閆寧

摘 要：泰東高速黃河大橋47#主墩樁基礎(chǔ)位于巖溶區(qū)，溶洞分布三至四層不等，最大溶洞高度14米。溶洞內(nèi)充填有裂隙粘土或粉質(zhì)粘土，多為半充填，充填裂隙粘土一般為硬塑狀態(tài)，并夾雜有碎石或塊狀及柱狀巖芯，局部溶洞內(nèi)無充填物。為了保證成樁質(zhì)量，在對較大溶洞處理時，采用了預(yù)注漿及樁底二次注漿的施工工藝。

關(guān)鍵詞：巖溶區(qū)樁基；預(yù)注漿；二次注漿

1 工程簡介

泰東高速公路黃河大橋路線，是國高青蘭線山東境內(nèi)的組成部分，大橋路線總長4.146公里。其中，主橋采用（180+430+180米）三跨、雙塔單索面組合梁斜拉橋。中下塔柱采用單箱單室空心箱形截面，上塔柱采用單箱雙室空心箱形截面，橋塔（含塔座）總高140米。

47#主墩樁基礎(chǔ)位于巖溶區(qū)，樁基直徑Φ2.2m，單根樁長95m，樁基按10×5（橫橋向×順橋向）布置，樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆+沖擊鉆相結(jié)合的成孔工藝。

2 溶洞分布概況及特征

（1）根據(jù)勘察設(shè)計及逐樁鉆探結(jié)果顯示，47#主墩橋位處石灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育嚴(yán)重，溶洞大小不一，溶洞高度1.0～12.7m，溶洞內(nèi)充填有裂隙粘土或粉質(zhì)粘土，多為半充填，充填度為50%～100%，充填裂隙粘土一般為硬塑狀態(tài)，并夾雜有碎石或塊狀及柱狀巖芯，局部溶洞內(nèi)無充填物，鉆探施工時有掉鉆及嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象，且成孔過程中易塌孔。

（2）溶洞分布深度多數(shù)在地表80m以下，溶洞高度多數(shù)大于5m，多數(shù)屬于較大溶洞。

（3）多數(shù)樁孔存在多層溶洞的情況，上下層之間的距離在1-10m不等，施工時短距離內(nèi)將出現(xiàn)多次溶洞處理情況，且上下層溶洞間的連通性不易探明，給溶洞處理增加較大風(fēng)險和難度（見表1）。

3 樁基溶洞處理方案選擇

3.1 溶洞類型判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)樁基溶洞的具體大小、形態(tài)進(jìn)行歸類，選擇針對性的處理方案。溶洞分類（見表2）。

3.2 較大溶洞處理

較大溶洞（洞深大于5m）在47#墩樁基施工中廣泛存在，由于各孔的溶洞尺寸和深度均較大，且不均勻，對工程的質(zhì)量危害較多，處理起來有較大風(fēng)險。處理溶洞前，保證護(hù)筒埋深不小于15m，以防塌孔。

對于該類溶洞采用下述的幾種方法綜合處理：

（1）對于洞內(nèi)充填程度高、連通性差的溶洞，直接利用旋挖鉆鉆孔，待鉆到距離溶洞頂板5m以上時換沖擊鉆繼續(xù)鉆進(jìn)。待沖擊鉆擊穿溶洞頂板時，立即提鉆，同時向樁孔內(nèi)快速補(bǔ)水補(bǔ)漿，提鉆后迅速向孔內(nèi)拋擲粘土、碎石混合料，厚度大于洞高3-5m，待漏漿停止后重新沖孔。

（2）對于洞深大于5m，且洞內(nèi)充填程度差、連通性較好的溶洞，先進(jìn)行預(yù)注漿處理。使溶洞底部得到一定程度的充填，封堵溶洞底部漏漿通道，然后再利用旋挖鉆和沖擊鉆接力成孔。

（3）對溶洞為半充填類或充填層含水量較大的，在灌注樁基砼時容易引起失漿過多或遇水離析等現(xiàn)象。為保證施工質(zhì)量，采用二次注漿工藝進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)樁基缺陷、斷樁等質(zhì)量事故。

4 預(yù)注漿施工工藝

4.1 預(yù)注漿施工

在貼近樁基外徑圓周上鉆孔（孔徑D≥108mm），利用φ=108mm的鋼管做套管，然后灌注套殼料，安裝袖閥管，待套殼料凝固后從袖閥管內(nèi)穿注漿管，自下而上在溶洞位置處注漿，注漿壓力2～3Mpa左右，當(dāng)注漿量明顯變小時，將注漿管提升50cm后再進(jìn)行注漿，直至將樁基施工范圍內(nèi)的溶洞全部填滿。

