探讨江门至肇庆高速公路桥梁桩基溶洞压浆技术

刘添来

摘要： 根据珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路G14合同段的工程实例，介绍了桥梁桩基施工遇溶洞采用压浆技术处理，并陈述了压浆的施工要求、施工流程、施工技术参数、工程质量的控制以及异常情况处理等。

Abstract： According to case study of outside ring road Jiangmen to Zhaoqing G14 contract segment in the Pearl River Delta economic zone， this paper introduces the grouting technology when the bridge pile foundation construction encounters the Karst cave， and presents the construction requirements of grouting， construction process， construction technology parameters， project quality control and exception handling， etc.

关键词： 高速公路；桥梁桩基；溶洞；压浆技术

Key words： highway；bridge pile foundation；Karst cave；grouting technology

中图分类号：U445.55+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）19-0096-02

0 引言

桥梁桩基是桥梁基础的重要组成部分，它承载着整个桥梁的重量，它的好坏直接影响到整个桥梁的使用，其中溶洞发育地区会影响到桥梁桩基的承载力和稳定性，并对桥梁构成危害，在这样地区进行桥梁桩基施工，必须对溶洞进行处理，个别溶洞在桩基底部比较深，采用钢护筒、抛填片石等方法不可行，但如果采用压浆法进行处理，使填充物与溶洞顶、底板紧密接触，能让桩基承载力得到稳定。本文主要是对桥梁桩基在遇溶洞地区采用压浆技术处理的探讨，希望可以为今后的桥梁桩基溶洞工程施工有所帮助。

1 工程概況

珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路（G14合同段）三茂铁路跨线桥全长1506.54m，桩基388根（桩长共10465.02m），属于陈屋互通立交范围，上跨国道G321及三茂铁路。本桥属三角洲冲积平原区内缘，地形平坦，地面高程2.0～5.60m，为平原中的河网区，种植水稻、香蕉及蔬菜等农作物，鱼塘遍布。局部分布有较厚的软土，其工程性质较差；基底岩石主要为花岗岩及灰岩，二者呈侵入接触，岩面较平缓，灰岩局部有溶洞发育。桩基41#-E处于灰岩地区，桩基采用钻孔灌注桩，该桩位原设计没有钻勘，在施工过程中进行补勘，地质钻探时发现此桩底（高程-42.12～-54.32m）位置有12.2m的溶洞存在，详见表1。该桩顶标高为4.4m，原设计为摩擦桩，桩底标高为-45.0m；桩长49.4m，遇溶洞后改为端承桩，桩底标高-37.5m，桩长41.9m。

2 处理方案选择

该桩基在施工过程中进行补勘，地质钻探时发现此桩底有溶洞存在，为了保证地层的稳定，决定对该桩基进行压浆处理，在研究处理方案过程中对方案进行了对比。

方案1：采用先注浆填充后钻孔成桩。

方案2：采用先钻孔成桩后注浆填充。

考虑到桩基所处位置底部有溶洞，在成桩过程中容易出现塌孔、崩漏等现象发生，为防止安全事故发生，避免不必要经济损失，因此选择方案1。

3 压浆的施工要求

利用钻机钻孔至溶洞所处的范围，安装注浆管进行注浆，使空洞填充密实，溶洞顶、底板紧密接触；浆液经过一段时间凝固后，形成一个固结体。填充自身的强度，对于摩擦桩要求填充体的标准贯入锤击数不小于25击；对于端承桩要求填充体芯样的饱和单轴抗压强度标准值不小于5MPa。

4 施工主要机械设备

机械设备主要由高压泵、搅拌机、XY-1型钻机、锚杆机、高压输浆管组成。

5 施工流程

现场场地经平整后，就可进行溶洞压浆施工，其施工工艺流程见图1。

①注浆孔确定：根据施工图纸、地质等相关资料了解桩基溶洞位置，钻孔深必须要求达到溶洞处理范围（即穿过标高-54.32m位置），三个压浆孔环形布，见图2，实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水等情况均应做详细记录。

