史向陽

摘要：溶洞樁基處理是巖溶區(qū)樁基的質量保證，結合以往施工經(jīng)驗、實際地質勘探，及取得的效果，總結出幾種處治便捷、效果顯著、成本較低、保證成樁質量的處理措施，有效縮短施工周期、確保施工質量、節(jié)約成本、避免施工風險等優(yōu)點，本文結合仁博TJ20標巖溶區(qū)樁基施工中的應用進行簡要總結。

關鍵詞：巖溶區(qū)；樁基處治；施工方法

1 工程概況

1）新莊大橋位于廣東省惠州市龍門縣平陵鎮(zhèn)小塘村附近，路線在K420+200段斜跨S244省道。分左右幅設計，左幅橋梁中心樁號為K420+300.5，設計起訖樁號：K420+068.00-K420+533.00，全長465m，樁徑1.2m樁基共計4根，樁徑1.5m樁基共計24根，樁徑1.6m樁基共計32根，樁徑1.8m樁基共計24根，合計84根。

2）新莊大橋與省道S244夾角為36°，其中左幅Z8-2樁基坐標（N）2619635.676（E）503294.506；設計樁長：25m；設計樁徑：Φ1.6m；孔深：26.9m，該樁位無地質柱狀圖，參考XZZQZK8，地質情況為深度0-6米為粉質粘土，6-6.2米為強風化灰?guī)r，6.2-13.3米為全充填溶洞，13.3-13.8米為強風化灰?guī)r，13.8-21.6米為全充填溶洞，21.6-31米為強風化灰?guī)r，31-41.5米為中風化灰?guī)r。

該橋梁處于灰?guī)r地區(qū)，巖溶較為發(fā)育，橋位區(qū)內地層夾多處土洞、溶洞，溶洞分布空間及深度具有一定的隨機性，巖面埋深不一，強度不均勻，地質情況變化較大。作為地下隱蔽工程，在橋梁樁基礎施工中，遇到溶洞給施工帶來很大困難，如處理方法不當，往往會造成掉鉆、卡錘、埋錘、漏漿、塌孔、斷樁等事故發(fā)生，甚至會影響橋梁結構安全。

2 方案比選

根據(jù)溶洞發(fā)育特點、發(fā)育程度、連通情況，擬采用常規(guī)施工法回填片石粘土法、鋼護筒護壁法、預壓漿填充法或后壓漿填充法，另外根據(jù)樁基溶洞施工經(jīng)驗采用水泥粘土混合法、粘土包裹回填法、鉆機底座加固法等措施，具體采用如下：

2.1 鋼護筒淺層下放、走管加固法

對覆蓋層存在軟弱層、松散砂層的情況，均采用鋼護筒（厚度不小于8mm，直徑大于設計樁徑20-40cm）穿過軟弱層、松散砂層，若有塌孔現(xiàn)象，須沿鉆機走管方向或相鄰樁基中部位置施工一條條形底座，底座尺寸不小于預估塌孔范圍，且上下位置各放置一層不小于16的鋼筋網(wǎng)片并預埋鋼筋與鋼護筒連接，若塌孔現(xiàn)象嚴重，必須將孔用粘土填滿，護筒四周大開挖用鋼筋混凝土灌注密實，禁止采用石塊或粘土填塞。

2.2 加大泥漿比重法

對漏漿深度5m以內或裂隙的情況，現(xiàn)場施工人員事先熟悉該樁位鉆探資料，當進尺達到不良區(qū)段時，嚴密監(jiān)控孔內水位，當發(fā)現(xiàn)水位出現(xiàn)下降時。判斷是裂隙還是溶洞。當為裂隙時，水位下降較緩，這時提鉆2-3m，同時向孔內投入粘土塊和少量水泥，調整泥漿稠度至1.30-1.40之間。當水位下降較大時，可補入泥漿保證孔內水位壓力。待孔內水位穩(wěn)定后，繼續(xù)鉆進。

2.3 拋填片石黏土法

遇無填充溶洞的情況，一般采用回填3：1片石黏土法施工，通過拋填片石、黏土擠密填筑溶洞，形成泥漿護壁，回填高度高于溶洞高度50%以上且不小于2m，亦可采用編織袋裝黏土進行拋填，每拋填1m高度再回填1m松散黏土并夯實，直至回填至預計回填高度，沖程控制在30cm左右。

