賢良華

(廣西長(zhǎng)興工程建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530023)

0 引言

在橋梁工程領(lǐng)域的建設(shè)中，橋梁樁基部分的施工一直都是業(yè)內(nèi)的難點(diǎn)問(wèn)題，尤其是特殊地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工技術(shù)，一直以來(lái)都是學(xué)術(shù)界所研究的重點(diǎn)課題。本文以巖溶地質(zhì)條件為例，分析了在此地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)同類(lèi)地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工技術(shù)研究具有一定的借鑒意義。

1 巖溶地質(zhì)概況

我國(guó)境內(nèi)的巖溶地質(zhì)分布較為集中，多數(shù)位于廣西境內(nèi)，屬典型的喀斯特地貌。此類(lèi)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，由于年代久遠(yuǎn)，長(zhǎng)期積累的各類(lèi)巖溶結(jié)構(gòu)內(nèi)礦物質(zhì)豐富、成分復(fù)雜，因此，常規(guī)的樁基施工技術(shù)不再適用。巖溶地區(qū)蘊(yùn)藏有豐富的喀斯特水資源，地下洞穴中富集石油、天然氣、砂礦以及寶貴的考古資源，這些都為巖溶地質(zhì)條件下的橋梁施工帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。此外，巖溶地質(zhì)條件下的開(kāi)挖等施工會(huì)遇到喀斯特涌水，地面工程建設(shè)中會(huì)遇到工程地基的地面塌陷、水庫(kù)漏水和喀斯特氣爆水庫(kù)地震、壩基溶蝕引起潰壩等情況，這些因素更增加了巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工難度?？傊?，基于巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工過(guò)程，應(yīng)首先對(duì)巖溶地區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘探、研究，最大程度地確保橋梁施工安全[1][2]。

2 樁基確定與鉆孔設(shè)備選取

2.1 樁基確定

由于巖溶地質(zhì)區(qū)域的地下水通常極為豐富，且由于季節(jié)性的變化，地下水位會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，因此巖溶地質(zhì)區(qū)域宜使用端承樁進(jìn)行施工。采用端承樁進(jìn)行施工可以很好地避免樁周土體因巖溶土體密度較低和未填充空洞而引起的土體流失現(xiàn)象，避免周邊巖體承載能力減弱的情況發(fā)生。巖溶的發(fā)育過(guò)程通常不具備特定的規(guī)律性，實(shí)際的入巖高度與所設(shè)計(jì)的高度通常有較大的出入。此時(shí)應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)所采集到的各項(xiàng)參數(shù)、指標(biāo)來(lái)對(duì)端樁的高度進(jìn)行綜合預(yù)判并調(diào)整。如果遇到鉆孔提前入巖的狀況，則應(yīng)按最初的設(shè)計(jì)高度終孔；相反，如果鉆孔推遲入巖，則延長(zhǎng)樁體長(zhǎng)度，直到符合所設(shè)計(jì)的邊界條件為止[3]。此外，在巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工中，如按端承樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，則樁體長(zhǎng)度應(yīng)符合樁端的支撐力要求，并為整體結(jié)構(gòu)安全及樁基補(bǔ)強(qiáng)留出必要的安全冗余度。

2.2 鉆孔設(shè)備選取

基于巖溶地質(zhì)條件的橋梁樁基施工中建議選取沖擊鉆，這是由于在穿越溶體時(shí)，經(jīng)常發(fā)生漏漿的現(xiàn)象，且實(shí)際的漏漿程度與溶洞大小、疏通情況以及洞體內(nèi)的填充物密度直接有關(guān)。在較大溶洞的穿越過(guò)程中，漏漿現(xiàn)象更為嚴(yán)重，進(jìn)而形成塌孔，僅憑回填土進(jìn)行造漿難度很大，需同時(shí)回填部分片石，通過(guò)沖擊錘(60～70 cm)反復(fù)沖擊，并回填片石黏土至平衡狀態(tài)，進(jìn)而使孔壁穩(wěn)定[4][5]。相反，如果采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備成孔時(shí)則容易發(fā)生堵鉆，且片石黏土不能被充分?jǐn)D入溶洞，護(hù)壁堵漏的效果不明顯，因此，本方法較為有效。采用沖擊鉆進(jìn)行樁基施工的流程如圖1所示。

