關(guān)于橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)分析

李 建 軍

(山西交投高速公路有限公司，山西 忻州 034000)

在居民生活水平不斷提高的同時(shí)，生活節(jié)奏逐漸加快，對(duì)日常出行有著更高的需求，因此公路建設(shè)也需要滿足需求不斷發(fā)展，在此種趨勢(shì)下，建設(shè)過(guò)程中，地質(zhì)問(wèn)題不可避免，由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性，因此對(duì)于不同的巖溶地質(zhì)也有著不同的應(yīng)對(duì)方式，一旦處理方式不正確，那么便會(huì)直接對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響，造成資金損失等問(wèn)題。

1 溶洞地基處理方式

在處理地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，需要與設(shè)計(jì)部門一同處理，并進(jìn)行以下工作步驟：

1)首先對(duì)溶洞的形狀、范圍以及深度進(jìn)行探測(cè)，明確溶洞的具體情況，可以合理的選擇施工措施。

2)當(dāng)溶洞的深度較淺時(shí)，可以使用高壓水槍將溶洞中的淤泥以及其他異物進(jìn)行清除，然后在其中注入混凝土，將溶洞進(jìn)行填充，當(dāng)溶洞較深并且寬度較小時(shí)，可以采取打入混凝土土樁的方式進(jìn)行處理。例如，可以往溶洞內(nèi)回填砂子或碎石。溶洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物較少可向洞內(nèi)填充砂。選擇一個(gè)合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。根據(jù)成樁直徑、維護(hù)體積的最小直徑及堆積體形成規(guī)律，計(jì)算填砂量。用壓風(fēng)機(jī)將干砂壓入，為防止洞內(nèi)高壓阻止灌漿，利用其他孔作為減壓孔。待達(dá)到計(jì)算的填充體積，壓力穩(wěn)定時(shí)，即可停止。

3)當(dāng)巖溶處于基礎(chǔ)地面時(shí)，可以直接使用混合土蓋板將巖洞覆蓋。

4)當(dāng)深度較深，而且洞內(nèi)含有軟粘土?xí)r，首先需要使用鉆機(jī)鉆孔，然后從孔中注入砂石混凝土封閉。

5)當(dāng)溶洞范圍較大并且很深時(shí)，使用一般的開(kāi)挖以及澆漿方式較為困難，因此可以使用鉆孔或者沉入樁的方式處理溶洞[1]。

2 溶洞處理技術(shù)以及方式

2.1 處理方案

在處理溶洞時(shí)，可采用的處理措施較多，在公路路基施工開(kāi)挖工程中，如果發(fā)現(xiàn)其中存在大量的溶洞，那么勢(shì)必會(huì)對(duì)工程造成

一定的影響，使工期無(wú)法按時(shí)完成，造成被動(dòng)的局面，但是為保證工程可以在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成，需要尋找到具有合理性、經(jīng)濟(jì)適用性的方案。其中最為常用的處理方案有三種，分別是橋梁跨越、鉆孔壓漿處理以及強(qiáng)夯法。橋梁跨越法需要使用大量的鋼筋、水泥以及其他材料，制造費(fèi)用較高，而且所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)施工場(chǎng)地較為狹小，因此此方式的適用性有限。鉆孔壓漿法適用于較小的范圍，不適用于大范圍的溶洞，一旦溶洞較大，在處理時(shí)便需要大量的時(shí)間，而且所需要的水泥價(jià)格較高。強(qiáng)夯法的特點(diǎn)也較為明顯，此方式使用材料較少，并且施工所需周期較短，因此應(yīng)用程度逐步增加。

2.2 鉆孔方式的選擇

在目前的樁基鉆孔中，最常使用的方式為人工鉆孔、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔、沖擊鉆進(jìn)成孔法等，在巖溶地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，沖擊鉆成孔法是應(yīng)用程度最高的一種鉆孔方式，沖擊鉆的主要工作原理為利于鉆頭自身的重量，然后對(duì)所需要施工的部位進(jìn)行沖擊形成孔洞，此方式適用于硬度較小密實(shí)度較低的地質(zhì)，例如：粘性土、砂類土等，孔徑一般在1.5 m左右，鉆孔深度不大于500 cm。在巖溶地域，由于巖面傾斜程度較大，并且地質(zhì)呈現(xiàn)軟硬不均的狀態(tài)，因此，使用的鉆孔方式普遍為沖擊鉆成孔(見(jiàn)圖1)。