2.4 拋填片石水泥法

遇全填充溶洞（碎石狀），該類型溶洞極易出現(xiàn)“微進尺微漏漿”或在同一高程反復出現(xiàn)漏漿，可采用3：1水泥片石進行處理；遇全填充溶洞（黏土、淤泥層），該類型溶洞若不出現(xiàn)漏漿也必須回填3：1片石粘土，防止存在淤泥層護壁對混凝土灌注及樁身質量造成影響。

2.5 回填水泥黏土法

遇半填充溶洞可將5：1黏土水泥機械拌合為5-30cm不規(guī)則塊狀進行回填，以達到封堵溶洞和加固護壁的作用。

2.6 鋼護筒跟進法

對單個溶洞高度大于6m的樁基，且溶洞內為半填充或空洞，一般采用護筒跟進法或雙護筒跟進法，外層鋼護筒穿過軟弱層和松散砂層，防止塌孔，內層鋼護筒穿過溶洞。為保證鋼護筒的強度和剛度，每隔2m，設置加強鋼板箍。

2.7 壓漿充填法

部分樁基為避免穿越土洞、溶洞，在滿足設計圖紙及相關文件要求的前提下，可采用先在其上成樁，然后壓漿充填的處理方式。

2.8 預壓漿法

對特大溶洞，不同基礎之間可能存在溶洞連通且覆蓋層較弱的情況，一般采用預壓漿處理方案，減輕不同樁基施工之間的影響，確保安全。

2.9 逐洞處理法

遇串珠式溶洞結合以上處理措施逐個進行處理，施工時若中間位置漏漿，比如施工至46m位置漏漿后，因護壁不穩(wěn)定或漏漿過大導致21m位置處溶洞再次漏漿，可采用黏土回填至21m處下導管灌注水下混凝土進行封堵中部位置溶洞。

根據(jù)設計圖紙及逐樁探地質資料，如樁基存在單層較大溶洞，回填片石+黏土或混凝土封堵不能有效處理的樁基溶洞時，采用單層鋼護筒跟進的施工方法處理溶洞。對于糖葫蘆串珠狀的溶洞，回填片石+黏土或混凝土封堵不能有效處理的樁基溶洞，采用雙層鋼護筒或多層鋼護筒的施工方法處理溶洞。

3 巖溶區(qū)樁基處理施工

3.1 準備工作

1）護筒直徑大于設計樁徑20-40cm、埋置深度不小于2m，且高出原地面至少30cm；

2）樁位復測、護筒頂標高復測及十字護樁設置并固定；

3）錘頭直徑大于設計樁徑0-2cm；樁基施工、安全標示標牌設置齊全；泥漿池、沉淀池必須隔離分開，并分別維護，泥漿溝用砂漿抹面；

4）現(xiàn)場配備渣樣盒、渣樣袋存放渣樣、渣樣標簽填寫詳細真實；沖孔記錄必須要及時真實填寫；

5）熟悉地質柱狀圖，掌握地質情況；導管進行水密試驗；

6）施工現(xiàn)場備料片石若干，片石要求石質均勻、不易風化、無裂紋?？箟簭姸炔坏陀贛U30，尺寸20-30cm為宜），p.o.42.5袋裝水泥若干，水泥采用下墊上蓋的方法進行儲存，防止水泥結塊，結塊水泥禁止使用，在水泥存放地點明顯處放置材料標識牌，明確水泥規(guī)格、進場日期、檢驗狀態(tài)、進場數(shù)量等內容。

3.2 施工方法

1）鋼護筒施工要求

護筒采用厚14mm、12mm、10mm和8mm四種鋼板加工而成，未下放連接鋼護筒焊縫全部為雙面焊接，每節(jié)制作長度為4.5～7.5米。下鋼護筒的目的：主要是防止貫通溶槽的漏漿而造成砂質覆土層以及地表層的塌孔，護筒內徑及壁厚按以下原則選取。

①護筒壁厚：樁徑≤1.6m時，護筒長度<10m，護筒壁厚采用8mm；10m≤護筒長度<20m，護筒壁厚采用10mm；護筒長度≥20m，護筒壁厚采用12mm。樁徑>1.6m時，護筒長度<10m，護筒壁厚采用10mm；10m≤護筒長度<20m，護筒壁厚采用12mm；護筒長度≥20m，護筒壁厚采用14mm。