圖1 采用沖擊鉆進(jìn)行樁基施工流程圖

3 常見(jiàn)問(wèn)題與應(yīng)對(duì)措施

3.1 堵鉆的預(yù)防

當(dāng)使用沖擊鉆進(jìn)行施工時(shí)，孔壁經(jīng)常會(huì)因鉆頭劇烈震動(dòng)而破損，使孔壁形成各種不規(guī)則的形狀，包括梅花孔的形成。此外，如果鉆頭磨損嚴(yán)重且沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)焊，則鉆孔的孔徑會(huì)逐漸縮小，導(dǎo)致重復(fù)鉆孔而增加工作量。如果沖程過(guò)大則可能使溶洞頂部被擊穿而發(fā)生堵鉆現(xiàn)象。預(yù)防措施：及時(shí)將鉆頭補(bǔ)焊或更換，用片石再次填入樁孔，可先使用小沖程鉆孔，然后逐漸增加孔徑，直至最后沖程正常時(shí)為止。在對(duì)溶洞頂部進(jìn)行鉆孔時(shí)亦可使用小沖程設(shè)備，但要觀(guān)察鉆頭的旋轉(zhuǎn)情況，在穿越溶洞之后，應(yīng)使黏土片石填在溶洞內(nèi)，而后逐步恢復(fù)正常鉆孔[6][7]。

3.2 埋鉆與處理

埋鉆現(xiàn)象在鉆孔過(guò)程中比較常見(jiàn)且處理過(guò)程較為困難。其原因多數(shù)為孔壁的塌陷所致。巖溶地區(qū)的溶洞頂部通常較薄且埋深位置較淺，過(guò)大的沖程會(huì)導(dǎo)致溶洞頂部直接被擊穿，引起埋鉆、地表塌陷、溶洞塌方等事故。處理方法：視情況將鉆頭及時(shí)提起，并向孔內(nèi)灌漿注水，保持水壓穩(wěn)定，及時(shí)將漏漿位置封堵。在穿越洞體時(shí)，選取小沖程的鉆頭進(jìn)行鉆孔較為合適，以避免溶洞頂部坍塌。應(yīng)注意的問(wèn)題是，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備好拖拉設(shè)施，可隨時(shí)將鉆孔設(shè)備撤出[8][9]。

3.3 混凝土泄漏與處理

混凝土泄漏的原因多數(shù)為泥漿密度小于混凝土的密度所致，這是由于當(dāng)混凝土在水下進(jìn)行灌注時(shí)孔壁側(cè)壓會(huì)增加，對(duì)已形成的孔壁封閉部位造成壓力，最終導(dǎo)致混凝土的泄漏。常見(jiàn)的處理措施為：構(gòu)造孔壁封堵環(huán)，僅在溶洞高度較低時(shí)采用此方法，隨后將片石黏土的混合物填入其中，高度應(yīng)高于溶洞頂部，然后再通過(guò)鉆孔來(lái)增加孔壁的強(qiáng)度與厚度。若溶洞較高且無(wú)填充物時(shí)，則應(yīng)使用鋼護(hù)筒來(lái)跟進(jìn)，且鋼護(hù)筒直徑應(yīng)與所設(shè)計(jì)的樁徑大小相當(dāng)，并逐漸到達(dá)溶洞底部，待位于溶洞底部的圍巖將鋼護(hù)筒緊密連接之后，方可按最初的設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行施工，并依據(jù)計(jì)劃的工序進(jìn)行后續(xù)工程的施工[10][11]。混凝土成分配制數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 混凝土成分配制數(shù)據(jù)表

4 巖溶地質(zhì)條件下樁基施工主要技術(shù)總結(jié)

目前，巖溶地質(zhì)條件下比較成熟的樁基施工技術(shù)有碎石黏土填筑法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法以及壓力注漿法。碎石黏土填筑法主要在卵石層或砂石層發(fā)生漏漿情況時(shí)，將優(yōu)質(zhì)黏土與碎石黏土按比例混合后進(jìn)行填充處理，以減少?zèng)_擊的震動(dòng)影響；鋼護(hù)筒跟進(jìn)法則是在填筑法不能有效封堵漏漿的情況下通過(guò)振錘將鋼護(hù)筒振到溶洞底部，此技術(shù)在高度為3～5 m的溶洞內(nèi)使用較為常見(jiàn)；壓力注漿法多用于施工過(guò)程中發(fā)生的塌陷、漏漿等情況的預(yù)處理，使用此施工技術(shù)的前提條件是洞體內(nèi)砂石等填充物含量豐富，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、處理效果好，而維護(hù)成本高是其不足之處。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工技術(shù)進(jìn)行深入討論，分析在此條件下的橋梁樁基施工對(duì)巖體環(huán)境的參數(shù)要求。對(duì)在巖溶地質(zhì)條件下所進(jìn)行的橋梁樁基施工常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了闡述，如堵鉆、埋鉆以及混凝土泄漏的處理等，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施及應(yīng)對(duì)方案，以此來(lái)保證在巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。本文對(duì)國(guó)內(nèi)同類(lèi)地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工技術(shù)的研究具有一定的借鑒意義。