桥梁桩底溶洞旋喷处理工程施工技术

张盛鹏

(中铁十六局集团有限公司第四工程有限公司，北京 100000)

1 工程概况

肇花高速公路第二合同段大旺大桥17-4，20-2，20-4三处为桩基底部溶洞，高度较大，溶洞顶板厚度小，易引发覆盖层坍塌造成施工安全事故，在桩基成孔施工前必须进行溶洞预处理施工。

根据设计图纸要求针对17-4，20-2，20-4三处桩底溶洞情况，对于此三处桩底溶洞在桩基成孔施工前对桩底溶洞进行旋喷处理。为保证旋喷处理效果及桩基施工安全顺利进行，特制定此专项施工方案。

2 施工方法

根据大旺大桥设计图纸及17-4，20-2，20-4三处桩基《详细工程地质勘察报告》，桩基直径均为1.5 m，桩底溶洞埋深、高度及填充物见表1。

为保证桩基基础稳定及桩基施工顺利进行，根据设计要求，对于17-4，20-2，20-4三处桩基，需对每根桩基桩底进行高压旋喷水泥浆处理。具体施工方法为:桩基施工前在桩基范围内合理布孔(本工程中布注浆孔三个，旋喷处理完毕后布检查孔三个)，布孔完毕后，分别对三个注浆孔采用地质钻机根据孔位进行抽芯引孔施工，考虑到填充物为全填充软塑～流塑状的粉质粘土，为保证旋喷水泥浆与周围土体充分结合，先对注浆土体进行清水清洗切割，形成空腔，然后采用高压旋喷桩机从下到上依次旋喷注浆进行溶洞处理。溶洞处理完成7 d后，在指定位置施工检查孔进行自检，以确定溶洞处理范围内是否充填饱满，不饱满的需作二次注浆，以保证质量。

3 施工工艺流程及施工注意事项

1)施工工艺流程。施工准备→布孔(根据钻孔灌注桩桩径及旋喷范围布置注浆孔)→地质钻机就位→钻芯引孔→旋喷桩机就位→旋喷清水切割土体→旋喷水泥浆形成桩体→喷射结束、拔管→机械清洗、移机→7 d后抽芯检查→不合格从检查孔二次注浆。

2)施工准备。a.施工人员安排。项目经理部安排1名现场工程师及1名质检工程师进行施工技术方案实施及施工质量控制。设置现场施工队长1名，施工人员15名。b.主要施工设备及材料见表2。c.平整场地。根据现场情况，填筑桩机施工平台，保证桩机稳定就位准确。

表2 所需机械设备及材料

3)布设注浆孔及检查孔。a.布孔。根据17-4，20-2，20-4三根桩基直径为1.5 m，旋喷形成桩体范围直径约为1.0 m～1.4 m，以旋喷桩体覆盖整个钻孔桩截面为原则，布设注浆孔3个，检查孔3个，具体位置见图1。b.检查孔的作用及目的。检查孔布置如图1所示，为确保旋喷桩体水平向覆盖整个钻孔桩截面，竖向贯穿溶洞，当注浆孔旋喷水泥浆(留取3组试块，同条件养护)完成7 d后使用地质钻机在图示3个检查孔抽芯检查，所抽取的芯样重点检测溶洞范围内桩体抗压强度并观察水泥柱体是否均匀、饱满，当所检芯样抗压强度达到规定要求(所应达到的强度值由设计方联同监理通过水泥净浆抗压实验确定)且水泥桩体均匀、饱满、掺杂杂质较少则可判定旋喷处理范围及成桩情况满足要求，否则应按照上述步骤沿检查孔二次旋喷注浆。

图1 溶洞注浆孔布置图

4)钻芯引孔。采用XY-150型地质钻机进行，按设计注浆孔位置将钻机准确就位后钻孔，φ127 mm地质钢套管护孔跟进，φ108 mm钻具成孔，基岩钻孔孔径为91 mm，孔深钻至溶洞底板以下1.00 m。注意钻孔至溶洞时提取土质芯样，再次确认溶洞高度。

5)清水切割土体。引孔施工完毕后，高压旋喷桩机就位，钻头沿引孔插入至溶洞底，旋喷清水，边旋喷边以5 cm/min～10 cm/min提钻。为保证使溶洞填充物充分搅拌形成水泥土，清水切割2遍～4遍。

6)水泥浆制备及旋喷注浆。a.水泥浆制备。旋喷桩采用P.O32.5水泥，施工用水就近选取，水泥用量为450 kg/m，水泥浆液配制严格按水灰比为1∶1控制。进行灰浆搅拌时，先加水，然后再加入水泥，每次灰浆搅拌不小于2 min，水泥浆应边使用边制备，在灰浆拌和机中不断搅拌浆液，直至喷浆。b.旋喷喷浆。旋喷钻机的特殊喷嘴(单喷嘴)置入地层溶洞底板以下1 m位置，利用高压泵喷射水泥浆，形成高压喷射流，冲击松散填充物，并利用注浆管的提升和旋转，使从土体崩落(切割)的土粒、砂粒与浆液搅拌混合，凝固后，形成水泥、砂、土体混合的具有一定强度的固结体(桩体)。喷射段为溶洞底板下延1.00 m至溶洞内填充物顶面以上1.00 m。c.施工参数见表3。d.喷浆注意事项。开始时先送高压水对溶洞土体进行切割。在桩底部(溶洞底部)边旋转边喷射5 min后再进行边旋转，边提升，边喷射。钻杆的旋转和提升必须连续不断;当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，再次喷浆时，要保证30 cm的复喷段以防止断桩。e.冲洗及移动机具。当喷射提升至设计高程，旋喷结束。应立刻把注浆管拔出，彻底清洗泥浆泵、高压泵，管内、机内均不得有浆液和其他杂物残留。高压旋喷过程示意图见图2。

表3 施工参数表

图2 高压旋喷过程示意图

7)溶洞处理加固效果检查及二次喷浆。溶洞旋喷处理7 d后，使用地质钻机，预定检查孔抽芯检查，确保处理范围及成桩情况，合格后方可进行桩基施工。如处理加固范围不够，应按照上述步骤沿检查孔二次旋喷注浆。

4 边坡衬砌混凝土施工关键点

1)合理布孔确保旋喷桩体水平向覆盖整个钻孔桩截面，竖向贯穿溶洞。2)清水切割土体保证使溶洞填充物充分搅拌形成水泥土。3)水泥浆液配制严格按设计要求控制水灰比为1∶1。

5 结语

桥梁桩底溶洞旋喷处理的施工方法，经过本工程在施工过程中的应用，已经形成一套成熟的施工技术方法，按照该方法施工对桩基施工安全顺利进行及工程的施工质量起到很大作用。