②護筒內徑：設置單層護筒時，樁徑≤1.6m，護筒內徑采用比樁徑大10cm；樁徑>1.6m，護筒內徑采用比樁徑大20cm。設置雙層護筒時，樁徑≤1.6m，外層護筒內徑采用比樁徑大20cm，內層護筒內徑采用比樁徑大10cm；樁徑>1.6m，外層護筒內徑采用比樁徑大30cm，內層護筒內徑采用比樁徑大10cm。

③護筒長度：護筒長度根據(jù)施工需要，分節(jié)段制作拼裝，當?shù)乇砀采w層為粉砂、卵石等不穩(wěn)定土層時，設置外層護筒，穿過軟弱覆蓋層以下2～3m或至基巖頂面；內層護筒埋置深度要求穿過溶洞至基巖面。

2）鋼護筒跟進施工方法

①樁基護筒跟進的施工工藝：下單層護筒：場地平整、定位→樁基就位→使用加大鉆頭沖破溶洞頂→下放鋼護筒（回填片石、粘土或C20砼）→改用正常直徑鉆頭成孔至樁底標高（終孔）。下雙層鋼護筒：場地平整、定位→鉆機就位→使用加大鉆頭沖破溶洞頂→下放外層鋼護筒（回填片石、粘土或C20砼）→溶洞頂部處理→使用略微加大鉆頭沖破溶洞頂→下放內層鋼護筒（回填片石、粘土或C20砼）→正常成孔至樁底標高（終孔）。

②鋼護筒制作：鋼護筒直徑及壁厚根據(jù)相應的樁徑和孔深來確定，在廠家卷制完成后，運至施工現(xiàn)場，制作和運輸過程中應確保鋼護筒不得變形。

③鋼護筒跟進施工

下置鋼護筒的目的：主要是防止貫通溶槽的漏漿而造成砂質覆土層的塌孔，通過下置鋼護筒的作用，即可順利穿越溶槽層至設計樁底標高，達到順利終孔的要求；同時避免砼超灌甚至無法灌注至設計樁頂標高等情況。

使用加大鉆頭，正常鉆進至溶洞上方約1m處，采用25T汽車吊輔助20T振動錘，先將內鋼護筒分節(jié)打入土層中至巖面，再進行回鉆成孔。在下沉鋼護筒的施工過程中，振動錘必須平穩(wěn)，牢固的焊在內鋼護筒頂部，并在護筒頂面的平面位置一定要居中，盡可能避免因偏心造成護筒產(chǎn)生偏斜。同時采用水平尺嚴格控制好各節(jié)護筒連接的垂直度，不得超過施工規(guī)范要求，力求鋼護筒垂直入土。若一旦發(fā)現(xiàn)有偏斜的趨勢，馬上進行糾正，將可能發(fā)生偏斜的不利因素消除在初始狀態(tài)中。

護筒沉入巖面后，先采用沖錘進行成孔一定深度后（注：進尺為1.5～2米），及時采用25T汽車吊輔助振動錘將內護筒下沉至進尺巖面標高處；然后再進行沖孔、下內鋼護筒；與之循環(huán)反復進行至樁底設計標高處；同樣，在施工過程中嚴格測量、控制好各節(jié)護筒連接的垂直度，不得超過施工規(guī)范要求。

現(xiàn)場連接各節(jié)鋼護筒的焊縫全部采用雙面滿焊，下放鋼護筒時外側接縫除施焊外，還需在接縫處焊接50mm寬、δ=10mm的加強鋼帶。以保證其尺寸準確，使護筒體順直度達到要求，整個內護筒的豎向壁成一直線。

④鋼護筒垂直度控制

下落過程中通過外部專門支架和預埋外護筒之間的卡具控制，并用經(jīng)緯儀輔助控制垂直度，具體如下圖：

兩節(jié)鋼護筒焊接過程中的控制：下部鋼護筒用墊鐵調平（用吊車調節(jié)），用水平尺檢測達到水平要求后，在外部卡具范圍內將上部鋼護筒初步就位，接口對齊，用經(jīng)緯儀測量垂直度，如垂直度超規(guī)范要求，則接口部位采用墊鐵調平，然后將兩節(jié)鋼護筒點焊，初步穩(wěn)定后，再進行滿焊。在焊縫冷卻后，進行鋼護筒的下落施工，上述工序循環(huán)進行。

