王芳，陳正，陳建楓，陳博

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

廣西崇左至水口高速公路項(xiàng)目位于地質(zhì)復(fù)雜的巖溶區(qū)，地表峰從洼地，地下巖溶發(fā)育，大氣降水經(jīng)地下巖溶、裂隙集中流向附近的左江河流。

上金左江大橋橋長(zhǎng)607m，橋跨布置為4聯(lián)：2×30m+(77+145+77)m+2×(4×30)m, 主橋跨越左江河流，為三跨連續(xù)剛構(gòu)，引橋?yàn)橄群?jiǎn)支后連續(xù)30m T梁，橋梁基礎(chǔ)均為Φ1.8m嵌巖端承樁，樁長(zhǎng)35-55m，兩岸地表覆蓋20-30m含礫粘土，平均深度23m，下伏硬質(zhì)石灰?guī)r，每根樁基穿越串珠式溶洞。鉆孔過(guò)程中，經(jīng)常遇溶洞瞬間漏漿，塌孔、埋鉆、卡鉆、孔口地表沉陷事故頻發(fā)，樁基成孔緩慢。樁基遇溶洞多采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn)成孔，鋼護(hù)筒埋于孔中不取出，連同混凝土一并澆筑在樁內(nèi)，樁基成孔成本較高。

1 技術(shù)原理

樁基鉆孔遇溶洞瞬間，孔內(nèi)泥漿與孔外河流通過(guò)溶洞連通，由于孔內(nèi)泥漿與孔外清水比重不同，根據(jù)連通器內(nèi)外壓力平衡原理，形成孔外水頭比孔內(nèi)泥漿面高的水壓差，該壓力差是造成孔壁坍塌的主要原因[1]。

施工時(shí)，根據(jù)河流水位、最底層溶洞標(biāo)高，通過(guò)連通器原理，計(jì)算遇溶洞瞬間孔內(nèi)泥漿面標(biāo)高，確定最不利的易塌孔部位；根據(jù)孔壁承受的最大主動(dòng)土壓力、最大水壓力，確定鋼護(hù)筒壁厚，確保孔壁在鋼護(hù)筒防護(hù)下不塌孔。

2 施工技術(shù)

2.1 臨界孔深計(jì)算

以底層溶洞位置為最不利位置計(jì)算，鉆孔遇溶洞瞬間，孔內(nèi)泥漿與孔外水位連通，易塌孔臨界深度柱狀剖面圖見圖1，利用連通器內(nèi)外壓力平衡原理對(duì)臨界孔深進(jìn)行計(jì)算。

圖1 易塌孔臨界深度柱狀剖面圖

樁基設(shè)計(jì)樁徑ΦD，施工現(xiàn)場(chǎng)采用外徑Φ(D+0.2)m，長(zhǎng)度h臨界的鋼護(hù)筒分節(jié)跟進(jìn)。

2.2 鋼護(hù)筒壁厚計(jì)算

以底層溶洞位置作為最不利位置，鉆孔遇溶洞瞬間，孔內(nèi)泥漿瞬間下滲至易塌位置，孔壁受最大壓力P=最大主動(dòng)土壓力+最大水壓力。

取鋼護(hù)筒單位長(zhǎng)度L為力學(xué)對(duì)象，鋼護(hù)筒徑向受力示意圖見圖2，鋼護(hù)筒在徑向最大水壓力、最大主動(dòng)土壓力P作用下：

圖2 鋼護(hù)筒徑向受力示意圖

（K—安全系數(shù)取1.65；D—鋼護(hù)筒外徑（D+0.2）m；［δ］—Q235軸向容許壓應(yīng)力140MPa）

施工現(xiàn)場(chǎng)選用外徑Φ（D+0.2）m，壁厚大于t的鋼護(hù)筒跟進(jìn)。

2.3 鉆孔施工

引橋樁基鉆孔過(guò)程中，多次觀察孔內(nèi)遇溶洞后泥漿并未滲漏至孔底，得出：孔內(nèi)泥漿與就近左江河流連通，利用連通器內(nèi)外壓力平衡原理，計(jì)算易塌孔臨界孔深為18m，先埋設(shè)Φ2.2m、高2m鋼護(hù)筒，用Φ1.97m鉆錘，鉆Φ2.0孔至計(jì)算孔深，用Φ2.0m×10mm鋼護(hù)筒跟進(jìn)后，再用Φ1.78m鉆錘，按設(shè)計(jì)樁徑Φ1,8m繼續(xù)正常鉆孔，鉆孔遇溶洞后，孔壁在鋼護(hù)筒防護(hù)下不塌孔，采用常規(guī)的反復(fù)沖填片石、粘土處治，成孔后取出鋼護(hù)筒周轉(zhuǎn)使用，岸上樁基完工后，鋼護(hù)筒全部轉(zhuǎn)入水中樁基使用。

3 控制要點(diǎn)

（1）當(dāng)遇溶洞時(shí)，采用反復(fù)沖填片石、粘土處治。為了能及時(shí)填堵溶洞，在孔口儲(chǔ)備充足的片石、粘土等應(yīng)急物資，當(dāng)鉆孔遇溶洞時(shí)，挖掘機(jī)及時(shí)向孔內(nèi)拋投片石、粘土，反復(fù)鉆孔、回填直至穿過(guò)溶洞。

（2）成孔后，在孔內(nèi)泥漿水頭保護(hù)下，孔壁不會(huì)出現(xiàn)坍塌，利用吊裝設(shè)備將振動(dòng)錘提松鋼護(hù)筒，再取出鋼護(hù)筒重復(fù)使用。鋼護(hù)筒取出后，孔壁局部泥塊掉入孔底，沖擊鉆孔10-20min，確?？椎谉o(wú)泥塊，成孔驗(yàn)收后進(jìn)行清孔。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表

4 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

如果按傳統(tǒng)的全鋼護(hù)筒方法處治樁基溶洞，鋼護(hù)筒至少跟進(jìn)到基巖頂面[2,3]，經(jīng)統(tǒng)計(jì)覆蓋層平均深度23m,鋼護(hù)筒Φ1.8m×10mm，埋于孔中不取出；采用半鋼護(hù)筒跟進(jìn)成孔工法，經(jīng)計(jì)算只需跟進(jìn)鋼護(hù)筒18m，鋼護(hù)筒Φ2.0m×10mm，樁基施工完成后，取出鋼護(hù)筒重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，工期均為5個(gè)月，費(fèi)用比較如表1。

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)全鋼護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)，累計(jì)節(jié)約成本費(fèi)總計(jì)1933152元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)樁基完整性檢測(cè)，全部為Ⅰ類樁，成樁質(zhì)量?jī)?yōu)良。本工法實(shí)現(xiàn)了地下巖溶與附近河流連通的沖擊鉆孔灌注樁施工工藝創(chuàng)新，充分利用連通器原理逐樁計(jì)算，將鋼護(hù)筒底下放至塌孔臨界位置，而不需要嵌入基巖，降低了成孔后抽拔護(hù)筒難度，同時(shí)保證了成孔質(zhì)量，提高工效，降低鉆孔成本，安全可靠，環(huán)保可控，值得類似工程借鑒。