淺談溶洞樁基施工方法

楊世林

（福建省第一公路工程公司）

淺談溶洞樁基施工方法

楊世林

（福建省第一公路工程公司）

1 工程簡介、地質(zhì)、水文概況

廣西陽鹿高速公路A合同段白虎山大橋位于陽朔縣沙子溪西南，橋位中心樁號為K0+410，全長480m，橋面寬度26m,上部構(gòu)造采用16X30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁，下部構(gòu)造采用柱式橋墩，柱式、肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。根據(jù)圖紙地質(zhì)資料分析，場地內(nèi)地基巖土工程地質(zhì)特性較好，上覆為厚度不大的第四系松散堆積層，K0+290-K0+430范圍內(nèi)下覆完整性較好、厚層狀灰?guī)r，兩端為風(fēng)化較嚴重的硅質(zhì)巖，橋基較為穩(wěn)定。僅在K0+410（8#墩）處地表下5.9-25.6m范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有不同洞徑為0.5-4.8m的溶蝕空洞，主要由細砂、灰褐色松散狀角礫及粘性土充填，因其規(guī)模小不會影響樁基的穩(wěn)定性。場地內(nèi)地下水的類型為松散層孔隙水、巖溶裂隙水，均接受大氣降水和地表水的補給，其透水性及富水性一般。橋位區(qū)內(nèi)水質(zhì)良好，對混凝土無腐蝕性。

2 溶洞的分類

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，可將白虎山大橋的樁基溶洞分為以下幾類：

（1）按橋位地理位置分類：淺層溶洞（地表下＜6m）、深層溶洞（地表下＞6m）；

（2）按溶洞的大小分類：小溶洞（洞徑＜3m）、大溶洞（洞徑＞3m）；

（3）按洞內(nèi)有無填充物分類：有充填溶洞（洞內(nèi)填滿亞砂土和亞粘土等，充填物呈可塑、軟塑和流塑狀）、半充填溶洞（有一半左右充填）、空洞（無充填物）；

（4）按是否漏水分類：全漏水溶洞（與其它溶洞或地下河相連）、半漏水溶洞、不漏水溶洞；

（5）按溶洞垂向數(shù)量分類：單個溶洞、多個溶洞。

3 樁基溶洞施工方法

在溶洞區(qū)樁基施工前，應(yīng)首先詳細核對樁位的水文地質(zhì)報告。根據(jù)樁位各溶洞發(fā)育特點，發(fā)育程度，連通情況確定每根樁的施工方案。因巖溶地質(zhì)情況較為復(fù)雜，設(shè)計圖紙也不可能精確標(biāo)出溶洞所在位置及大小，可能出現(xiàn)的問題預(yù)見性不強。因此，只有在施工過程中發(fā)現(xiàn)和記錄，注意觀察樁的地質(zhì)變化，對可能出現(xiàn)的問題做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、快解決。

3.1 挖孔樁配合鉆孔樁施工

當(dāng)?shù)乜辟Y料中出現(xiàn)淺層溶洞或是基樁位置在河邊地表覆蓋層為砂性土?xí)r，通常地表覆蓋層的可塑性和整體穩(wěn)定性較差，多以挖孔樁配合鉆孔樁施工，以達安全可靠、縮短施工周期和降低施工成本。

3.2 常規(guī)成孔法

當(dāng)溶洞內(nèi)有充填物，是可塑或軟塑的亞粘土，并且溶洞不漏水，這時不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按照正常的地質(zhì)情況施工，可以采用人工挖孔或沖擊鉆成孔。在無地下水或有少量地下水，且較密實的土層或風(fēng)化巖層中應(yīng)優(yōu)先采用人工挖孔施工。人工挖孔設(shè)備簡單，樁孔可以同時開工，施工進度快，人工費低，孔徑及垂直度易于控制。如白虎山大橋8#-0樁基溶洞高1.6m，洞頂?shù)装鍘r石呈強風(fēng)化，以細砂充填，物理力學(xué)性質(zhì)較好，施工中沒有受到溶洞的影響，完全按正常的無溶洞地質(zhì)情況施工。

3.3 片石粘土筑壁法

溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度在3m左右，但存在嚴重漏水，護筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用片石、水泥、粘土（經(jīng)驗值：片石（m3）：水泥（t）、粘土（m3）=1：0.02t:1）至溶洞頂1m左右時回填沖擊，用小沖程不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實，再加漿提高水頭到正常高度，等水泥初凝具有一定強度，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進，形成人工泥石護壁。如此反復(fù)多次回填片石、粘土和整包水泥，反復(fù)沖擊直至形成泥石護壁并不再漏漿為止。

片石粘土筑壁法施工時，鋼護筒必須穿透砂礫及卵石等透水層座落在不透水的土層上，這樣可以防止由于溶洞漏水，水頭高度急劇下降而造成坍孔，進而導(dǎo)致孔口周圍大面積地陷，危及施工平臺的穩(wěn)定和安全。

3.4 鋼護筒跟進法

在溶洞較大，洞內(nèi)無充填物或有流塑充填物，漏水很嚴重，采用片石加粘土反復(fù)打密，仍然無法形成泥石護壁的，可采用鋼護筒跟進法施工。即一面沖孔，一面接高護筒，并且將其振動下沉至已成孔的孔內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動。

