王進(jìn)濤

摘 要：本文以某高速公路8-10標(biāo)段巖溶路段橋梁樁基施工為例，對(duì)樁基施工時(shí)溶洞處理措施進(jìn)行了研究，針對(duì)不同溶洞樁基的類型及其特點(diǎn)，分類提出解決方案和處置措施，供巖溶路段樁基施工參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁；溶洞樁基

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)項(xiàng)目大幅增多。在巖溶發(fā)育路段進(jìn)行橋梁樁基施工時(shí)，因地質(zhì)情況復(fù)雜，施工技術(shù)難度會(huì)顯著增大。為保證巖溶發(fā)育路段樁基施工過(guò)程中不漏漿、不坍孔，保證樁孔順利成孔、成樁并滿足承載力要求，確保橋梁樁基的施工質(zhì)量，必須對(duì)溶洞進(jìn)行有效的處理。

2 工程概況

2.1 溶洞概況

湖南省某高速公路8-10標(biāo)段巖溶發(fā)育，經(jīng)地質(zhì)勘探，溶洞大致可分為4類，分別是空溶洞、多層溶洞、大型溶洞（H>3m）、有填充物溶洞（全填充、半填充）。類型主要以有填充物溶洞為主，其填充物主要有淤泥質(zhì)土、砂礫、碎石、卵石、粘土等。溶洞最大高度27m。

2.2 施工難點(diǎn)

由于地質(zhì)條件較為復(fù)雜，如果采用簡(jiǎn)單的拋填處理，很難達(dá)到預(yù)期的效果，特別是一些高度較大的溶洞和串洞層數(shù)較多的溶洞無(wú)法順利成孔，即使成孔，在后續(xù)的樁身混凝土澆筑中，也會(huì)由于灌注壓力增大導(dǎo)致跑漿，從而形成廢樁或是劣質(zhì)樁。

2.3 溶洞處置原則

為確保該橋梁工程溶洞樁基的整體質(zhì)量，保證施工安全、有序進(jìn)行，施工時(shí)根據(jù)地質(zhì)鉆孔柱狀圖來(lái)判別溶洞地層情況、空洞大小、溶洞填充物情況。根據(jù)不同的溶洞類型制定相應(yīng)的處理方案，采用常規(guī)泥漿護(hù)壁法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)加固法、片石回填法、素混凝土回填法、注漿加固法等不同施工工藝。

3 溶洞分類處置措施

3.1 常規(guī)成孔法

溶洞填充物是可塑或軟塑的亞粘土，洞內(nèi)土質(zhì)和洞外土質(zhì)無(wú)明顯差別，且溶洞不漏水時(shí)，可不考慮溶洞的存在，按正常地質(zhì)情況采用沖擊鉆成孔施工。

3.2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)加固法

對(duì)于大型溶洞（H>3m）、無(wú)填充溶洞、半填沖溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時(shí)，可采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法，一面沖孔，一面接鋼護(hù)筒，并將其壓到或震動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)。施工過(guò)程中，護(hù)筒長(zhǎng)度L按下式確定：L=（ H+h），其中H為溶洞高度，h為溶洞頂至地面再加30cm。護(hù)筒內(nèi)徑大于樁徑10cm，沖擊鉆成孔時(shí)，鉆頭直徑大于護(hù)筒外徑3-5cm，當(dāng)沖擊穿過(guò)溶洞頂部時(shí)反復(fù)提升沖錘，在溶洞頂部厚度范圍上下慢放輕提，至沖錘不明顯受阻時(shí)用放入護(hù)筒并沉至孔底，必要時(shí)用振動(dòng)錘下沉。護(hù)筒到位后鉆頭改為滿足成孔要求的直徑正常鉆進(jìn)。

3.3 片石回填法

當(dāng)溶洞較?。℉<3m）， 無(wú)填充物或半填充時(shí)，可采用片石回填法處理。初始階段先采用正常成孔方法施工，當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時(shí)，反復(fù)投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，回填至溶洞頂板以上1米處。為增大孔壁的自穩(wěn)能力，施工過(guò)程中還可摻入粘土、水泥和鋸末。經(jīng)試驗(yàn)，片石與粘土的比例宜為3：7，摻加水泥時(shí)，其比例為每米100kg，摻加鋸末時(shí)，比例掌握在粘土的10%。施工時(shí)根據(jù)地勘資料，在接近溶洞時(shí)勤觀察、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣來(lái)判斷是否接近巖溶地層，發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)處理。

3.4 素混凝土回填法

采取正常成孔方法施工，當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時(shí)填入低標(biāo)號(hào)混凝土至溶洞頂板以下50cm，回填混凝土達(dá)到強(qiáng)度后繼續(xù)采用沖擊鉆成孔。為盡快提高混凝土強(qiáng)度，節(jié)約施工時(shí)間，可在混凝土中添加一定數(shù)量的早強(qiáng)劑。本法適用于中、小溶洞，有無(wú)填充物均可。施工方法簡(jiǎn)單，但造價(jià)相對(duì)較高。