②安装注浆袖阀管：钢管采用外径114mm、壁厚3mm的钢管，接头处采用外径127mm、壁厚3mm的钢套管焊接，不可漏水。

③洗孔：采用压力泵高压清洗洞内泥浆，待出水口出水为清水才停止洗孔；洗孔采用一孔加压清洗、另两孔出水的方式进行。

④注浆：喷浆前先检查输浆管路系统是否畅通，所有准备工作是否准备就绪；喷嘴必须贯至孔底，达到设计位置；利用其中一个做为压浆孔，其他两个做为观测孔进行压浆；三个孔依次做为压浆孔、另外两个孔依次做为观测循环一次，第一次压浆时的压力须保持在0.3MPa。考虑到溶洞漏浆严重，采用二次压浆方法，即第一次保持在压力0.3MPa时停止，间隔1小时后继续压浆，第二次保持压力在0.5MPa。直到压力能够保持稳定在0.5MPa时即可停止压浆；对处在较软弱层部位的桩须慢速提升；压浆时由下往上连续注浆，注浆时每次注浆管拆卸时的搭接长度不得少于100mm；压浆时应派专人做好记录，并观察压力、进浆量。注浆期间注意观察附近河沟有无冒浆情况。施工期间采取必要的安全措施，确保施工安全。

⑤封孔：每孔灌浆完成后，待孔内浆液沉实后，离孔口较深时，继续再灌其余孔段的余浆，待离孔口距离约3.0m时，可投入由水泥、砂拌成的干料倒平至地面。

⑥清洗：注浆完毕后应及时清洗管路，以免堵管。

6 施工技术参数

①钻孔必须垂直，倾斜度不大于1%；②压浆流量不超过75L/min；③洗孔水压：6～10MPa；④注浆压力为：0.3～0.5MPa，稳压时间要求不小于15min；⑤水泥浆的水灰比为0.7，浆液中应添加微膨胀剂和减水剂，不宜采用水玻璃做为速凝，水泥浆液宜在搅拌后30min内喷射使用完毕；⑥注浆材料采用32.5R水泥，购置的材料须有出厂合格证明；⑦水泥浆搅拌用水必须符合《混凝土拌后用水标准》JTJ63-89的规定；⑧输送浆液的管路不宜过长，以减少沿程损失，造成实际喷射时压力降低的后果；⑨注浆施工须严格参照《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGT 123-2000）及其它相关规范要求。

7 工程质量的控制

①假设桩底空洞为圆形。估算桩底空洞的直径为桩径的3倍。根据以上假设初估空洞吸浆量近视为Vi=pi×（3D/2）^2×hi=7xD^2×2hi，同時采用间歇注浆工艺。②在第1次注浆的注浆量达到初估吸浆量但达不到稳压要求时，则间歇后进行第二次注浆。③若第2次注浆量在达到初估吸浆量的一半时能达到稳压要求，则直接停止注浆。④若第2次注浆量在达到初估吸浆量的一半时不能达到稳压要求，则间歇后进行第3次注浆；循环连续进行直到能达到稳压要求，则直接停止注浆。

8 异常情况处理

①流量不变而压力突然下降时，应检查各部位的泄露情况，必要时拔出注浆管，检查各部位的密封性能。②出现不冒浆或断续冒浆时，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止。③出现大量冒浆压力下降时，应拔出注浆管检查是否被击穿。④压力陡增超过最高限值时，流量为零，停机后压力仍不变动，应拔管对喷嘴进行疏通。

9 泥浆处理

①回浆比重不得小于1.3。②所有泥浆及废水等必须经排污沟流入泥浆池，不得在地面随便排放。③排污沟必须经常清理、保持畅通，泥浆池须及时清理，不得出现污泥（水）溢流现象。

10 经验与结论

采用钻孔法检验，检验孔的深度穿过全部要处理的土洞、溶洞。对于端承桩检验孔必须位于桩基内，对于摩擦桩检验孔应位于以基桩中心为圆心，两倍基桩半径为半径的圆内。本桩为端承桩，根据芯样显示，水泥浆形成的结石体填充桩底的溶洞。最小填充范围见图3，填充物与溶洞顶、底板紧密接触，并且粘结良好：填充物28天的单轴无侧限抗压强度标准值不小于10MPa。说明该施工是成功的，根据本实例成功的经验，压浆处理桥梁桩基溶洞效果好，值得参考借鉴。

参考文献：

[1]罗骐先主编.桩基工程检测手册[M].人民交通出版社，2003.

[2]杨文渊，徐犇主编.桥梁施工工程师手册[M].人民交通出版社，2003.

[3]路桥集团第一公路工程局主编.公路桥涵施工技术规范[M].人民交通出版社，2000.