高速公路桥梁桩基施工中溶洞处理技术

李志能

【摘要】随着高速公路建设规模的逐渐增加，高速公路桥梁施工建设中常常会遭遇到溶洞等方面的地质问题，已经成为影响高速公路桥梁工程质量的关键性因素，直接影响到高速公路桥梁工程稳定性和安全性。溶洞具有较为复杂的地质结构，直接增加了高速公路桥梁桩基施工的难度，所以要深入分析桥梁桩基施工中溶洞处理技术，确保桩基施工的顺利进行。本文主要以怀芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大桥东）项目为例阐述高速公路桥梁桩基施工中溶洞处理技术内容，希望能够对相关人士有所帮助。

【关键词】高速公路;桥梁桩基;溶洞处理技术

1、案例基本概况

怀芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大桥东）项目东起湖天大道，西至沿河路，是怀芷城际大道中的一段。桥梁起点桩号为K1+492.000，终点桩号为K1+784.000，桥梁跨径布置为（3×40）+（4×40）m，桥梁中心桩号为K1+638.000，桥梁全长292m。桥面宽度：6.5m（含人行道4m+2.5 m非机动车道）+14.5 m机动车道+14.5 m机动车道+6.5m（含人行道4m+2.5 m非机动车道）=42m，上部结构采用预应力砼连续组合箱梁，下部结构采用柱式墩、柱台、U型台、钻孔桩基础。桥梁设计汽车荷载为城市-A级。本项目共有58根桩基，有两种规格，分别为：Ф150cm，Ф180cm。其中：0#桥台桩径为Ф150cm，共16根;1#墩～6#墩桩径为Ф180cm，共6根;7#桥台桩径为Ф150cm，共6根。桩基钢筋主筋采用HRB400 25mm钢筋，箍筋采用HPB300 12mm钢筋。

2、溶洞处理技术分析

2.1小型溶洞的处理技术

为保证溶洞处理的安全可靠，对于小型溶洞采用回填膨润土+片石+水泥堵洞固壁法，具体施工方法如下：

第一，在利用冲击钻实施钻进时一定要特别关注护筒内部泥浆面高度的变化情况，一旦内部泥浆面出现快速下降的情况就要立即对其进行补水浆。

第二，在正式钻孔前需要在桩机周边合适位置配备相应的膨润土（≥20m?）、片石以及袋装水泥，一旦泥浆面产生下降就要利用通过大型的挖掘机将之前准备好的膨润土+片石+水泥投入到钻孔当中。片石和膨润土按照3：1的比例投放，回填高度高于溶洞处3m以上。片石强度必须采用强度高的片石。然后采用低提慢进的方法重新冲孔，通过冲孔堵住溶洞并重新造浆。

第三，当再次漏浆时，表明上述方法无法完全保证处理后的效果，孔壁强度无法满足相应的要求，必要时采用下述的多层溶洞处理方法进行处理即回填片石混凝土，对孔壁的强度进行相应的加固，达到填充溶洞及固壁的作用。

第四，在钻孔时出现较大面积的塌孔或者泥浆快速流走等问题，若是钻孔时造成原有泥浆面大程度下降（超过2m），那么就说明钻孔时已经破坏了原有小型溶洞而形成了更大的溶洞，需要采取其他方式处理。

2.2中型溶洞的处理技术

对于中型溶洞来说，可以通过片石混凝土固壁法进行施工处理，具体施工方法如下：

第一，按照具体的地质勘察情况，在中型溶洞桩基施工过程中需要安排专人特别关注钻机周边地面、岩样、护筒泥浆面的变化情况，要牢牢记住相关资料中所记载的溶洞位置。

第二，在钻孔到击穿洞顶之前要采取小冲程的方式来进行，缓缓对洞顶造成冲击，以此种方式来避免发生卡冲击锤的情况。

第三，若是产生了泥浆面下降、孔内部水位较大的改变、泥浆的稠度和颜色发生较大变化或者钻孔速度明显加快并且没有产生偏孔的情况，这就说明已经钻透溶洞顶部而进入到了溶洞。

第四，之后通过较大功率泥浆泵实施补浆补水施工，同时要及时将冲击锤提出，避免造成冲擊锤埋设的问题。

第五，根据片石混凝土填充的方案将提前准备好的导管迅速放入孔内，接好料斗，将等待在旁边的混凝土搅拌车就位，朝孔内进行混凝土填充。后续的工作参照片石混凝土填充的相应工序进行施工。

第六，由于中型溶洞的体积较大，需要的相应的材料多，搅拌站和现场根据需要进行提前备料，确保遇到紧急情况时可以及时处理。

第七，若同一溶洞封堵后再次塌孔，出现漏浆的现象，未能有效封堵住溶洞，为降低灌注桩时塌孔风险，按下述钢护筒跟进法方案处理。

第八，在失漏的泥浆完全消失之后就可以进行正常钻进施工，通过重复上述操作直到钻孔完全穿过溶洞。在将溶洞顶、底板完全击穿之后，要利用小冲程、低频率的方式通过钻锤对溶洞顶底板进行修整，确保所形成桩孔的圆滑性，避免后续施工时出现卡钻等问题。

