巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工技術(shù)核心探究

陳飛

（山東濟(jì)鐵工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，濟(jì)南250000）

1 工程概況

本工程高鐵特大橋全長(zhǎng)約1 500m，以橋跨結(jié)構(gòu)為主，該橋位于石灰?guī)r地質(zhì)區(qū)域，溶洞分布范圍較為廣泛，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，巖溶發(fā)育級(jí)別較高，不利于鉆孔灌注樁施工，需要采用適當(dāng)?shù)氖┕すに囘M(jìn)行處理。

2 巖溶地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)

巖溶地區(qū)的巖層具有一定化學(xué)特性，主要由石灰?guī)r組成，受水影響后會(huì)致使孔洞擴(kuò)大，由于巖石本身具有一定的縫隙，當(dāng)流動(dòng)水流進(jìn)縫隙后，巖層會(huì)出現(xiàn)滲水漏水問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行有效處理和把控。由于項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域溶洞分布范圍較廣，發(fā)育級(jí)別也有所不同，部分高鐵特大橋樁基施工所處位置存在多層溶洞，施工難度較大。

3 巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工前的準(zhǔn)備工作

在巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工前，應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，可從以下3方面著手：（1）在施工前，應(yīng)先了解溶洞底層實(shí)際情況，針對(duì)施工過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，實(shí)施具有針對(duì)性的預(yù)防措施，制訂相應(yīng)的預(yù)防方案，并調(diào)整施工方案，以確保樁基施工工作順利開(kāi)展，使施工方案更加合理；（2）選擇合適的鉆具，嚴(yán)格按照相關(guān)鉆孔工序執(zhí)行作業(yè)，控制各樁之間的施工順序，做好鉆孔施工工作，并遵循相應(yīng)的施工原則；（3）實(shí)施超前地質(zhì)鉆孔工作，需要全面開(kāi)展勘察工作，了解溶洞走向及其裂隙發(fā)育情況，熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)，掌握周?chē)刭|(zhì)環(huán)境特征[1]。

4 巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工技術(shù)問(wèn)題分析

4.1 泥漿護(hù)壁分析

在進(jìn)行巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工時(shí)，與普通底層鉆孔樁施工不同，巖溶地區(qū)樁基施工還要關(guān)注泥漿護(hù)壁狀況。溶洞中填充物較多，多具有流塑性，性質(zhì)復(fù)雜，需要在配置好護(hù)壁泥漿的基礎(chǔ)上，根據(jù)溶洞土層的實(shí)際情況添加適當(dāng)比例的混合料，如水泥、片石等，使之填充于巖溶裂縫和周?chē)障吨?，形成溶洞孔壁封閉環(huán)，從而起到較好的護(hù)壁效果。

4.2 巖溶區(qū)斜面施工方案

在進(jìn)行巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工時(shí)，如果出現(xiàn)巖面傾斜或巖質(zhì)軟硬不均勻狀況時(shí)，可通過(guò)3種方式來(lái)進(jìn)行施工：（1）采用回填黏土片石法。指的是將黏土、片石按照一定量回填至孔內(nèi)，調(diào)整鉆機(jī)沖程進(jìn)行鉆孔，當(dāng)片石、黏土受到反復(fù)沖擊后，會(huì)于孔內(nèi)形成混合柱體，具有一定的硬度，有利于為后續(xù)鉆孔施工奠定基礎(chǔ)。（2）采用混凝土回填法。指的是在遇到巖面嚴(yán)重傾斜狀況時(shí)，在清理干凈鉆孔后，向孔內(nèi)灌注混凝土，使之與基巖形成一個(gè)整體，再繼續(xù)鉆進(jìn)[2]。（3）采用潛孔鉆引孔法?？上壤脻摽足@來(lái)鉆探鉆孔樁，使巖石形成“蜂窩煤”狀態(tài)，破除巖石完整性，然后再利用沖擊鉆沖擊已出現(xiàn)間隙巖石，從而鉆出孔洞。

4.3 卡鉆和掉鉆問(wèn)題

進(jìn)行巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工時(shí)，存在一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，容易出現(xiàn)卡鉆或掉鉆問(wèn)題。為避免這一狀況發(fā)生，可充分發(fā)揮緩沖原理的作用，在鉆頭要達(dá)到溶洞前，靠近頂部時(shí)，可將1m3混合材料填入已經(jīng)形成的孔段中，再使用小鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，之后再使用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，形成鉆樁。當(dāng)鉆內(nèi)水位下降速度加快時(shí)，必須即刻向孔內(nèi)灌入水泥漿，避免水頭高速發(fā)生變化，提起鉆頭后放入小石頭或片石，使用小沖程來(lái)進(jìn)行沖擊。

