橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)研究

候勇征

中鐵六局集團(tuán)天津鐵路建設(shè)有限公司 天津 300232

前言

溶洞是貴州地區(qū)常見(jiàn)的一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)，由于其承載能力較差，因此，給橋梁樁基施工帶來(lái)了嚴(yán)重的不利影響。施工單位應(yīng)該充分重視溶洞的處理，在橋梁樁基施工前，深入研究溶洞的類(lèi)型和特點(diǎn)，采取相應(yīng)的處理技術(shù)，以增強(qiáng)橋梁樁基的穩(wěn)定性及安全性。

1 工程概況

總項(xiàng)目起點(diǎn)位于貴甕高速在甕安樞紐以西5.3公里處的白溪，連接已建的銀川至百色高速公路甕安至貴陽(yáng)段，終點(diǎn)位于蛇卡樞紐北面8.2公里處，連接蘭海國(guó)高貴陽(yáng)至貴陽(yáng)擴(kuò)容工程。甕開(kāi)高速Ⅲ標(biāo)段線路起始里程K19+347，終止里程K27+960，全長(zhǎng)8.613km，分劈概算10.19億元，沿線跨黔南州甕安縣（5.121km）、貴陽(yáng)市開(kāi)陽(yáng)縣（3.492km）兩市、兩縣、兩鎮(zhèn)和十個(gè)行政村。主要施工內(nèi)容包括大、中橋10座，現(xiàn)澆連續(xù)梁橋2座，天橋1座，路基工程10段共5.7km，花梨互通式立體交叉工程1處（包含橋梁5座，路基段4187m），9座通道、9個(gè)涵洞以及全線（48.552km）綠化和機(jī)電工程。

2 橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)研究

2.1 施工方案的選擇

橋梁樁基施工過(guò)程中，施工單位要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況和溶洞特點(diǎn)，采取相應(yīng)的溶洞處理施工方案，常用施工方案包括：①挖孔樁施工。挖孔樁施工方案通常被應(yīng)用于水位較低，樁基地層中砂層或沙礫層較薄的溶洞處理中[1]。②鉆孔樁施工。這一施工方案比較適用于地下涌水量大、礫石被嚴(yán)重風(fēng)化或者帶有很厚的中粗砂層的溶洞。③護(hù)筒跟進(jìn)法。這一方法主要適用于上方沙礫層較為厚低地方，應(yīng)用這一方法主要是為了避免溶洞孔壁坍塌，保證施工安全。④挖鉆結(jié)合法施工。鉆孔樁施工方法是針對(duì)挖孔樁施工方案而提出的，如果地下水位不能準(zhǔn)確判斷并且周?chē)匦蔚刭|(zhì)復(fù)雜的情況，此時(shí)挖孔施工的方法就不再適用，應(yīng)采用挖鉆相結(jié)合的方法。

2.2 施工方法

（1）適宜鉆孔作業(yè)的溶洞處理。對(duì)于適宜鉆孔作業(yè)的溶洞，橋梁樁基施工過(guò)程中主要采用沖擊鉆機(jī)成孔工藝。對(duì)于鉆機(jī)支撐點(diǎn)的位置應(yīng)綜合溶洞情況，盡可能避開(kāi)易塌陷的地方，并且鉆機(jī)不能直接在孔口支撐，適用纜風(fēng)繩栓拉鉆機(jī)，在安裝完鉆機(jī)以后，要確保底部和頂端穩(wěn)定平整，防止沉陷和位置的發(fā)生[2]。