⑤內鋼護筒下至溶槽處的處理

由于施工處不良地質溶洞的深度大，同時有可能存在貫通的溶洞存在。對于此處的處理更不得馬虎，若處理不當有可能出現(xiàn)卡錘的情況出現(xiàn)。需根據(jù)補勘探的地質資料，詳細了解各溶槽頂標高的準確位置后，嚴格按照以下進行處理：

鋼護筒的下放位置：根據(jù)其地質資料或原成孔樁基已施工的標高位置處（或溶槽頂100cm處）；沖擊錘沖至溶槽頂部范圍做到上下輕提慢放，做到緩慢的進尺至溶槽處形成一小的裂口，不得高提進行強烈的沖擊；以防止卡錘的危險。進入溶槽后，孔內的泥漿勢必全部漏失。因此需單獨進行溶槽的處理：孔內漿漏失完后，盡快用25T汽車吊將沖擊錐錘吊開。將拼裝備好的水下砼導管放入孔內，采用C20砼進行封堵，砼須多次進行，且每次灌入的砼不宜過多，同時砼需在待前面砼達到初凝后進行，砼的坍落度度控制在30～50mm，通過砼的低流動性達到暫時封堵的目的；待砼凝固產(chǎn)生一定強度后，再用沖擊錘進行重復回鉆、跟進內鋼護筒。也可采用回填片石進行反復沖砸。通過擠壓旁邊的溶洞空間，孔樁周圍形成護壁，再跟進內鋼護筒。

同一樁孔內若有多層溶洞、溶槽或空洞，需分層按上方法處理、跟進下放內鋼護筒。

⑥質量保證措施：

鋼護筒的加工尺寸必須嚴格控制，護筒上下節(jié)的連接縫除焊接外，還需在接縫處焊50mm寬的加強鋼帶，護筒水平接縫所成平面與護筒豎向垂直，使整個鋼護筒的垂直度符合要求，振動錘與護筒頂面焊接牢固，無松動；并要求振動錘位置居護筒頂面中，各節(jié)下沉的護筒必須嚴格控制垂直度。

3）穿過覆蓋層鋼護筒的埋設

①采用比護筒直徑稍大的沖錘，保證成孔直徑比護筒外徑大0.1～0.15m，考慮到基巖面處易發(fā)生漏漿，故沖至距基巖1.5m左右時停止進尺，檢孔并檢查成孔直徑及其傾斜度。

②逐段拼接，施放護筒，直至其不能自行下落，然后采用振動錘施打至預定深度，在護筒埋設過程中，需要注意：護筒逐段拼接時，段與段之間拼接的順直度要控制好，以防止折曲；孔口定位，護筒口中心要保證與樁基中心基本重合，然后將其與地面開孔護筒用鋼板連結固定；護筒底部刃腳處加強，以防止施打過程中發(fā)生卷刃。

③由于基巖頂面的不平整，護筒底部不可能周邊全斷面接觸，這樣就可能造成此處發(fā)生以下問題：振力過大時，護筒滑偏，底部變形；底部漏漿，坍塌。

④為盡量避免此類問題發(fā)生，在護筒振打下落時參照地質資料控制好護筒的入土總深度，并加強護筒刃腳。護筒就位后，在基巖面附近反復回填粘土、石碴并摻加水泥，沖擊造壁。

4）沖孔

①泥漿比重的控制

由于溶洞外存在裂隙，且部分裂隙貫通，施工過程中會出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，所以在沖孔進尺過程中保持較大比重的泥漿，在遇到此種情況時可控制漿液的流失速度，并對裂隙的封堵具有較好的效果。

②沖程控制

由于地質情況的復雜性，鉆探資料并不能完全反映出樁位處地質情況的完整面貌，沖程過大時極易突然沖破溶洞頂板，造成卡錘或偏孔事故，故在沖孔過程中，應采用不大于2m的中、小沖程進行巖層內的進尺，尤其是在接近溶洞頂板時，更要采用小沖程。

③溶洞內的護壁

進入溶洞后，要反復回填片石、粘土等，盡量將溶洞內的孔壁沖擊堅實。同時多次回填的另一好處是減少了由于溶洞頂、底板的不平整，沖錘易產(chǎn)生滑偏的可能性。

④穿過溶洞的鋼護筒

采用比護筒直徑稍大的沖錘，保證成孔直徑比護筒外徑大0.1～0.15m，下放內層護筒穿過溶洞至基巖面，然后澆筑混凝土封底，以防止灌注的樁基混凝土流失，同時防止溶洞內的水流對混凝土沖刷造成混凝土離析后斷樁的事故。

