高速公路桥梁溶洞桩基施工研究

毛杰

摘要：近年来，随着我国交通运输业的发展，使得公路工程项目大幅度增多，其中又以高速公路居多。在高速公路工程项目中，桥梁是不可或缺的组成部分之一，有些桥梁在进行桩基施工时，会遇到溶洞，由此增大了桩基的施工难度。为确保桥梁桩基的施工质量，必须对溶洞进行有效的处理。基于此点，文章以和榆高速公路中第一合同段的桥梁工程实例为依托，对溶洞桩基的施工技术要点进行论述。期望通过本文的研究能够为同类工程提供借鉴参考。

Abstract： In recent years， with the development of China's transportation industry， the number of highway projects has increased greatly， and most of them are expressways. In the expressway project， the bridge is an integral part. Some of the bridges in the pile foundation construction， will encounter caves， thereby increasing the difficulty of the construction of pile foundation. In order to ensure the construction quality of bridge pile foundation， the karst cave must be treated effectively. Based on this point， the article relies on the bridge project example of the first contract section of Heyu Expressway to discuss the construction techniques of cave-pile foundation. It is expected that this study can provide reference for similar projects.

關键词：高速公路；桥梁；溶洞桩基

Key words： expressway；bridge；cave pile foundation

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0147-02

1 工程概况

和榆（和顺至榆社）高速公路工程项目中的第一合同段主要为桥梁工程，该桥梁工程位于左权枢纽互通立交地段，包含主线桥及匝道桥共计6座，均为大桥，桥梁的下部桥墩为单/双柱墩配桩基础。由于该桥梁工程位于山沟当中，当地的地质条件比较特殊，多为溶岩地段，通过地质钻探揭露，该桥梁工程所在地的溶洞群为溶蚀发育期，土质相对比较松散，整体强度和承载力都比较低，有部分溶洞为串珠状和多层状分布，且延伸深度较大，对桩基础的施工造成了一定的影响。为确保桥梁桩基施工能够顺利进行，项目部根据工程所在地的地质条件，经过研究之后，决定在实际施工中，采用粘土做泥浆护壁，并掺入适量的水泥，同时借助注入混凝土等技术工艺解决简单漏浆的问题，对于严重的漏浆情况，则采用注浆法进行处理。下面对该桥梁工程溶洞桩基的施工技术要点进行分析。

2 高速公路桥梁溶洞桩基施工技术要点

2.1 施工难点

由于该大桥所处的地质条件较为复杂，如果采用简单的抛填处理，很难达到预期的效果，特别是一些高度较大的溶洞和串洞层数较多的溶洞无法顺利成孔，即使成孔，在后续的桩身混凝土浇筑中，也会由于灌注压力增大导致跑浆的情况，从而形成废桩或是劣质桩。为确保该桥梁工程溶洞桩基的整体质量，并保证施工安全、有序进行，应制定合理可行的溶洞处理方案，以预处理为主、冲孔过程处理为辅，对溶洞桩基进行施工。

2.2 溶洞处理的基本原则

该桥梁工程地处山沟当中，溶洞的规模十分庞大，并且很多溶洞之间相互连通，溶洞的地下分布情况也极其复杂。据此，本次施工制定了预处理为主、冲孔过程处理为辅的桩基施工方案，遵循保质保量、按时完成、降低造价的原则，对不同类型的溶洞桩基采取不同的方法进行处理，具体内容如下：

①采用硬塑状密实体填充物的全填充型溶洞、桩基周边无建筑结构的溶洞桩基，采用抛填片石、粘土和水泥的方法进行处理；对于桩基周边存在建筑结构的溶洞桩基，采用注水泥浆法进行预处理，借此来使溶洞中的填充物能够充分固结，防止施工中出现漏浆造成塌孔的情况发生。

②半填充或是无填充的溶洞桩基，若是溶洞的顶板到地层表面比较薄，则可采用钢护筒进行处理，如果溶洞顶板至地层表面较厚，可采用灌注砂浆的方法进行处理，先将溶洞内部空洞的部分填满，再按照无溶洞桩基的施工方法进行钻孔、成桩。

③采用软塑状填充物的高度较大的溶洞，可采用旋喷帷幕的方法进行处理；如果溶洞表面的覆盖层为松散的卵石层，则应采用注浆加固的方法进行处理。

2.3 抛填法

在对桩基进行开孔前，应当先进行预处理，可采取如下方法：对桩基周边溶洞局部压注单液水泥浆或水泥水玻璃双液浆，借此来使填充物充分固结，随后按照普通抛填法的做法进行施工。对片石和黄泥土进行的抛填可在冲孔的过程中进行，作业时，应当对孔内泥浆面的变化情况进行密切观察，如果出现跑浆、漏浆或是返清水的现象，则应立即投入片石、黄泥土和水泥三者组成的混合物，三种材料可以按照3：4：3的比例进行混合，填充高度控制在护筒口以下1m，达到该高度后，应静置24h再进行冲孔。

2.4 压注水泥浆法

在对桩基进行开孔之前，可采取单水泥浆液或水泥水玻璃双液浆等方法对溶洞进行预处理：在桩基周边溶洞局部采用压注水泥水玻璃双液浆，这种双液浆克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围。endprint

该方法的施工技术要点如下：

①在施工前，应当先对场地进行整平处理，并夯实，为钻机的摆放提供条件。

②施工中使用的各种原材料进场后，应当由专人负责对材料的规格、数量、质量进行检查，确认合格后，方可在施工中使用，对于质量不合格的材料或是与要求不符的材料，应当及时联系供货商，要求退换货，以免影响施工进度和质量。