4.2 施工要點

（1）布孔 根據(jù)橋墩樁基布置和溶洞分布，注漿孔沿樁周均勻布置3個，孔底深度根據(jù)地質(zhì)資料確定。采用優(yōu)質(zhì)稀泥漿護(hù)壁，為了防止塌孔，鉆進(jìn)過程中應(yīng)在上部砂層或塌孔位置設(shè)置跟進(jìn)套管，用φ108mm套管護(hù)孔。

（2）安裝袖閥管、澆注套殼料。鉆孔至設(shè)計深度并采用清水洗孔后，立即將套殼料通過鉆桿泵送至孔底，自下而上灌注套殼料至孔口溢出符合濃度要求的原漿液為止。依次下入按注漿段配備的袖閥花管和芯管，下管時及時向管內(nèi)加入清水，克服孔內(nèi)浮力，順暢下入至孔底。

灌入套殼料，套殼料一般以膨潤土為主，水泥為輔組成，主要用于封閉袖閥管與鉆孔孔壁之間的環(huán)狀空間，防止灌漿時漿液到處流竄，在橡膠套和止?jié){塞的作用下，迫使在灌漿段范圍內(nèi)擠破套殼料（即開環(huán)）而進(jìn)入地層。

套殼料采用粘土和水泥配制，配比為水泥：粘土：水=1：1.5：1.88，漿液比重約為1.5，粘度24-26s。套殼料凝固時間和強(qiáng)度增長速率應(yīng)控制在2-5d內(nèi)可灌漿。套殼料澆注方法：成孔后，將鉆桿下到孔底，用泥漿泵將拌好的套殼料經(jīng)鉆桿注入孔內(nèi)注漿段。

（3）開環(huán)注漿。要待孔口段止?jié){料凝固后才能灌漿，待凝時間控制在2-5天以內(nèi)。灌漿的前期階段，使用稀漿（或清水）加壓開環(huán)。在加壓過程中，一旦出現(xiàn)壓力突降，進(jìn)漿量劇增，表示已經(jīng)“開環(huán)”。開環(huán)后采用雙栓塞芯管，從孔底自下而上進(jìn)行注漿，每排孔眼作為一個灌漿段（溶洞出現(xiàn)位置），其段長為50cm。注漿液采用P.C32.5水泥和水按比例的混合液，二者的比重在滿足灌注和強(qiáng)度要求的前提下進(jìn)行現(xiàn)場配置，注漿壓力控制在2.0MPa以內(nèi)。當(dāng)注漿壓力≥2.0Mpa，吸漿量<2.5L/min，穩(wěn)定時間25 min；或發(fā)生竄漿或漿液漏失嚴(yán)重時，立即停止注漿。

5 二次注漿施工工藝

5.1 注漿管設(shè)置

二次注漿利用鋼筋籠上綁扎注漿管，采用壓漿工藝將溶洞處混凝土不密實的位置進(jìn)行注漿充填，起到彌補(bǔ)樁基局部混凝土缺陷的作用。

注漿管采用樁基聲測管同規(guī)格鋼管，沿鋼筋籠周圈設(shè)置四根。注漿管下口定位在最下層溶洞底標(biāo)高處，每層溶洞處設(shè)置注漿專用管件既能防止灌注水下混凝土?xí)r水泥漿串入注漿管，又能在壓漿時保證漿體順利壓出注漿管。

5.2 水泥漿要求

注漿材料采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=0.8，并適量摻入速凝劑，摻量根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，以縮短混凝土水下凝固時間。

5.3 注漿壓力

在已經(jīng)澆筑的混凝土層中注漿需要較大壓力，在3～5MPa之間。控制漿液的注入量，并且記錄漿液壓力的變化。當(dāng)壓力發(fā)生突變時，應(yīng)停止注漿及時檢查是否發(fā)生異常情況。

5.4 注漿施工控制

二次注漿在樁基灌注后10-48小時完成。樁基砼灌注后，受溶洞影響失漿或離析都會引起砼固化緩慢，在澆筑10小時后，混凝土基本已經(jīng)初凝，此時灌漿對溶洞處進(jìn)行帶壓力充填，及時給溶洞處未能完全初凝的砼補(bǔ)充同等水灰比水泥漿，填補(bǔ)粗骨料之間縫隙，使其密實。

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