高速公路橋梁工程溶洞樁基處理方案及應(yīng)對(duì)措施

洪新明

（廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420）

1 工程概況

長(zhǎng)深高速公路是標(biāo)準(zhǔn)的雙向四車道設(shè)計(jì)，主線速度80 km/h。立交主線范圍K2+080 ～K3+356.905 （K3319+518.522 ～K3320+880.427），主線長(zhǎng)1 360.905 m，匝道總長(zhǎng)1 941.78 m。主線路面采用原路面結(jié)構(gòu)型式，即“白+ 黑”路面結(jié)構(gòu)，而匝道路面則采用水泥混凝土路面。本項(xiàng)目葵崗互通為B 型單喇叭，采用匝道下穿主線方式，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，收費(fèi)廣場(chǎng)車道數(shù)為4 進(jìn)6 出。

2 重點(diǎn)樁基施工方案

本項(xiàng)目高速公路部分橋梁處于巖溶發(fā)育較好的灰?guī)r地區(qū)，地質(zhì)情況變化較大。因此，溶洞樁基施工是本工程的決定因素，而土洞、溶洞則隨機(jī)地分布于部分工程內(nèi)地層夾，且空間深度及強(qiáng)度不均勻，巖面埋深隨機(jī)性較強(qiáng)。溶洞處理方法詳見表1。

表1 溶洞處理方法

3 旋挖鉆施工

旋挖鉆進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆孔深度可參考跟進(jìn)護(hù)筒內(nèi)徑（單護(hù)筒時(shí)比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm；雙護(hù)筒時(shí)比設(shè)計(jì)樁徑大30 cm）和溶地質(zhì)情況，具體為：（1）根據(jù)覆蓋層具有易塌的小型溶洞情況，鉆進(jìn)超過(guò)2.5 m 并要在易塌地層下方；（2）根據(jù)覆蓋層不具有易塌的小型溶洞情況，鉆進(jìn)至覆蓋層底面即可；（3）如果鉆進(jìn)時(shí)碰到中大型溶洞（半充填或無(wú)填充溶洞）或串珠狀溶洞情況，則需鉆進(jìn)至覆蓋層底面；（4）如果鉆進(jìn)時(shí)碰到緊鄰建筑物、橋墩的小型溶洞或中型溶洞（全填充溶洞）情況，鉆進(jìn)至覆蓋層底面即可；（5）根據(jù)覆蓋層有土洞的狀況鉆進(jìn)至土洞超過(guò)1 m；（6）根據(jù)緊鄰建筑物情況，鉆進(jìn)至開孔護(hù)筒頂以下12 m，同時(shí)地層是覆蓋層且沒有溶洞。

在實(shí)施旋挖鉆成孔作業(yè)時(shí)，可以借助旋挖鉆桿上的液壓馬達(dá)，同時(shí)旋挖鉆頭借助扭矩旋轉(zhuǎn)擠壓并旋轉(zhuǎn)切入土體，以保證破碎的巖體直接裝入鉆頭，同時(shí)再借助鉆機(jī)提升設(shè)備和伸縮式鉆桿進(jìn)行孔外卸土，并取土卸土作業(yè)循環(huán)往復(fù)，直至把控鉆進(jìn)作業(yè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度。此外，孔外的鉆渣需要用自卸汽車輸運(yùn)走。

在泥漿的補(bǔ)充與凈化方面，施工前要準(zhǔn)備充分的泥漿，如果鉆進(jìn)作業(yè)過(guò)程中泥漿出現(xiàn)損耗、漏失的情況時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)充。另外，要按照設(shè)計(jì)要求定期檢測(cè)泥漿，以保證泥漿達(dá)到指標(biāo)要求并適當(dāng)調(diào)整泥漿比例。

當(dāng)鉆進(jìn)2 m 或地層變化處時(shí)，需檢查撈取泥漿槽中的鉆渣樣品，同時(shí)測(cè)試土類情況并記錄數(shù)據(jù)。另外，為了保證鉆錐經(jīng)常鉆進(jìn)新鮮地層，在檢測(cè)完畢后，要及時(shí)排除鉆渣并置換泥漿[1]。

