岩溶复杂地质环境中公路桥梁桩基施工技术

2021-06-20汤欣周致开

运输经理世界 2021年29期

汤欣、周致开

（江西省公路工程有限责任公司，江西南昌330000）

0 引言

公路桥梁的施工是保障社会经济发展基础需求的重要项目内容，但是现阶段在我国的众多公路桥梁建设过程当中均基于复杂地质环境下的因素影响，诸如岩溶地区的复杂地质，使公路桥梁桩基施工面临着较大的难题，其施工质量难以得到保障，将会影响到其最终的结构稳定性，因此需要全面寻找解决岩溶复杂地质环境下公路桥梁桩基施工的有效技术。

1 复杂岩溶地质环境中公路桥梁桩基施工现状

公路桥梁是推动社会经济前进发展的重要结构体现，满足社会发展中人民大众的出行需求，且满足货物的基础运输需要。但是结合实际来讲，其中仍旧存在着急需解决的问题。在较为复杂的岩溶地质环境当中，公路桥梁的施工建设面临着一定的困难。基于岩溶地质环境的特殊性，施工中的桩基沉降会影响到整体工程的质量效果，难以保障公路桥梁质量安全的同时，也会引发其他结构上的安全问题，从而对公路桥梁桩基的维护工作造成一定的影响。在岩溶复杂地质环境当中的公路桥梁桩基如若出现严重的沉降问题，不仅会对车辆行驶的舒适度产生影响，同时也会增加交通事故发生的概率，并对行驶的车辆其本身造成一定的影响[1]。因此为了避免在岩溶复杂地质环境当中公路桥梁桩基质量受到影响，需要及时的对涉及复杂地质环境实施必要的处理，采取针对性的技术措施，解决溶洞等地质问题，进而才能够形成更加安全的交通环境，为我国的经济持续发展提供基础保障。

2 岩溶复杂地质环境公路桥梁桩基工程概况

由于在公路桥梁的桩基施工过程当中将会涉及众多诸如岩溶复杂地质环境，这样的不良地质将会对工程施工质量造成影响，因此需要保障公路桥梁桩基施工在岩溶复杂地质环境当中也能够始终呈现出相对较好的技术效果，基于不同发育程度的溶洞实施处理，以保障施工质量。因此将全面结合某公路大桥的施工建设实际案例进行全面研究。该公路桥梁的实际建设长度为3217m，公路桥梁的上部结构应用到预应力简支混凝土T 型结构，桩基部分则应用到柱形预制墩，墩身最大高度为13m，以及钻孔灌注桩。应用到的钻孔灌注桩包括两种参数形式，一种直径为1m，另一种的直径为1.25m。桥跨布置为30+40+32×30+40+30×30+40+12×30+5×40m，桩基最大高度为50m。结合该段公路桥梁的实际建设环境进行研究，其中岩溶地质环境当中钻孔的实际数量达到316 个，平均100m 左右设置一个钻孔，岩溶地质环境当中的溶洞实际数量占比达到40%，众多的溶洞当中70%以上的则为全空洞，流塑性黏土填充溶洞数量达到14.5%，剩余的溶洞则相应的填充硬塑性黏土。

3 公路桥梁桩基在岩溶复杂地质环境中的施工技术

3.1 施工难点

基于成孔施工的难度相对较高，且又因公路桥梁处于岩溶地质环境当中，在施工过程当中难以及时的勘察地质环境，对于溶洞的分布走向等了解不够全面，因此在钻孔过程当中容易出现坍塌或是跑浆的众多问题[2]。钻孔完成后，清孔工作实际形成的工作难度相对更大，基于深桩孔结构，导致实际的沉渣相对增加，因此清孔工作需要消耗较长时间，如若处理不当则会影响到整体施工进度，进而出现施工滞缓现象。且由于桩基的钻孔深度相对较大，因此在实际施工过程当中的水泥材料应用随之较多，且基于关注时间相对较长，往往会促使混凝土材料质量出现变化，在施工过程当中难以形成良好的控制效果，致使混凝土坍塌的概率逐渐提升，同样也是桩基施工中最困难的部分。