①鉆孔作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)鉆至溶洞頂端1m～1.5m時(shí)，為防止卡鉆，工作人員要不斷更換沖程，逐漸擊穿洞頂；并且還要準(zhǔn)備足夠量的片石與黏土，然后將準(zhǔn)備的黏土制作成直徑為15～20cm的泥球。②在徹底擊穿溶洞頂端之前，施工單位一定要提前安排專(zhuān)人檢測(cè)護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化情況，一旦泥漿面出現(xiàn)下沉，應(yīng)立即加水。③假如溶洞上面的沙礫層比較厚，或者對(duì)于較大型或半充填型的溶洞，需緊隨護(hù)筒開(kāi)展施工，防止泥漿突然流失造成孔壁坍塌的情況。④對(duì)于多層或小型溶洞，在鉆進(jìn)前可以灌注填充低標(biāo)號(hào)的混凝土，提高鉆孔強(qiáng)度。⑤鉆孔作業(yè)完成后，技術(shù)人員需要對(duì)孔形、孔深、孔徑、孔底地質(zhì)和垂直度以及孔底泥漿沉淀厚度進(jìn)行詳細(xì)的檢查，待檢查合格后，進(jìn)行清孔[3]。

（2）挖孔樁施工溶洞處理。①孔壁支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行護(hù)壁，以保證施工安全，通常采用機(jī)械或人工進(jìn)行混凝土制備，澆筑工作由人工完成?；炷翝仓^(guò)程中，鋼模板采用U形卡連接，自上而下周轉(zhuǎn)使用。②井孔開(kāi)挖。開(kāi)挖施工時(shí)，為增加樁的摩阻力，需要使孔壁凹凸不平，根據(jù)土層性質(zhì)確定合適的挖掘方法。挖掘過(guò)程中，施工人員應(yīng)做好安全防范措施，比如接近溶洞頂使，系好安全帶；溶洞頂蓋挖穿后，作業(yè)人員在進(jìn)入空溶洞作業(yè)之前，需要先用小白鼠或鴿子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等等。③作業(yè)人員進(jìn)入溶洞后，若溶洞內(nèi)無(wú)填充物，則先抽干積水，外圍用磚砌筑，然后在澆筑鋼筋混凝土；若溶洞內(nèi)存在填充物，針對(duì)不同的填充物種類(lèi)，需要采取相應(yīng)的措施[4]。比如，填充物為粉細(xì)砂或中粗砂，挖進(jìn)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“淺進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”的原則；填充物為含碎石粉質(zhì)黏土或軟塑狀黏土?xí)r，采用短柄鐵鍬進(jìn)行開(kāi)挖。

（3）溶洞處理的其他方法。對(duì)于裂隙發(fā)育較廣的地質(zhì)構(gòu)造特殊的溶洞而言，可以采用注漿措施來(lái)封住裂隙，為穿過(guò)溶洞提供成孔條件。

①注漿孔可以設(shè)置在橋墩承臺(tái)的四角或每根樁的中心位置，鉆注漿孔的過(guò)程也是進(jìn)一步勘探地質(zhì)情況的過(guò)程，技術(shù)人員可以根據(jù)取芯了解溶洞內(nèi)填充物及溶洞高度等狀況。②如果采用注漿泵注漿，施工人員要合理控制注漿壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定合適的注漿壓力值，通?？刂圃?.5～1.0MPa之間。注漿速度盡量控制在15L/min～20L/min之間，確保漿液滲透到填充物內(nèi)，為沖鉆成孔提供良好的條件。③單花管注漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試孔結(jié)果確定管頭花管段長(zhǎng)度以及孔眼的直徑與間距，注漿速度和結(jié)束時(shí)間根據(jù)建注漿泵上的PQ儀分析來(lái)確定。④采用間歇注漿方式，防止因漿液流失而造成大量浪費(fèi)，待先注入的漿液與碎石膠膠結(jié)強(qiáng)度達(dá)到一定值后，再進(jìn)行注漿，如此循環(huán)注漿。⑤根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的具體情況，確定合適的注漿順序，但是需要注意的是，后注漿的壓力要比先注漿的壓力高。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，橋梁樁基施工中的溶洞處理是一項(xiàng)難度較高的工作，尤其貴州地區(qū)溶洞構(gòu)造具有復(fù)雜性、特殊性和危險(xiǎn)性的特點(diǎn)，給施工的順利進(jìn)行帶來(lái)了困難。施工單位在處理溶洞時(shí)，要充分考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，結(jié)合之前的成功的工程案例，針對(duì)不同類(lèi)型的溶洞采用相應(yīng)的處理技術(shù)和施工方案，為橋梁樁基施工質(zhì)量和效率的提高提供保障。