5 巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工技術(shù)措施的有效應(yīng)用

5.1 發(fā)育面積較小的溶洞施工

施工時(shí)，若遇到高度不超過(guò)1m、發(fā)育面積較小的溶洞，應(yīng)先做好開(kāi)鉆前的準(zhǔn)備工作。需準(zhǔn)備黏土袋備用，黏土袋體積應(yīng)在約20m3，還需準(zhǔn)備好片石，其直徑不可超過(guò)25 cm?？筛鶕?jù)施工實(shí)際情況選擇合適的沖程鉆進(jìn)行鉆孔，并使其和溶洞頂部保持1m距離。泥漿量也要準(zhǔn)備約20m3，不可超出規(guī)定比重范圍。在實(shí)際施工過(guò)程中，可在擊穿溶洞后計(jì)算泥漿損失量，然后再一邊補(bǔ)充泥漿，一邊投擲黏土袋或片石。施工人員可選擇小沖程鉆機(jī)進(jìn)行沖擊鉆孔工作，直至泥漿不再泄漏后停止作業(yè)。泥漿要有一定的黏稠度，在鉆進(jìn)后黏度至少要達(dá)到25Pa·s，需使泥漿充滿(mǎn)溶洞后，再繼續(xù)實(shí)施鉆進(jìn)作業(yè)[3]。

5.2 發(fā)育面積較大的溶洞施工

在遇到高度超出1m，但未超過(guò)4m，發(fā)育面積較大的溶洞時(shí)，高鐵特大橋樁基施工難度較大，處理過(guò)程具有一定的復(fù)雜性，如若擊穿溶洞，可能造成泥漿驟降，引發(fā)塌方問(wèn)題?；诖?，在開(kāi)展高鐵特大橋樁基施工時(shí)，應(yīng)先對(duì)其地質(zhì)狀況進(jìn)行了解，如果是流沙層或砂卵層，護(hù)筒埋深應(yīng)在1m以上；如果是硬塑狀黏土層地質(zhì)，護(hù)筒埋深應(yīng)在約4m。要按照規(guī)定比重制備泥漿，于距離溶洞頂部約1m的位置使用。與此同時(shí)，還需配備一定量的黏土袋和片石，片石直徑在15～25 cm。另外，還需要準(zhǔn)備好施工中所需要的各項(xiàng)施工設(shè)備，如翻斗車(chē)、泥漿泵等，要?jiǎng)?chuàng)造良好泥漿制備環(huán)境，以免影響施工順利開(kāi)展。在擊穿溶洞后，必須即刻進(jìn)行補(bǔ)漿，可通過(guò)投擲片石、黏土袋的方式進(jìn)行有效回填，經(jīng)過(guò)反復(fù)沖擊后形成泥石護(hù)臂，直至無(wú)漏漿狀況發(fā)生，順利穿過(guò)溶洞后，人員和機(jī)械設(shè)備才能撤離施工現(xiàn)場(chǎng)。等待3～4 d后，再進(jìn)行鉆進(jìn)施工。這種施工方式能夠取得較好的施工效果，處理好巖溶環(huán)境問(wèn)題，在施工操作方面具有一定的便捷性，降低了擴(kuò)孔難度，相較于傳統(tǒng)的鋼護(hù)筒施工方式，其所需要的施工時(shí)間更短。如若遇到溶洞和周邊暗河相連通情況，在進(jìn)行沖擊時(shí)，泥漿損失速度為0.5 m/m in，對(duì)此，必須實(shí)施持續(xù)性補(bǔ)漿工作，并灌注低標(biāo)號(hào)水下混凝土填充周邊縫隙，完成封堵工作?？捎阡從に芡林性鎏磉m量水來(lái)進(jìn)行攪拌，使混合物呈軟塑狀，用于填滿(mǎn)溶洞。填充完畢后，需要觀(guān)察1 d，看其情況是否正常，如果正常，則可以開(kāi)始進(jìn)行鉆孔、沖孔工序。

5.3 高于4m的溶洞施工

在高鐵特大橋樁基施工中遇到高于4m的溶洞時(shí)，需要先對(duì)其施工環(huán)境進(jìn)行實(shí)地勘察，掌握土洞樁位、了解溶洞樁孔情況，然后再針對(duì)實(shí)際情況使用小鉆頭開(kāi)展鉆進(jìn)施工，鉆穿溶洞和土洞頂板，終孔高度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。所使用泥漿材料在質(zhì)量方面要有所保障，必須使用質(zhì)檢合格的泥漿進(jìn)行補(bǔ)漿作業(yè)。在遇到高于4m溶洞時(shí)，可采用跟進(jìn)護(hù)筒法進(jìn)行施工，這一施工方法施工效果較好，其劣勢(shì)在于所耗費(fèi)的施工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，施工流程較為復(fù)雜，施工難度較大，施工成本較高?；诖?，可以在施工過(guò)程中做好加實(shí)堵漏注漿填充工作，采用“雙漿”進(jìn)行處理，找到需要壓漿的孔位，根據(jù)全橋巖溶發(fā)育狀況提前進(jìn)行壓漿鉆孔工序，并做好相關(guān)記錄工作，為后續(xù)開(kāi)鉆施工奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。在壓漿時(shí)，如若出現(xiàn)冒漿狀況，可實(shí)施間歇注漿法來(lái)進(jìn)行有效施工，以保障施工質(zhì)量。