2.3 在施工時(shí)遇到的問(wèn)題

1)漏漿，漏漿現(xiàn)象發(fā)生于當(dāng)鉆孔遇到內(nèi)部含有填充物的溶洞或者在溶洞或者裂痕中含有地下水時(shí)，均容易發(fā)生漏漿現(xiàn)象，使泥漿流入溶洞內(nèi)。

2)塌孔，當(dāng)溶洞的面積較大，并且溶洞內(nèi)部具有相互連接的通道時(shí)，由于爆漿面極劇下降，并且無(wú)法在極短時(shí)間內(nèi)使?jié){面補(bǔ)充回原先的狀態(tài)，因此會(huì)使塌孔現(xiàn)象產(chǎn)生。

3)地面塌陷，當(dāng)泥漿流失時(shí)，會(huì)導(dǎo)致地面下出現(xiàn)嚴(yán)重的流沙現(xiàn)象，當(dāng)塌孔現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，會(huì)引起周圍地面的坍塌，當(dāng)溶洞深度較淺但是范圍很大時(shí)，一旦沖錘突破巖層，便會(huì)引起泥漿的流失，使上層孔壁失去穩(wěn)定，導(dǎo)致起樁口附近的地面坍塌。

2.4 施工前的防護(hù)措施

1)收集資料，在施工前首先需要對(duì)當(dāng)前巖溶地區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)有無(wú)溶洞以及成樁的安全性進(jìn)行分析。

2)安全保障措施，在采取安全措施時(shí)，首先需要將鉆孔設(shè)備的底部放置鋼架網(wǎng)，在發(fā)生塌孔現(xiàn)象時(shí)，鉆孔設(shè)備可以停留在鋼網(wǎng)上，減少設(shè)備的損失，并且提前準(zhǔn)備泥漿等堵塞材料，例如稻草等。

3)對(duì)于已經(jīng)完成上述工作的樁位，需要在施工前進(jìn)行有效的處理，減少施工時(shí)的隱患。可以在鉆探孔中嘗試澆灌泥漿，若澆灌所需時(shí)間較長(zhǎng)，便證明溶洞內(nèi)的規(guī)模較小并且不具有相連的溶洞，若澆灌后，長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到充盈狀態(tài)，那么便證明此溶洞的范圍較大，需要采取澆灌黃泥、砂漿等充填材料進(jìn)行填補(bǔ)，待填滿后繼續(xù)施工[2]。

2.5 施工技術(shù)

具體到實(shí)際施工中，大多施工都是采用的機(jī)械鉆孔，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)不同所使用的施工技術(shù)也有一定的差別，但一般情況下，總體的施工流程大多是一樣的。具體施工流程見(jiàn)圖2。

在“泥漿回收”完成后，必須要等泥漿沉淀后才能樁機(jī)移位。

1)鉆進(jìn)技術(shù)，此技術(shù)首先需要在上層使用回鉆轉(zhuǎn)樁機(jī)鉆進(jìn)，在進(jìn)入巖層后，使用沖擊鉆機(jī)采用沖擊成孔的方式進(jìn)行施工，并在此過(guò)程中配置吊機(jī)輔助施工。在施工時(shí)，首先需要在鉆進(jìn)的同時(shí)做好護(hù)臂工作，防止塌孔等意外狀況產(chǎn)生，當(dāng)已經(jīng)接近巖溶發(fā)育處時(shí)，需要在孔中添加填充物，然后采用沖擊鉆，使用低錘密擊的方式，將填充物盡可能的擠進(jìn)裂隙中，并且對(duì)護(hù)壁泥漿的性質(zhì)以及狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生異?，F(xiàn)象，便及時(shí)采取相關(guān)的措施進(jìn)行處理，然后控制補(bǔ)充泥漿，防止由于漿面下降產(chǎn)生的塌孔事故。

2)多級(jí)鋼護(hù)筒護(hù)壁，以實(shí)際工程為例，對(duì)某大橋的外樁施工時(shí)，首先采用的是機(jī)械鉆孔，在鉆孔到距離孔口10 m位置處，樁基穿過(guò)溶洞，發(fā)生大體積漏漿現(xiàn)象，采用常規(guī)的處理方法，立即回填強(qiáng)風(fēng)化片石、碎石夾粘土、水泥、稻草和木屑等重復(fù)沖孔，但該樁基豎穿溶洞較多，且密集，機(jī)械鉆孔300 cm過(guò)程中多次出現(xiàn)塌孔，且每次塌孔的面積都在擴(kuò)大，造成無(wú)法繼續(xù)施工，決定暫停施工，進(jìn)行補(bǔ)充勘察，待地質(zhì)狀況查清后，做詳細(xì)施工安排。