5）成樁

待封底混凝土達到強度后，采用樁基直徑?jīng)_錘，繼續(xù)沖孔至樁底設計標高，然后進行清孔，下放鋼筋籠，澆筑樁基混凝土。然后在內、外層護筒之間，以及外層護筒與鉆孔內壁之間填筑小石子，進行壓漿處理；或采取其它有效措施密實孔隙、固定護筒。

4其他控制重點

4.1 開孔順序

1）為保證樁基施工順利完成，避免出現(xiàn)因溶洞或地質較差造成樁基施工無法完成的情況，建議優(yōu)先施工地質較好、溶洞較小、埋深較大的樁基，后施工地質情況較差或溶洞相連、埋深較小的樁基，以便于實際施工所得經(jīng)驗、資料與原地質鉆孔加強對比。

2）為了避免上述情況對施工的不利影響，應間隔一個甚至多個鉆孔位置進行開孔。

3）由于溶洞分布的不確定性，單個地質鉆孔不一定能準確反映整個樁基斷面內的地質情況，施工前對灰?guī)r區(qū)的每根樁基均需做好溶洞處理準備工作。

4.2 沖程、進尺的控制

一般正常情況下沖孔沖程控制在2m范圍內，地質好進尺慢的情況下一般會加大沖程至2.5m，在不同的土層相同的沖程進尺是不一樣的，針對較厚的松散覆蓋層的情況沖程應適當控制。

1）在沖錘進入流砂層、淤泥層或軟土層時，應適當把沖程控制在1m左右，把已經(jīng)填好的片石粘土擠密到泥皮護壁上去，增強護壁作用。

2）在沖程過程中，在沖至距溶洞頂還有1m時，宜以小沖程、慢進尺進行，進尺控制在50-80cm，如溶洞為空洞，可在溶洞頂板巖層較小時不斷充填片石，保持拋進充填物的厚度，以免產(chǎn)生卡錘、掉錘事故。

3）當沖至入巖前的風化土與巖石之間的風化層、裂隙極發(fā)育的巖層和漏水溶洞時，泥漿出現(xiàn)大量的泄露，大沖程產(chǎn)生很大的震動，泥漿早期形成的護壁泥皮容易被震落，松散的覆蓋層容易垮落，對上述情況宜以小沖程、慢進尺進行，減小對周圍的擾動；或者拋填水泥并上下連續(xù)掃孔以達到加固護壁的作用。

4）剛沖進溶洞區(qū)內時，應充填片石和黏土至溶洞頂以上2m位置，按正常沖孔，把護壁擠密，直至溶洞情況穩(wěn)定為止。

5結束語

本文就仁博高速公路TJ20標施工階段巖溶區(qū)樁基溶洞處理實際操作及工期、經(jīng)濟等多方面考慮，并做出分析、總結，大大縮短了施工周期，有效提高了樁基成孔率，保證了施工安全順利的進行。同時，樁基的質量也有顯著提高。在處理樁基溶洞時應根據(jù)實際地質情況，綜合考慮所遇溶洞的發(fā)育規(guī)律、基本形態(tài)、規(guī)模大小、溶洞頂?shù)装鍘r層厚度、完整性、洞內充填物形狀等，以采取穩(wěn)妥的處理措施，由于溶洞分布的不確定性，單個地質鉆孔不一定能準確反映整個樁基斷面內的地質情況，施工前對灰?guī)r區(qū)的每根樁基均需做好溶洞處理準備工作，若在同一位置反復出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，以上幾種方法可交替用于處理。選用安全、經(jīng)濟、合理的施工處理方法，以保證施工安全和工程質量，縮短工期、降低工程造價。

參考文獻：

[1]《仁博高速公路TJ20標建設工程》 設計圖紙.

[2]《仁博高速公路TJ20標建設工程》橋梁樁基地質勘探報告.

[3]《公路橋涵施工技術規(guī)范》 JTG F50-2011.

[4]《粵交監(jiān)督【2005】381號》《廣東省公路工程基樁檢測工作實施意見》.