4 護(hù)筒跟進(jìn)施工

4.1 單護(hù)筒施工工藝

當(dāng)旋挖鉆鉆孔達(dá)標(biāo)后，要提起鉆頭，并用吊車起吊第一節(jié)鋼護(hù)筒（第一節(jié)鋼護(hù)筒和第二節(jié)之后的長(zhǎng)度分別為12 m、6 m，護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm）。其中，單護(hù)筒需先自重下沉再振動(dòng)下沉，并在自重下沉后，當(dāng)鉆機(jī)穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，要再借助60 kW 振動(dòng)錘。具體的施工要點(diǎn)如下。

1）由于第一節(jié)鋼護(hù)筒能起到臨時(shí)支撐孔口工字鋼作用，因此，可以在將鋼護(hù)筒放置矩形孔處并穿進(jìn)工字鋼后，連接起吊的第二節(jié)鋼護(hù)筒與第一節(jié)鋼護(hù)筒。

2）為了保證鋼護(hù)筒接頭的牢固性，在接長(zhǎng)作業(yè)時(shí)需要焊接，且在接長(zhǎng)、安放鋼護(hù)筒作業(yè)時(shí)，要始終把控鋼護(hù)筒垂直度。

3）繼續(xù)下放鋼護(hù)筒，并在鋼護(hù)筒接好后，用相同厚度的鋼板修補(bǔ)矩形孔及圓形孔，直到到達(dá)鉆孔深度要求。

4）在下放鋼護(hù)筒時(shí)，需盡量避免因偏心而導(dǎo)致護(hù)筒出現(xiàn)偏斜問(wèn)題，以更好地保證作業(yè)時(shí)振動(dòng)錘的平穩(wěn)。

5）嚴(yán)格把控護(hù)筒垂直入土。借助水平尺可以將鋼護(hù)筒垂直度把控在1/200。

4.2 雙護(hù)筒施工工藝

4.2.1 外鋼護(hù)筒施工

當(dāng)旋挖鉆鉆孔達(dá)標(biāo)后，可提起鉆頭，并用吊車起吊第一節(jié)鋼護(hù)筒（第一節(jié)鋼護(hù)筒和第二節(jié)之后的長(zhǎng)度分別為12 m、6 m，護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大30 cm）。與單護(hù)筒一樣，雙護(hù)筒也需先自重下沉再振動(dòng)下沉，并自重下沉鉆機(jī)穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再借助60 kW 振動(dòng)錘。

概言之，護(hù)筒施工內(nèi)容與4.1 相同，在此不再贅述。

4.2.2 內(nèi)鋼護(hù)筒施工

對(duì)于內(nèi)鋼護(hù)筒施工來(lái)說(shuō)，主要的施工環(huán)節(jié)如下。

1）鉆機(jī)就位、鉆孔。下放外護(hù)筒后鉆機(jī)就位，就位時(shí)用方木墊平，并用沖擊鉆沖孔，以及用石棉線定出樁孔中心，且吊沖錘的鋼絲繩與樁孔中心的誤差需控制在20 mm 內(nèi)。沖孔時(shí)，可選用與內(nèi)護(hù)筒直徑相同的沖錘，而為了防止鉆進(jìn)作業(yè)在接近溶洞時(shí)出現(xiàn)卡錘，需在鉆進(jìn)接近溶洞頂面1 m 左右，改用低沖程（500 mm）設(shè)備。若溶洞不漏漿，可繼續(xù)沖孔至樁底標(biāo)高；而若溶洞漏漿過(guò)快，則只有在解決泥漿漏失情況后，方可繼續(xù)沖孔至溶洞底部；由此再下放鋼護(hù)筒，通?；靥钇宛ね涟凑?∶3 的比例。為了促使片石擠壓到溶洞邊并形成外護(hù)壁，可采取低沖程（500 mm）。

2）護(hù)筒下放。當(dāng)沖擊鉆鉆進(jìn)至溶洞底部后，可提起鉆頭，并使用吊車起吊第一節(jié)鋼護(hù)筒（第一節(jié)鋼護(hù)筒和第二節(jié)之后的長(zhǎng)度分別為12 m、6 m，護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大20 cm）。就護(hù)筒而言，在未進(jìn)入巖層前和進(jìn)入巖層時(shí)需分別采用2 種措施，前者采用護(hù)筒自重下沉，后者先采用護(hù)筒自重下沉，且必須在鉆機(jī)穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再振動(dòng)下沉。護(hù)筒施工內(nèi)容與4.1 節(jié)相同，在此不再贅述。

