復(fù)雜巖溶區(qū)高速公路橋梁樁基溶洞處理技術(shù)研究

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1 引言

中國(guó)是一個(gè)巖溶大國(guó)，巖溶面積占國(guó)土面積的三分之一［1］，因此在我國(guó)高速公路橋梁樁基施工過(guò)程中常會(huì)遇到各種各樣的巖溶地質(zhì)情況。巖溶地區(qū)樁基溶洞處理效果的好壞對(duì)樁基施工質(zhì)量和施工效率，以及后期運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性和安全性有極大的影響［2］。一些學(xué)者常根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況提出針對(duì)性的溶洞處理技術(shù)，徐軍［3］采用“鋼護(hù)筒刃腳靜壓注漿”處理方法對(duì)廣東省肇花高速公路北江特大橋主墩56-11 號(hào)樁基溶洞進(jìn)行處理；劉永貴［4］以湖南省郴寧高速公路水龍互通A 匝道1 號(hào)橋2#墩1#樁基施工過(guò)程中溶洞處理為例，闡述了分級(jí)帷幕注漿和分級(jí)下鋼護(hù)筒的溶洞處理方法；張廣春［5］結(jié)合廣東省廣樂(lè)高速第T30 合同段拼寬橋ZK41-1 樁基溶洞處理的工程實(shí)例，介紹了鋼護(hù)筒跟進(jìn)法在巖溶地區(qū)樁基施工中的應(yīng)用。

本文系統(tǒng)總結(jié)了溶洞對(duì)橋梁樁基施工的影響，以及相應(yīng)的處理措施，并結(jié)合廣東省佛清從高速公路北段東升互通橋梁樁基施工實(shí)例，探討串珠狀復(fù)雜巖溶地質(zhì)條件下溶洞處理措施，為類(lèi)似復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基溶洞處理提供現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，旨在提高橋梁樁基施工效率和施工質(zhì)量，減少施工過(guò)程中安全事故的發(fā)生。

2 工程概況

巖溶又稱(chēng)喀斯特，是指可溶性巖石在地表徑流和地下水流的溶蝕和機(jī)械破壞作用下形成的一種地貌，其主要表現(xiàn)形式為溶洞［6］。溶洞按洞高可分為小型溶洞（洞高小于3m）、大型溶洞（洞高處于3～9m）、特大型溶洞（洞高大于9m）；按豎向分層可分為單層溶洞和多層溶洞（串珠狀溶洞）。對(duì)橋梁樁基工程中的溶洞進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，總結(jié)不同類(lèi)型溶洞的特征，對(duì)提出針對(duì)性的溶洞處理方法具有重要意義［7］。

廣東省佛清從高速公路北段東升互通橋梁段共有500 根樁基，其中約200 根樁基將穿越1 個(gè)或多個(gè)溶洞到達(dá)持力層。由前期地質(zhì)勘測(cè)資料可知，該巖溶區(qū)小型溶洞居多，大型溶洞次之，特大型溶洞最少，且溶洞多處于半充填狀態(tài)，充填物多為軟-流塑粉質(zhì)粘土夾灰?guī)r碎塊。結(jié)合橋址巖溶統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知橋址區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)度屬中等發(fā)育。

3 巖溶區(qū)樁基施工常見(jiàn)問(wèn)題

在巖溶地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基施工時(shí)，由于溶洞的存在常會(huì)出現(xiàn)漏漿、卡鉆、埋鉆、塌孔、斷樁等事故，若溶洞處理方法不當(dāng)，則會(huì)影響到橋梁樁基施工的效率和質(zhì)量。常見(jiàn)施工事故的發(fā)生原因及處理措施如表1 所示［8-9］。

由前期地質(zhì)勘測(cè)資料可知，東升互通2#主線橋右幅1-1 樁位下分布著四個(gè)大小不一的半填充串珠狀溶洞，依次為10.3m的特大型溶洞和5.0m、5.6m 及6.4m 的大型溶洞，溶洞填充物均為粉質(zhì)黏土夾灰?guī)r石塊。故在該樁基鉆孔施工中出現(xiàn)了塌孔、地面下沉和多達(dá)7 次的漏漿。

4 溶洞處理技術(shù)

在復(fù)雜巖溶地區(qū)進(jìn)行橋梁樁基施工時(shí)，常會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和巖溶發(fā)育狀況來(lái)確定合理經(jīng)濟(jì)的溶洞處理方法，常見(jiàn)方法有注漿法、黏土片石拋填法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法等［10］?？紤]到橋址施工區(qū)位于巖溶強(qiáng)發(fā)育地區(qū)，部分樁位處溶洞較大且呈串珠狀分布，溶洞多為半填充狀態(tài)，并且施工區(qū)地層上部覆蓋層較厚，主要為粉質(zhì)黏土，穩(wěn)定性相對(duì)較好。因此，綜合施工安全、施工質(zhì)量和施工成本等因素確定采用“黏土片石回填+鋼護(hù)筒跟進(jìn)”的溶洞處理方案。黏土片石回填法是最常用的溶洞處理方法，即反復(fù)沖砸黏土片石，將回填物擠入溶洞，有效穩(wěn)定孔壁，該方法可對(duì)半填充及無(wú)填充小型溶洞進(jìn)行有效處理，并且施工方案簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低廉［11］。黏土片石回填法具體施工步驟是在鉆孔過(guò)程中若發(fā)生漏漿，則根據(jù)不同地質(zhì)情況回填不同比例的黏土片石，然后再進(jìn)行小沖程鉆孔，直至溶洞被完全填充，不再漏漿。鋼護(hù)筒跟進(jìn)法適用于上部覆蓋層較厚，且含單層或多層的大型空溶洞，采用該法可有效避免因樁基孔壁坍塌造成地面塌陷和不均勻下沉。

表1 常見(jiàn)施工事故的發(fā)生原因及處理措施

以東升互通2#主線橋右幅3-3 樁基施工為例，該樁位上部為17.4m 的粉質(zhì)黏土覆蓋層，地基下為兩個(gè)呈串珠狀分布的特大型溶洞，在鉆孔施工過(guò)程中發(fā)生了多次漏漿和地面塌方。故現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況回填了大量的黏土片石和水泥來(lái)填充溶洞，鞏固孔壁，并采用單護(hù)筒跟進(jìn)來(lái)保證上部土層不塌陷。結(jié)合兩種溶洞處理技術(shù)，不僅加快了施工速度，而且更加簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟(jì)有效。

5 結(jié)語(yǔ)

因?yàn)槿芏吹奶厥庑院蛷?fù)雜性，在高速公路橋梁樁基施工過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)各種施工事故，故本文針對(duì)廣東省佛清從高速公路北段東升互通橋梁施工區(qū)的復(fù)雜巖溶地質(zhì)提出了“黏土片石回填+鋼護(hù)筒跟進(jìn)”的溶洞處理技術(shù)，為類(lèi)似復(fù)雜巖溶地區(qū)的高速公路橋梁建設(shè)提供參考依據(jù)。