5.4 流塑狀填充物高溶洞施工

在進(jìn)行高鐵特大橋樁基施工時(shí)，如若遇到較高溶洞，泥漿側(cè)向壓力較大，且不具備較好的自穩(wěn)性時(shí)，可利用片石、礫石進(jìn)行回填，也可在回填片石后，實(shí)施鋼護(hù)筒法。如若遇到溶洞尺寸較大，且填充物是流塑狀時(shí)，那么在鉆孔時(shí)需要鉆至溶洞底板，無(wú)須清理鉆孔，直接向孔內(nèi)灌注水下混凝土，直至其達(dá)到溶洞頂0.5 m位置，等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后，再鉆入溶洞。這種方式可以讓混凝土形成半圓或圓形形狀，充分發(fā)揮其維護(hù)作用，保護(hù)好樁孔周?chē)乐谷芏粗辛魉軤钐畛湮镉咳?，以免出現(xiàn)混凝土流失問(wèn)題，避免斷樁。

5.5 裂隙漏漿處理施工

修建高鐵特大橋樁基施工時(shí)，如若遇到諸多巖溶區(qū)域，便會(huì)出現(xiàn)裂隙問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行有效處理，以免影響樁基施工質(zhì)量。而樁基施工具有一定的隱蔽性，很難有效把握實(shí)際情況，一旦發(fā)生漏漿，想要判斷地表是否存在裂縫，只能依賴(lài)于相關(guān)施工人員豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，以及檢查地表表象來(lái)進(jìn)行判斷。如若判斷有裂隙，則需要用黏土、鉆渣來(lái)填滿(mǎn)裂隙，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿處理，如若仍然有殘余漏漿，則需要繼續(xù)填入孔渣，再倒入黏土，孔渣的量為1m3，黏土的量則為0.5 m3，之后再進(jìn)行補(bǔ)漿，以確保不再出現(xiàn)漏漿狀況。需再重復(fù)倒入黏土和鉆渣，實(shí)施沖孔作業(yè)。

6 巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工注意事項(xiàng)

進(jìn)行巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工時(shí)，應(yīng)注意以下3點(diǎn)：（1）如若高鐵特大橋樁基施工區(qū)域是巖溶區(qū)域，必須先根據(jù)實(shí)地勘察數(shù)據(jù)來(lái)編制應(yīng)急方案，做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，根據(jù)溶洞規(guī)模設(shè)置泥漿池，泥漿泵至少要準(zhǔn)備2臺(tái)，需確保挖機(jī)、翻斗機(jī)能夠正常運(yùn)行，隨時(shí)投入施工中。在快達(dá)到大溶洞頂板時(shí)，盡量避免夜間工作，因?yàn)樵谝归g施工，不利于使用機(jī)械來(lái)進(jìn)行補(bǔ)漿回填作業(yè)，無(wú)法使用黏土、片石來(lái)進(jìn)行有效回填，容易造成泥漿流失，引發(fā)塌孔現(xiàn)象。（2）在巖溶地區(qū)進(jìn)行樁基施工時(shí)，需要做好巖溶區(qū)水下混凝土灌注施工工作。在完成終孔沖擊后，需嚴(yán)格按照相關(guān)工序執(zhí)行作業(yè)，清理鉆孔，做好下籠、下導(dǎo)管、灌注混凝土等工作，每一個(gè)工序都要符合施工標(biāo)準(zhǔn)，并且持續(xù)進(jìn)行，以減少施工時(shí)間，混凝土供應(yīng)量要充足，并具備良好的流動(dòng)性，坍塌度不可超過(guò)18～22 cm。相較于普通樁基施工，巖溶地區(qū)樁基施工對(duì)混凝土需求量較大，每一根孔樁首次灌注混凝土的量約為6m3。為避免混凝土對(duì)孔壁造成太大的沖擊力，需要埋深導(dǎo)管，在提管之前，需要先了解溶洞規(guī)模，根據(jù)埋下管道最大深度來(lái)決定。在完成灌注施工后，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土面沉降情況，對(duì)此，需等待0.5 h，確定穩(wěn)定之后再拔出導(dǎo)管。（3）在遇到存在流沙層填充物發(fā)育面積較大溶洞時(shí)，可使用鋼護(hù)筒進(jìn)行施工，以確保清孔工作順利開(kāi)展，防止孔洞四周發(fā)生流沙陷落現(xiàn)象。要反復(fù)進(jìn)行清孔工作，如若出現(xiàn)流沙塌落狀況，則需再進(jìn)行沖孔處理。在施工時(shí)跟進(jìn)實(shí)施鋼護(hù)筒，可避免延誤施工進(jìn)度，保障施工工序順利完成，取得較好施工效果。

7 結(jié)語(yǔ)

本文以某工程為例，探討了巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工技術(shù)核心要點(diǎn)，旨在提高巖溶地區(qū)高鐵特大橋樁基施工技術(shù)水平，保障施工質(zhì)量，維護(hù)高鐵特大橋樁基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障人們出行安全。