在垂向溶洞較多樁基較長，鋼護筒跟進很困難，鋼護筒不能一層跟進到底時，可先下一層大護筒跟進，這個護筒的直徑應(yīng)大于樁徑10cm左右。當(dāng)大護筒不能下沉，下面的溶洞又無法處理時，需再下一層護筒跟進。在施工中應(yīng)盡量避免雙層或多層護筒跟進。

當(dāng)采用泥石筑壁法沖孔已穿過多個溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時，上面已經(jīng)形成的泥石護壁突然坍塌并且漏水，這時已無法再進行泥石護壁，可以將鋼護筒跟進到這個溶洞處堵漏，漏幾個溶洞鋼護筒跟進幾個溶洞。

樁基護筒根據(jù)其入土深度及實際施工條件，宜采用10-14mm厚的A3鋼板卷制。其內(nèi)徑應(yīng)大于樁徑至少200mm，壁厚能使護筒保持圓通狀且不變形。埋設(shè)及下沉，均采用振動錘振入至設(shè)計要求的深度，護筒刃腳應(yīng)盡量置于粘性土中。護筒接長時，焊縫一定要飽滿，保證不漏水。接口處要用加勁鋼筋連接焊牢，直至打進超過溶洞所在位置或所設(shè)定的深度，然后再往孔內(nèi)加粘土造漿沖孔。

4 施工中常見的問題及處理

4.1 塌孔

如果有透水層，當(dāng)沖擊到溶洞后，由于突然漏漿造成水頭高度急劇下降，透水層失穩(wěn)，形成漏斗狀塌孔。預(yù)防方法多采用鋼護筒坐落亞粘性土層繼續(xù)沖擊成孔、補水和墊放工字鋼及枕木的方法，而一旦發(fā)生塌孔，則首先應(yīng)查明原因，繼而采取相應(yīng)措施，如：孔內(nèi)局部坍塌，回填砂和黏質(zhì)土混合物到坍孔處以上1-2m；若溶洞發(fā)育嚴重時，可拔出鋼護筒，用粘土回填，并采用內(nèi)護筒跟進穿過溶洞。

4.2 堵管

在灌注過程中，混凝土在導(dǎo)管中下不去，稱為堵管。其主要原因一是初灌時隔水栓卡管或混凝土本身坍落度小、流動性差等，二是機械發(fā)生故障或其他原因使混凝土在導(dǎo)管中停留過久，或灌注時間持續(xù)過長，使得最初灌注的混凝土已經(jīng)初凝。前者主要處理辦法為用長桿沖搗管內(nèi)混凝土，后者則主要為灌注前仔細檢查維修灌注機械，準(zhǔn)備備用機械，混凝土中摻入緩凝劑等。

4.3 斜孔

由于溶洞面傾斜或出現(xiàn)探頭石，致使鉆頭沿軟的低的部位下滑造成斜孔。解決辦法是回填片石，三次以上無法調(diào)正就無需再添，及時灌注水下砼，待強度形成后用小沖程打緊錘反復(fù)沖擊，直至調(diào)正過來為止。但過大的沖程會導(dǎo)致成孔不圓，造成斜孔。

4.4 漏漿

在沖擊成孔中，由于有的溶洞與地下暗河或其他溶洞相通，泥漿迅速流走，水頭高度急劇下降，造成漏漿，并很可能導(dǎo)致情況進一步惡化造成塌孔、埋鉆等事故，甚至?xí)霈F(xiàn)地面塌陷，影響周邊建筑物的安全。

發(fā)生漏漿的主要原因，一是鉆孔通過與地下水暗流相連的強透水性地層；二是遇到未填充的溶洞、溶穴、溶槽等。在處理時應(yīng)及時向孔內(nèi)補充泥漿，加稠保持泥漿濃度，減少孔內(nèi)外壓力差，有效護壁減緩漏漿速度，采用中小沖程鉆進；向孔中回填粘土夾片石、塊石等，反復(fù)沖擊回填粘土以增加護壁的密實度和強度。

另水泥粘土或混凝土漿固結(jié)堵漏法及護筒跟進護壁堵漏法能取得更良效果：前者主要分為小裂隙漏漿和大溶洞漏漿進行處理，后者主要針對大型溶洞漏漿。

4.5 埋鉆

埋鉆是由坍孔造成的。施工中發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)立即將鉆頭提到孔外，如果未及時提鉆，漏漿后坍孔，鉆頭便被埋在孔中。人工挖土鋼護筒跟進法。樁孔進尺10m以內(nèi)，地下水易于控制，沒有大的承壓力，人可以下到樁孔中去邊挖坍落的泥石，邊護筒跟進，一直挖到鉆頭位置，護筒也跟進到鉆頭位置。

5 結(jié)語

基于樁基溶洞的復(fù)雜性和危險性，在施工過程中應(yīng)綜合分析各種資料和數(shù)據(jù)，針對不同的溶洞類型制訂相應(yīng)的處理方案，對隨時出現(xiàn)的新情況做好充足的準(zhǔn)備。白虎山大橋?qū)θ芏礃痘氖┕し桨篙^為成功，經(jīng)廣西誠達工程質(zhì)量檢測有限公司檢測，Ⅰ類樁比例達到該橋樁基總數(shù)的95%以上。此案例的施工經(jīng)驗是，在溶洞區(qū)樁基施工中對巖溶的處理需要結(jié)合地質(zhì)資料，并綜合考慮各種因素，選用既滿足設(shè)計要求又能加快施工進度，以保障質(zhì)量和安全的施工方法。