高速公路溶洞桩基施工研究

2018-10-21王进涛

装饰装修天地 2018年8期

王进涛

摘要：本文以某高速公路8-10标段岩溶路段桥梁桩基施工为例，对桩基施工时溶洞处理措施进行了研究，针对不同溶洞桩基的类型及其特点，分类提出解决方案和处置措施，供岩溶路段桩基施工参考。

关键词：高速公路；桥梁；溶洞桩基

1 引言

近年来，随着我国交通运输业的快速发展，高速公路建设项目大幅增多。在岩溶发育路段进行桥梁桩基施工时，因地质情况复杂，施工技术难度会显著增大。为保证岩溶发育路段桩基施工过程中不漏浆、不坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求，确保桥梁桩基的施工质量，必须对溶洞进行有效的处理。

2 工程概况

2.1 溶洞概况

湖南省某高速公路8-10标段岩溶发育，经地质勘探，溶洞大致可分为4类，分别是空溶洞、多层溶洞、大型溶洞（H>3m）、有填充物溶洞（全填充、半填充）。类型主要以有填充物溶洞为主，其填充物主要有淤泥质土、砂砾、碎石、卵石、粘土等。溶洞最大高度27m。

2.2 施工难点

由于地质条件较为复杂，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，从而形成废桩或是劣质桩。

2.3 溶洞处置原则

为确保该桥梁工程溶洞桩基的整体质量，保证施工安全、有序进行，施工时根据地质钻孔柱状图来判别溶洞地层情况、空洞大小、溶洞填充物情况。根据不同的溶洞类型制定相应的处理方案，采用常规泥浆护壁法、钢护筒跟进加固法、片石回填法、素混凝土回填法、注浆加固法等不同施工工艺。

3 溶洞分类处置措施

3.1 常规成孔法

溶洞填充物是可塑或软塑的亚粘土，洞内土质和洞外土质无明显差别，且溶洞不漏水时，可不考虑溶洞的存在，按正常地质情况采用冲击钻成孔施工。

3.2 钢护筒跟进加固法

对于大型溶洞（H>3m）、无填充溶洞、半填冲溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时，可采用钢护筒跟进法，一面冲孔，一面接钢护筒，并将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。施工过程中，护筒长度L按下式确定：L=（ H+h），其中H为溶洞高度，h为溶洞顶至地面再加30cm。护筒内径大于桩径10cm，冲击钻成孔时，钻头直径大于护筒外径3-5cm，当冲击穿过溶洞顶部时反复提升冲锤，在溶洞顶部厚度范围上下慢放轻提，至冲锤不明显受阻时用放入护筒并沉至孔底，必要时用振动锤下沉。护筒到位后钻头改为满足成孔要求的直径正常钻进。

3.3 片石回填法

当溶洞较小（H<3m），无填充物或半填充时，可采用片石回填法处理。初始阶段先采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，回填至溶洞顶板以上1米处。为增大孔壁的自稳能力，施工过程中还可掺入粘土、水泥和鋸末。经试验，片石与粘土的比例宜为3：7，掺加水泥时，其比例为每米100kg，掺加锯末时，比例掌握在粘土的10%。施工时根据地勘资料，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层，发现漏浆及时处理。

3.4 素混凝土回填法

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时填入低标号混凝土至溶洞顶板以下50cm，回填混凝土达到强度后继续采用冲击钻成孔。为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，可在混凝土中添加一定数量的早强剂。本法适用于中、小溶洞，有无填充物均可。施工方法简单，但造价相对较高。

3.5 注浆加固法

通过对照地质柱状图，对桩基穿过的溶洞进行注浆填充和加固。多适用于小型（H<1m）或多层溶洞（多层串珠状小溶洞），也可用于各种有填充物的溶洞，填充效果较好，但造价较高。首先根据地质资料找出最大溶洞，如溶洞为连通溶洞，只需对其中最大的溶洞进行注浆。注浆压力和速度经试验确定，压力一般控制在0.5-1.0MPa，注浆速度宜为15-20L/min，使浆液渗透到填充物内，充分固结，渗透直径不小于3.0米，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，将渗透半径控制在允许范围内。为防止浆液流失太远造成浪费，可采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆压力必须调高，最后封孔。注浆完成，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。

4 桥梁桩基溶洞施工流程和技术

4.1 桥梁桩基溶洞的施工准备

因施工区间岩溶发育，地质构造复杂，需要施工前做好地勘，充分收集地质资料，采用一桩一钻的施工方式，对每根桩进行钻探测量，明确桩位下是否存在溶洞以及溶洞的具体情况，最大限度确保桩基的结构稳定。其次，要做好施工地段的安全防护措施和物料准备工作，在地面上铺设钢架网用以放置钻孔设备，保证钻孔设备运行正常；准备充足的片石、水泥、粘土、锯末等堵塞料以及泥浆原料。

4.2 钢护筒施工

首先，测量选定开孔护筒位置，将其埋入地下1m深处，并用振动打桩机对护筒持续施加作用力，将护筒安装导向架打入至岩层的0.5m深处；其次，用冲击钻进行持续的钻孔作业，直至其钻头距离护筒0.5m左右时，打入内护筒；最后，重复之前的冲击钻孔过程，当进行到最底层溶洞底面的0.5m处时，对护筒进行套箍处理。在整个施工过程中，一旦出现漏浆、塌孔等不良工况，需要根据具体情况及时分类处理。

4.3 钻孔

钻孔时要严格控制钻孔泥浆的比重，注意保持孔内水头，同时要及时测量钻孔垂直度和钻孔进尺。在即将抵达溶洞位置时适当减慢钻进速度，钻进到溶洞部分后，根据溶洞类型采取不同的处置方案，进行妥善处置后方可继续钻进至成孔。

4.4 内护筒切割

内护筒的切割工作应该由具备潜水能力的专业技术人员进行实施，并在施工人员下水前进行反循环式的清孔处理，确保施工安全。为了最大限度保证施工质量和操作顺畅，要采用自下而上的切割方法。

4.5 清孔和吊装钢筋笼

在内护筒切割完工后，需要即刻跟进清孔工作。在孔内泥浆清除至比重低于1.1的时候，就可以进行钢筋笼吊装施工，采用闪光对焊或者双面帮条焊的方法对钢筋笼进行接长，并保证接头面积和接头距离满足规范要求。

4.6 搭建混凝土浇筑平台

施工人员应该根据施工现场具体情况搭建混凝土浇筑平台，并利用平台进行导管的气密性和抗拉试验。导管安装完成后，保持其下端至孔底的距离在0.3-0.5m。

4.7 灌注水下混凝土

再次测量孔底的沉淀厚度和泥浆比重，如不满足要求，则进行二次清孔，直至孔底沉淀厚度和泥浆比重符合规范要求。

在水下混凝土浇筑过程中，要保证混凝土灌注的连续、均匀、缓慢，控制坍落度在19-21cm内，导管埋置深度在2-6m范围内，可根据施工实际需求适当调整导管埋置深度。

5 结束语