示意圖

當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)小型溶洞出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)，要立即填充黏土與片石，并在補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿后再進(jìn)行復(fù)鉆。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)大型溶洞出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)填充黏土與片石處理后達(dá)不到施工要求，應(yīng)及時(shí)采用低標(biāo)號混凝土進(jìn)行填充，如仍舊達(dá)不到要求，則采取水玻璃雙液注漿或水泥壓漿方式進(jìn)行處理。

鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，要及時(shí)清渣與換漿，在鉆孔深度在60m內(nèi)時(shí)，可采用泥漿泵進(jìn)行正循環(huán)換漿，鉆孔深度超過60m后應(yīng)采取泵吸進(jìn)行反循環(huán)，從而加快清渣換漿速度。

在鉆進(jìn)時(shí)要及時(shí)對樁中心、主繩之間的偏差度與垂直度進(jìn)行測量，鉆進(jìn)過程中孔位的偏差度應(yīng)控制在10mm，垂直度偏差不應(yīng)超過1%，從而確保成孔質(zhì)量。

3.4 鋼筋籠施工技術(shù)

當(dāng)前鋼筋籠施工技術(shù)主要采用卡板成型法、支架成型法、臺座長線法等，由于該工程鋼筋籠長度長、直徑大、豎直度控制難大、變截面連接工藝要求高等實(shí)際情況，結(jié)合工程成本考慮，最終選擇的施工精度高且成本較為低的臺座長線法進(jìn)行鋼筋籠制作。

在鋼筋籠預(yù)制場安裝由加勁筋與圓弧鋼板骨架構(gòu)成的胎模（如下圖5所示），骨架參照鋼筋籠半徑采用1cm厚度的鋼板加工而成，中間設(shè)置有5道2cm厚度鋼板的加勁肋。其中加勁箍和胎模間距保持一致，沿鋼筋籠縱向間隔2m布置一道。

采用龍門吊進(jìn)行鋼筋籠的吊裝，吊裝到位后，在上端加勁箍的位置穿入型鋼，以臨時(shí)固定鋼筋籠，從而便于鋼筋籠對接，在鋼筋籠下放時(shí)應(yīng)根據(jù)護(hù)樁來調(diào)整樁基中心和鋼筋籠中心的重疊，確保其一致性，從而確保鋼筋籠豎直度誤差在1%以內(nèi)。

3.5 混凝土灌注施工技術(shù)

混凝土原材料需根據(jù)設(shè)計(jì)要求與規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，通過混凝土拌合站進(jìn)行集中拌制，并按照試驗(yàn)人員對配合比的要求控制混凝土拌制質(zhì)量，再由砼運(yùn)輸車運(yùn)止施工平臺附近，采用高壓輸送泵輸送至樁位進(jìn)行灌注，施工人員要根據(jù)運(yùn)輸距離、氣候等因素調(diào)整砼塌落度，以確保施工現(xiàn)場砼塌落度滿足工程要求。

在進(jìn)行樁混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)要確保初凝時(shí)間滿足施工要求，避免初灌混凝土在灌注完成之前不發(fā)生初凝現(xiàn)象，樁基利用泵吸反循環(huán)方式清孔，泥漿達(dá)標(biāo)后馬上進(jìn)行灌注。

圖5 臺座長線法胎模示意圖

圖6 樁底取芯檢測情況圖

利用垂直導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注，初灌采用隔水栓方法進(jìn)行，其灌注量不少于設(shè)計(jì)要求的15.1m3，確保導(dǎo)管深埋不小于1.5m?；炷凉嘧⒁B續(xù)，確保在初凝前完成整樁灌注，如遇特殊情況，加入緩凝高效減水劑延長初凝時(shí)間?；炷撩娼咏摻罨\底時(shí)，需放慢灌注速度，并將導(dǎo)管深埋，當(dāng)混凝土面超過鋼筋籠底部4m時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)管緩提升，防止樁內(nèi)形成空洞。同時(shí)在進(jìn)行混凝土灌注時(shí)應(yīng)保留混凝土試件，待試件養(yǎng)護(hù)完成后送至試驗(yàn)室進(jìn)行強(qiáng)度檢測。

在混凝土灌注過程中，孔內(nèi)溢出泥漿要進(jìn)行引流，并利用泥漿泵輸送至岸邊的泥漿處理池，避免對環(huán)境造成污染。

4 結(jié)語

該巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工中，采用上述施工技術(shù)，經(jīng)質(zhì)檢部門樁基樁底抽芯芯樣檢驗(yàn)后，樁基質(zhì)量全部優(yōu)良，其中I類樁比例達(dá)90%以上，且所有樁基礎(chǔ)樁底沉渣經(jīng)抽芯顯示為0cm沉渣（見圖6），取得了良好的施工效果。通過該工程實(shí)踐證明，本文所述的公路橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)完全能滿足巖溶地區(qū)施工要求，可為其他類似橋梁樁基礎(chǔ)施工提供借鑒與指導(dǎo)。

[1]薛文勛.巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工探討[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015，（05）∶207-208.

[2]龍勍.巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2013，（08）∶212-213.

[3]高宏偉.巖溶橋梁嵌巖樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)[J].交通科技，2012，（02）∶48-50.

[4]李文.橋梁深水基礎(chǔ)施工方案的探討[J].公路，2011，（04）∶50-52.