③在正式施工开始前，应当对双液进行配合比设计，水泥浆的水灰比为0.8：1～1：1；水玻璃与水泥浆液的体积比范围为5-20%。在施工过程中，可以结合实际情况对浆液的配合比进行适当调整，在调整时，应当遵循先稀后浓的原则，按照吸浆的情况逐步加浓浆液。单孔连续注浆量达到15t以上如果仍未升压，则应当适当提高浆液的浓度。

④施工前，应当对所有注浆设备进行全面、细致地检查，看其性能是否完好，保证施工过程中设备能正常运转，避免设备原因造成质量问题，同时应当对水泥棚和搅拌站及其相关附属设施进行合理设置，为施工的顺利进行提供保障。

⑤在桩基四周均匀布设注浆孔，一般不超过4个，孔位与桩基中心的距离控制在桩基半径+50cm。

⑥部分土层和岩层可以采用水钻成孔，使用水钻进行钻孔时，应采取跳孔施工的方法。剩余的土层和岩层则可使用直径110的钻头进行钻进，钻完一个回次后，应当将土芯取出，摆放整齐并进行标签，记录不同土层的厚度。全孔可以采用直径为127的套管，护壁套管应当露出地面0.2-0.5m左右；当岩层钻至设计深度后，应当对钻孔进行清洗，确保清孔时间不少于20min，在本工程中，设计深度为设计桩底以下8m或单个大型溶洞钻至底板下1m。

⑦钻孔完毕后，相关人员应当对岩芯进行编录，分层记录不同土层和岩层的深度以及岩溶的发育情况。在钻孔时，安排专人对地质变化情况进行详细记录。

⑧向钻好的孔内埋设注浆管，并用水泥砂浆对注浆套管进行固定处理，随后便可开始注浆，具体做法如下：先将注浆管插入到溶洞顶板以下，然后与双管导流器进行连接；利用高压清水或是稀水泥浆喷射切割溶洞底部的充填物和沉淀物，这样可以有效预防水泥与溶洞底板胶结不良的情况发生；双液注浆水泥浆速凝剂同时喷出，在溶洞底部注喷5-10min左右，然后从上向下进行旋转喷灌；现场的施工作业人员可以按照套管内水泥浆液面的上升速度，对喷浆的终止时间进行确定，如果施工过程中，套管内的水泥液面突然上升，则必须立即终止注浆，并及时向孔内补充浆液，直到稳定为止。

⑨本工程中使用的水泥浆是以32.5R的普硅水泥和清水按照0.8：1的比例进行配制的。为确保水泥浆的质量，应当对如下参数进行严格控制：水泥浆的搅拌时间，如果使用高速搅拌机，搅拌时间应当不少于3min，若使用普通搅拌机，则搅拌时间应当不少于5min；水玻璃与水泥浆的体积比应当控制在5%～20%之间，根据工程实践经验，该配比以5%～8%最佳，在实际使用前，可以先进行试验，以10～30s的速凝时间确定最佳配比；水泥浆泵的压力应当控制在8-12MPa，水泥浆的流量则应当控制在每分钟60～70L左右为宜。

⑩如果施工过程中，遇到多层溶洞的桩基，也可采用双液注浆的方法进行处理，在处理时必须先将上一层的溶洞全部注满，然后再往下层注浆。自上往下进行处理，由此可以保证每一层的溶洞都不再漏浆。

2.5 压注混凝土法

施工前，需要先对相应的桩位进行放样，并在该桩位的周边1m处，每隔1m钻一个孔，孔径控制在180mm，呈圓周型布设，桩中心位置处的孔，可以采用低标号的小碎石混凝土进行压注，周边孔的主要作用透气和测量洞内混凝土面的高度，同时也可以作为辅助进料孔使用。各个孔内均套入内径为160mm的无缝钢管，以此作为注浆管，两节管之间采用管套进行连接，并牢靠固定。同时，可在钢管的进料口位置处焊接一个法兰，利用法兰与混凝土输送泵进行连接。当注浆管埋设好以后，在压注混凝土前，应当对管口做临时性封堵，这样可以防止杂物进入堵塞孔的情况发生。采用泵送的方法对低标号小粒径碎石混凝土进行压注，混凝土粗骨料的最大粒径应当不超过20mm，塌落度应当控制在200-250mm，水泥的用量应当在400kg/m3以上，同时要保证混凝土的工作性能和流动性良好。每次向孔内压注混凝土时，混凝土表面升高2-3m后应停止压注，待混凝土在孔内初凝后，再进行二次进料，通过如此反复，直至溶洞顶板为止。

3 结论

综上所述，在高速公路工程中，桥梁是重要的组成部分之一，由于高速公路的沿线较长，从而使得部分桥梁需要在不良地质上修建，由此会给桩基施工造成一定的影响。在各种不良地质中，溶洞对桥梁桩基施工的影响最为严重，因此，必须采取合理可行的方法和措施，对溶洞进行处理，从而确保桩基的整体质量。本文以和榆高速公路中的桥梁工程为例，对溶洞桩基的施工技术要点进行分析，通过各种技术措施的合理应用，确保了该桥梁桩基施工的顺利进行。

参考文献：

[1]杨文奇.岩溶地区溶洞桩基施工技术[J].建材与装饰，2016（12）：76-78.

[2]付长凯.岩溶区公路桥梁桩基施工对邻近既有铁路路基稳定性影响分析及安全控制技术[D].长安大学，2015.

[3]吴勇.高速公路桥基荷载作用下溶洞顶板稳定性研究[D].长沙理工大学，2015.endprint