3.2 施工顺序

基于岩溶地质环境的特性，在钻孔时需要相应的选择发育程度相对较低，且孔深小、水量少的位置，按照严格的施工顺序实施钻孔施工。首先需要对施工场地实施整平处理，做好钻孔所需的放样测量，开挖井口，对井口实施混凝土浇筑施工，并对首节桩孔实施挖掘，支模并对孔洞进行浇筑，完成后对桩体的轴线以及标高进行测量，安装钻孔机，并对后续的桩孔进行钻进挖掘，卸除第一节桩孔的护壁，这样完整的过程实施重复施工处理，进而保障每一个桩基的孔洞深度都达到工程的实际建设标准。

3.3 挖掘桩孔

在挖掘桩孔前首选需要埋设护筒，结合孔洞直径，选择厚度相适应的钢板实施护筒的制作，保障其始终处于圆柱形，避免在施工过程当中出现变形问题，同时需要保障护筒的直径始终大于桩孔。顶部需高出底部0.3m 左右，保障护筒与桩孔的中心位置对齐，偏差需要控制在50mm 之内，垂直倾斜角度需要小于1%。桩孔实际长度需要控制在1m 左右，如果需要直接穿过软土层，则桩体长度需要控制在0.5m 之内。由于岩溶地质环境中的孔壁处会出现不平整的问题，因此需要降低桩体与围岩之间的摩擦，应用到水磨钻的挖孔方式，或是采用爆破法在岩层相对较硬的环境当中实施施工处理。

3.4 护壁

结合岩溶地质环境的复杂特性，因此在实际当中的桩基施工需要应用到C25 混凝土实施桩基护壁施工，以保障混凝土具有高强度，适应施工环境所需。而施工中的混凝土材料拌制施工需要应用强制拌和机，并由人工将拌和完成的混凝土浇筑到模板当中，随后实施振捣施工处理。混凝土实际应用到的模板则为依据工程所需厚度自制的钢板，将四块钢板拼接形成完整的护壁模板。桩基施工中的任何一个环节完成之后，都需要在桩孔位置应用到全站仪实施放样处理，通过基线的十字网对轴线实施精准的控制，进一步保障其实际的应用效果。

3.5 溶洞处理

3.5.1 工艺概述

在涉及岩溶复杂地质环境的实施公路桥梁的桩基施工过程当中，需要及时对溶洞实施必要的处理，其中最为常见的应用处理工艺就是抛填筑壁法。在尚未接触到溶洞时，需要应用匀速钻机实施钻孔处理，逐渐接触到溶洞时，相应的停止，并向溶洞内部抛填黏土片石，完成有效的填筑之后，做好冲孔处理，才能够达到密实溶洞的作用。实施重复冲孔处理，保障溶洞形成高密实的效果，且孔道内部保持呈现相对较为稳定的液面效果，才能够形成良好的填充效果。抛填筑壁法溶洞处理如图1所示。

图1 抛填筑壁法溶洞处理

3.5.2 空洞及中型填充溶洞处理

针对这样的溶洞问题实施必要的处理，基于其实际当中存在的溶洞渗透力相对较小的特征，一般情况下需要应用到黏土片石抛填法，这一技术的应用效果呈现出相对较好的性价比，且实施循环抛填处理的次数需要以最终的溶洞密实度检测结果为标准，保障其始终处于高密实状态，才能够顺利实施后续的桩基施工建设。相较于一般的护壁施工处理技术来讲，这一技术呈现出更高的性价比效果，所应用到的黏土片石等材料其成本相对较低，为公路桥梁的桩基工程节约经济成本，达到更好的经济效益[3]。

3.5.3 大型串珠水通溶洞处理

在岩溶地质环境当中遇到的众多大型溶洞，或是溶洞之间形成联通效果的现象，仅仅依靠单一的黏土片石实施处理难以形成良好的密实效果的同时，溶洞的洞壁结构稳定性得不到相应的保障，容易在桩基施工过程当中出现严重的坍塌现象，影响施工安全的同时，拖延施工进度。同样实施单一的钢板护壁施工则对于挤压推动力的要求相对更高，无法形成性价比更高的工艺效果，并且无法保障后续溶洞不会出现变形开裂等问题。基于实际研究分析，最终需要应用到抛填筑壁法结合钢板护壁的双重建设效果，才能够对这样的溶洞实施良好的处理。