3.5 注漿加固法

通過(guò)對(duì)照地質(zhì)柱狀圖，對(duì)樁基穿過(guò)的溶洞進(jìn)行注漿填充和加固。多適用于小型（H<1m）或多層溶洞（多層串珠狀小溶洞），也可用于各種有填充物的溶洞，填充效果較好，但造價(jià)較高。首先根據(jù)地質(zhì)資料找出最大溶洞，如溶洞為連通溶洞，只需對(duì)其中最大的溶洞進(jìn)行注漿。注漿壓力和速度經(jīng)試驗(yàn)確定，壓力一般控制在0.5-1.0MPa，注漿速度宜為15-20L/min，使?jié){液滲透到填充物內(nèi)，充分固結(jié)，滲透直徑不小于3.0米，以保證沖鉆成孔時(shí)有足夠的固結(jié)體。注漿時(shí)注漿管必須插入填充物底部，然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度不宜太快，根據(jù)注漿速度確定，將滲透半徑控制在允許范圍內(nèi)。為防止?jié){液流失太遠(yuǎn)造成浪費(fèi)，可采用間歇注漿方式，使得先注入的漿液與砂（或碎石）初步達(dá)到膠結(jié)后再注漿，循環(huán)注漿多次，直至達(dá)到規(guī)定的注漿量和注漿壓力控制值為止。注完一個(gè)孔后，繼續(xù)對(duì)其余孔進(jìn)行注漿，后注漿壓力必須調(diào)高，最后封孔。注漿完成，待溶洞完全填充且強(qiáng)度達(dá)到要求后方可進(jìn)行樁基施工。

4 橋梁樁基溶洞施工流程和技術(shù)

4.1 橋梁樁基溶洞的施工準(zhǔn)備

因施工區(qū)間巖溶發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，需要施工前做好地勘，充分收集地質(zhì)資料，采用一樁一鉆的施工方式，對(duì)每根樁進(jìn)行鉆探測(cè)量，明確樁位下是否存在溶洞以及溶洞的具體情況，最大限度確保樁基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。其次，要做好施工地段的安全防護(hù)措施和物料準(zhǔn)備工作，在地面上鋪設(shè)鋼架網(wǎng)用以放置鉆孔設(shè)備，保證鉆孔設(shè)備運(yùn)行正常；準(zhǔn)備充足的片石、水泥、粘土、鋸末等堵塞料以及泥漿原料。

4.2 鋼護(hù)筒施工

首先，測(cè)量選定開(kāi)孔護(hù)筒位置，將其埋入地下1m深處，并用振動(dòng)打樁機(jī)對(duì)護(hù)筒持續(xù)施加作用力，將護(hù)筒安裝導(dǎo)向架打入至巖層的0.5m深處；其次，用沖擊鉆進(jìn)行持續(xù)的鉆孔作業(yè)，直至其鉆頭距離護(hù)筒0.5m左右時(shí)，打入內(nèi)護(hù)筒；最后，重復(fù)之前的沖擊鉆孔過(guò)程，當(dāng)進(jìn)行到最底層溶洞底面的0.5m處時(shí)，對(duì)護(hù)筒進(jìn)行套箍處理。在整個(gè)施工過(guò)程中，一旦出現(xiàn)漏漿、塌孔等不良工況，需要根據(jù)具體情況及時(shí)分類處理。

4.3 鉆孔

鉆孔時(shí)要嚴(yán)格控制鉆孔泥漿的比重，注意保持孔內(nèi)水頭，同時(shí)要及時(shí)測(cè)量鉆孔垂直度和鉆孔進(jìn)尺。在即將抵達(dá)溶洞位置時(shí)適當(dāng)減慢鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)到溶洞部分后，根據(jù)溶洞類型采取不同的處置方案，進(jìn)行妥善處置后方可繼續(xù)鉆進(jìn)至成孔。

4.4 內(nèi)護(hù)筒切割

內(nèi)護(hù)筒的切割工作應(yīng)該由具備潛水能力的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)施，并在施工人員下水前進(jìn)行反循環(huán)式的清孔處理，確保施工安全。為了最大限度保證施工質(zhì)量和操作順暢，要采用自下而上的切割方法。

4.5 清孔和吊裝鋼筋籠

在內(nèi)護(hù)筒切割完工后，需要即刻跟進(jìn)清孔工作。在孔內(nèi)泥漿清除至比重低于1.1的時(shí)候，就可以進(jìn)行鋼筋籠吊裝施工，采用閃光對(duì)焊或者雙面幫條焊的方法對(duì)鋼筋籠進(jìn)行接長(zhǎng)，并保證接頭面積和接頭距離滿足規(guī)范要求。

4.6 搭建混凝土澆筑平臺(tái)

施工人員應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況搭建混凝土澆筑平臺(tái)，并利用平臺(tái)進(jìn)行導(dǎo)管的氣密性和抗拉試驗(yàn)。導(dǎo)管安裝完成后，保持其下端至孔底的距離在0.3-0.5m。

4.7 灌注水下混凝土

再次測(cè)量孔底的沉淀厚度和泥漿比重，如不滿足要求，則進(jìn)行二次清孔，直至孔底沉淀厚度和泥漿比重符合規(guī)范要求。

在水下混凝土澆筑過(guò)程中，要保證混凝土灌注的連續(xù)、均勻、緩慢，控制坍落度在19-21cm內(nèi)，導(dǎo)管埋置深度在2-6m范圍內(nèi)，可根據(jù)施工實(shí)際需求適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)管埋置深度。

5 結(jié)束語(yǔ)

溶洞不良地質(zhì)對(duì)橋梁樁基的施工質(zhì)量具有重大影響，施工時(shí)必須選擇合適的處置方案，加強(qiáng)施工技術(shù)的改造和升級(jí)，做好施工全過(guò)程質(zhì)量控制，確保施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度，增強(qiáng)橋梁工程的整體運(yùn)行價(jià)值。

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