在施工過(guò)程中，在采取上述措施后，仍存在一定的塌孔發(fā)生幾率，因此，為減少塌孔現(xiàn)象產(chǎn)生的影響，需要采用鋼護(hù)筒護(hù)壁的方式進(jìn)行處理，首先需要計(jì)算巖層上面的粘土厚度，使用直徑在94 cm的鉆頭，穿過(guò)粘土層100 cm左右，然后放置鋼護(hù)筒，護(hù)筒的直徑需要在90 cm左右，筒壁的厚度需要保證在8 mm，每節(jié)高度為2.5 m左右，在裝置時(shí)，井口焊接需要使用滿焊，護(hù)筒需要放置在與鉆井深度相同的位置，最后在安裝結(jié)束后，便可使用沖擊鉆達(dá)到預(yù)計(jì)位置。

溶洞高大于5.0 m處理示意圖見(jiàn)圖3。

3 實(shí)例概況

在高速公路的某段中，需要建立一座特大橋，橋的全長(zhǎng)為1 354.286 m，以200 cm的預(yù)應(yīng)力空心板梁為主，整座大橋的寬度為2 600 cm，高速公路為四車雙向通道，以鉆孔澆灌樁作為基礎(chǔ)，將摩擦樁作為主要設(shè)計(jì)，編號(hào)為4132的墩柱基為端承柱，其具體數(shù)據(jù)為：長(zhǎng)度在3 500 cm，最長(zhǎng)為7 000 cm。寬度分兩種型號(hào)，分別為1.48 m和2.15 m。

特大橋位于沖洪積平原上，江面雖然各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常，但是由于受洪水的作用，導(dǎo)致土層以亞砂土等為主，深度在1 000 cm左右，各層的類型有很多，并且其中洞穴、溶洞等較為普遍，在洞內(nèi)存留的沉積物主要由碎石粘土等組成，溶洞內(nèi)的存留物為粘性土混合碎石以及粘土等[3]。

根據(jù)區(qū)域的實(shí)際情況，選擇沖擊鉆成孔的方式，選擇此方式的原因?yàn)闆_擊鉆成孔法可以有效的將側(cè)壁的縫隙填滿，形成的孔壁具有穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，雖然當(dāng)前的地質(zhì)也較為適合使用挖孔成樁的工藝，但是由于此工藝對(duì)于溶洞的深度有著較大的限制，而且溶洞的大小不同，深淺也不一樣，因此使用挖孔成樁較為困難。

4 特大橋溶洞成孔的研究

在工程中，地質(zhì)情況不良主要體現(xiàn)在溶洞的深淺不一、數(shù)量較多以及溶洞之間相互連通等，在相融的樁基處，常會(huì)遇見(jiàn)多層溶洞的重疊現(xiàn)象，而且在進(jìn)行鉆孔工作的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)由于泥漿的大量流失產(chǎn)生的孔壁坍塌現(xiàn)象。上述問(wèn)題也是在施工過(guò)程中需要面對(duì)的重點(diǎn)問(wèn)題。

當(dāng)洞穴的深度較深并且空間較為狹小時(shí)，需要使用低標(biāo)號(hào)混凝土回填，首先需要將洞穴封閉，然后將砂漿以及石塊按照1∶1的比例進(jìn)行回填，此方式雖然在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)用性較為明顯,但是需要明確洞穴內(nèi)部的施工情況。當(dāng)洞穴處于距離地表較近的位置時(shí)，可以直接使用鋼護(hù)筒進(jìn)行處理，但是此方式施工時(shí)較為困難，如果洞穴傾角較大，會(huì)提高施工的難度[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

在巖溶地區(qū)，使用沖擊反循環(huán)方式進(jìn)行鉆進(jìn)工作時(shí)，由于其本身具有效率高、成孔快等特點(diǎn)，因此可以被廣泛的運(yùn)用，在一些地質(zhì)情況較為復(fù)雜的區(qū)域，也可以采用注漿法以及鋼護(hù)筒護(hù)壁法，對(duì)施工提供安全保證，有效減少由塌孔現(xiàn)象造成的影響，確保正常的施工。

[1] 陳 蔚.鐵路橋梁樁基施工中的喀斯特溶洞處理[J].鐵道建筑,2012(2):38-39.

[2] 張貝貝,何于淦,劉向磊,等.淺議橋梁樁基施工中的溶洞處理[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,16(6):14-15,24.

[3] 張智程.橋梁樁基施工中溶洞處理方法[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(36):6351.

[4] 李國(guó)強(qiáng).橋梁樁基礎(chǔ)溶洞施工技術(shù)分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(14):463.