4.2.3 鋼護(hù)筒底部刃腳的處理

進(jìn)鋼護(hù)筒下放到巖面后，由于巖面極有可能是傾斜面或凸回面，因此護(hù)筒與巖面之間存在很大間隙，故而必須采用固結(jié)堵塞的方法。對(duì)此，可使用以下2 種方法固結(jié)護(hù)筒刀腳。

1）在鋼護(hù)筒刃腳范圍內(nèi)拋填塊石、黏土，采取2～4 m 沖程進(jìn)行多次反復(fù)沖壓，待孔底平整后繼續(xù)向下沖進(jìn)。此過(guò)程必須嚴(yán)格控制進(jìn)尺及沖程，以達(dá)到預(yù)期效果。

2）在護(hù)筒刃腳范圍內(nèi)灌注水下混凝土，且灌注高度需在巖面以上約1 m 處，進(jìn)而使混凝土流到護(hù)筒刃腳外部，同時(shí)可在孔內(nèi)用沖錘進(jìn)行短時(shí)間沖壓。

4.2.4 護(hù)筒下放處理

護(hù)筒下放到位后，若因裂隙發(fā)育緣故而出現(xiàn)繼續(xù)漏漿的情況時(shí)，可采用“水泥+ 孔內(nèi)泥漿”攪拌的方式，并將拼裝好的水下混凝土導(dǎo)管放入鋼護(hù)筒內(nèi)，采用C20 混凝土封堵，且每次灌入的混凝土不宜過(guò)多，通常坍落度需控制在30～50 mm，同時(shí)通過(guò)混凝土的低流動(dòng)性達(dá)到暫時(shí)封堵的目的。另外，待混凝土凝固產(chǎn)生一定強(qiáng)度后，可再用沖擊鉆進(jìn)行重復(fù)回鉆以及固定內(nèi)鋼護(hù)筒。

4.3 沖擊鉆就位及沖孔

4.3.1 沖擊鉆就位

沖擊鉆就位的主要步驟如下;

1）用石棉線通過(guò)護(hù)樁交叉定出樁孔中心;

2）就位鉆機(jī)時(shí)，用方木墊平，從而使沖擊鉆機(jī)吊沖錘的鋼絲繩的鉛垂方向剛好通過(guò)樁孔中心，且誤差控制在20 mm以內(nèi);

3）鉆機(jī)準(zhǔn)確就位后，吊起沖錘則可開始沖進(jìn)。

4.3.2 鉆進(jìn)操作

在進(jìn)行鉆進(jìn)操作時(shí)，沖擊鉆沖錘直徑應(yīng)與設(shè)計(jì)樁徑一致。在開鉆時(shí)，先在孔內(nèi)灌注泥漿，若孔內(nèi)有水則可直接投入黏土，并用沖擊鉆以小沖程反復(fù)沖擊造漿。鉆機(jī)沖程應(yīng)根據(jù)土層情況分別確定，其中堅(jiān)硬基巖采用高沖程（2 000 mm）、卵石夾土層采用中沖程（1 00 0mm）。在鉆進(jìn)過(guò)程中，要始終保持孔內(nèi)水位高出地下水位1.5～2.0 m 并低于護(hù)筒頂面0.3 m，以防溢出[2]。

如果單層或雙層護(hù)筒下放到位后下面巖層還有溶洞，則沖擊鉆鉆進(jìn)在接近溶洞頂面1 m 左右的位置，需改用低沖程（500 mm）鉆進(jìn)，以防卡錘。當(dāng)溶洞沖破后，若溶洞不漏漿，則要繼續(xù)沖孔至樁底標(biāo)高；若漏漿太快，片石和黏土需按7∶3 的比例回填，然后用低沖程（500 mm）將片石擠壓到溶洞邊形成外護(hù)壁，并在片石空隙初步堵塞后停止沖擊。當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失、情況正常后，可繼續(xù)沖孔至樁底標(biāo)高。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以具體工程為例，在高速公路橋梁工程中深入分析溶洞樁基施工中的問(wèn)題和難點(diǎn)，提出針對(duì)性的解決辦法，形成科學(xué)合理的作業(yè)方法，這是提高高速公路橋梁溶洞樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，希望對(duì)相關(guān)人員起到參考作用。