3.5.4 抛填筑壁法施工特征

黏土片石的溶洞处理技术所呈现出的技术特征则表现为缺少连续性效果，且施工处理效率相对较低，无法保障良好的施工进度以及质量效果，容易导致溶洞出现严重的塌孔问题。因此在实际当中需要应用到该技术实施溶洞处理，则需要进行反复施工，增加处理次数，并对水头实施严格的控制，防止施工地面出现严重的沉降现象。基于该工程项目当中的实际应用效果来讲，一般的公路桥梁桩基施工当中需要应用到12 次以上的循环应用次数才能够保障溶洞的高效密实效果。但是在该工程当中，最终基于不恰当的施工组织，促使地基出现明显的沉降问题，对于溶洞的处理并未形成有效的解决成果。

而相应的，应用到的黏土片石其材质相对较硬，在实施重复循环回填的过程当中无法形成高效的流动渗透效果，促使溶洞的处理过程扩散效果不佳，促使溶洞的实际回填部位出现明显的通道印记，进而在后续实施混凝土的浇筑施工环节时，以超过黏土的实际流动效果促使填筑空间当中难以充分获取到混凝土材料。绕过预留空间，最终难以形成良好的溶洞密实效果的同时，促使混凝土浇筑过量，增加了公路桥梁桩基的自重。

3.5.5 优化处理措施

在溶洞顶部挖穿顶盖之后，及时抽干溶洞当中所残留的水分，并应用到砌块结合工程当中的桩基实施参数与形状，在溶洞的外圈实施砌筑，按照桩基实际的孔径参数，安装模板结构，做好混凝土护壁浇筑处理，注意砌块的密度，避免存在较大的空隙造成混凝土的空流影响结构稳定性。结束钻孔施工环节之后，全面清理桩基孔洞内部的残渣，将预制好的钢筋笼安装到对应的位置当中，随后实施水下的混凝土灌注处理。灌注施工环节需要保障连续不断，且按照严格的质量标准实施，避免任何基于施工不标准而出现的质量问题。

3.5.6 溶洞处理原则

结合文中的实际案例进行分析，针对各种不同的溶洞其实际的处理方式需要进行多方位的考量，进而保障形成相适应的溶洞处理效果才能够保障后续的桩基施工更加顺利，基于这样的需求，各种不同的溶洞处理方案详细内容，溶洞不良地质处理方案明细如表1所示。制定适应不同溶洞的处理方案才能够保障良好的密实效果，进一步保障桩基结构的稳定，避免地基沉降。

表1 溶洞不良地质处理方案明细

3.6 水下混凝土灌注

结束钢筋笼的安装，则进入到公路桥梁桩基施工的最后环节，实施水下的混凝土灌注施工，作为在公路桥梁桩基施工环节当中最为关键的环节之一，对于公路桥梁的质量具有直接影响力，因此，在施工过程当中需要严格执行施工计划。首先，精准安装导管与漏斗，将首车混凝土材料进行灌注，基于相对较大的混凝土坍落效果，挤压出管道内部的水分，且导管的安装位置需要处于混凝土2m 以外。其次，保障不间断地灌注施工，对灌注深度实施严格的控制监管，导管的实际埋设深度需要达到6m 左右。随后提升导管，这一过程需要保障导管始终处于中心位置当中，避免其接触到钢筋笼造成损坏，导管最小限度的提升高度为2m，且需要在15min 内完成拆除施工处理，否则将会影响到灌注质量。在提升过程当中，注意速度控制，需要始终处于相对较为缓慢的状态，匀速提升。观测混凝土的浇筑面与钢筋笼的实际距离，处于10cm 范围内则需要加速灌注，避免过量灌注，避免钢筋笼上浮。最后，完成灌注施工之后，及时检测桩基高度，需要高于预设高度70cm 左右，清理桩基，保障良好的施工质量效果。