2.3大型溶洞的处理技术

对于大型溶洞来说，因为其具有非常大的泥浆侧向压力并且自稳性相对较差，所以可以通过灌注砼护壁二次成孔钻进法进行施工。具体施工方法如下：

第一，按照具体的地质勘察情况，在大型溶洞桩基施工过程中需要安排专人特别关注钻机周边地面、岩样、护筒泥浆面的变化情况，要牢牢记住相关资料中所记载的溶洞位置。

第二，钻孔过程中要进行有效控制，在距离洞顶1m左右位置要逐渐放缓钻进进程，可以改为小冲程的方式逐渐将洞顶击穿，避免发生冲击锤卡死的情况。一旦出现漏浆就表明已经产生穿孔，此种情况下要利用通过泥浆泵向孔内补充泥浆，避免发生孔壁坍塌的问题。另外，要一定程度上提升泥浆的比重，避免涌水、涌浆造成泥浆的稀释而降低泥浆护壁能力，防止产生孔壁坍塌的问题。

第三，钻到溶洞底板位置后要向孔内部灌注水下片石混凝土，确保其累计到溶洞顶部1m之上位置。待混凝土达到75%强度后，重新钻进。

2.4特大型溶洞的处理技术

因特大型溶洞的溶洞高度大，对钢护筒的侧向承受力要求高，故在采用与大型溶洞相同溶洞处理方法的同时，对钢护筒材料的要求进行相应的提高。具体要求如下：

第一，提前进行钢护筒的加工。针对溶洞不同孔深要采用不同规格的钢护筒，例如对于溶洞孔深在15m之内的情况来说，可以通过12mm厚度的钢板加工钢护筒;对于溶洞孔深在15-30m的情况来说，可以通过14mm厚度钢板加工钢护筒，要控制每一节的长度在4m左右，正常情况下护筒内直径要超出设计桩径10cm左右。一般情况下钢护筒的总体长度按照如下公司进行计算：

L≥h+H

其中L表示钢护筒总长度，单位为m;h表示地质初勘溶洞高度，单位为m;H表示溶洞顶到地面的距离。一定要严格控制钢护筒的加工尺寸，在不同钢护筒连接时，不同上下节之间的连接除了采取焊接之外，为了确保其强度也要在焊缝位置焊接5cm宽的加强钢带。对于护筒的水平接缝来说，要确保其所形成的平面和护筒竖向相垂直，确保整个钢护筒的垂直度（下转192页）（上接190）满足标准规范，保证振动锤和护筒顶面能够牢牢焊接，不存在松动的情况。同时也要保证振动锤处在护筒顶面中间位置，要严格控制每一节下沉护筒的垂直度。

第二，要保證所用钻头成孔直接设计桩直径，该工程设计桩为Φ1.8，所以可以通过Φ2.0m的钻头进行成孔。在成孔过程中，对于溶洞顶3m以上的区域来说可以采取普通冲孔成孔的方式来进行，在接近溶洞顶位置时需要更换可以满足设计桩径的普通钻头，并且也要埋入钢护筒，之后边打边跟进钢护筒。

第三，进行护筒的沉放。在进行长护筒下放过程中一定要确保位置的准确性，完成下放之后要仔细检查高程、垂直度、护筒顶面水平度等指标。在冲击穿过溶洞顶部过程中要多次提升冲锤，若是冲锤没有发生显著阻塞就表明顶部成孔完成。之后通过钢丝绳将内护筒绑牢，并且利用吊机+振动锤将护筒沉入到孔底。施工过程中要最大程度发挥冲击钻的扩孔性能，确保钢护筒可以顺利下沉。

第四，护筒安装到位之后要改为满足成孔标准的钻头，一定要保证桩孔的偏斜率满足标准规定，从而保证钢护筒可以顺利下滑。在对溶槽顶部进行冲击时要缓慢进行，要逐渐在溶槽位置形成较小的裂口，避免通过强烈冲击的方式施工。进入到溶洞之后孔内部泥浆会完全漏没，所以要单独实施溶槽处理。具体方式为：在孔內浆完全漏没之后要通过汽车吊将冲击锥锤移开，之后将水下砼导管投入到孔内部，然后通过C20砼对其实施封堵。需要注意的是，每一次所灌砼不能较多，并且需要在已经灌注的砼达到初凝之后才可浇筑，要有效控制砼的塌落度在30-50mm范围内，利用砼流动性较慢的特性实现暂时性封堵。在砼凝固到标准强度后再利用冲击锤实施回钻并且跟进内钢护筒。

第五，加强各部分间隙的有效处理。

①要在内护筒底部和溶洞底部100cm范围内回填碎石或者砼;

②通过高压喷射灌浆法对于回填体实施灌浆处理，完成灌浆之后要通过砂、碎石、水泥砂浆对内护筒上下两侧空隙进行填充，保证其固结强度≥300MPa，完成灌浆后就能够实施钻进;

③通过小碎石混凝土对内护筒顶部和外护筒底部100cm范围内实施回填，利用砂对于内护筒中部进行回填，现场根据实际情况进行处理。

④钢护筒外壁与冲孔间间隙的处理采用小钢管（开小孔）下至底部，用高压喷射灌浆法对回填体进行灌浆处理。

⑤对于多层溶洞的钢护筒跟进处理，可以同样采用上述的方法进行空隙的堵塞。

结语：

本文主要以怀芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大桥东）项目为例分析了桥梁桩基施工时不同类型溶洞的处理技术内容，通过本文的介绍能够对桩基施工溶洞处理技术提供一定参考和帮助，对于确保高速公路桥梁桩基施工具有现实意义。

参考文献：

[1]康兴华.高速公路桥梁溶洞桩基施工处理关键技术分析[J].山西建筑，2019（03）：15-17.