巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)研究

王鵬

摘要：近年來，隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，橋梁工程在交通運(yùn)輸行業(yè)中成為了不可或缺的部分，橋梁工程施工質(zhì)量的好壞是確保工程總體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在巖溶地區(qū)，橋梁樁基施工更是整個橋梁工程中的重中之重，巖溶地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜多變，溶洞、溶蝕洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等不良地質(zhì)現(xiàn)象時有發(fā)生。針對巖溶地區(qū)橋梁樁基施工存在的多種問題，如何在復(fù)雜多變的地質(zhì)條件下保證橋梁樁基的施工質(zhì)量，本文從巖溶地區(qū)特點(diǎn)、橋梁樁基施工要求、橋梁樁基施工工藝以及施工過程中常見的問題及預(yù)防、處理措施等多個方面進(jìn)行論述，作為巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)的研究。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū);橋梁樁基;施工技術(shù)

一、巖溶地區(qū)特點(diǎn)

巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜多變，巖溶發(fā)育強(qiáng)弱程度上與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性有關(guān)，但總體來看，分布范圍并無規(guī)律可尋，整體規(guī)律性差;特別是針對單個工點(diǎn)，地下巖溶發(fā)育無規(guī)律、形狀不規(guī)則、地下不可見是其最大特征;溶洞、溶蝕洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等在巖溶地區(qū)交錯布置，形成了復(fù)雜多變的工程地質(zhì)條件。

二、橋梁樁基施工要求

1.巖溶發(fā)育差異性大，橋梁墩臺穿越溶孔、溶隙發(fā)育段，進(jìn)入穩(wěn)定巖層內(nèi)，施工期間必須采取逐樁探底，以查明橋樁以下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)情況，為橋梁樁基施工提供地質(zhì)依據(jù)。

2.建議在施工前進(jìn)行水泥注漿填充加固（不含暗河等巖溶管道）或片石填塞+漿砌片石封閉，以增強(qiáng)整個巖體強(qiáng)度。

3.針對區(qū)內(nèi)巖溶橋，首先采用物探進(jìn)行探測，針對物探探測結(jié)果，對物探探出的溶洞、異常的墩臺部位采用鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證;而物探未探測出的異常則主要根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪進(jìn)行查明。由于區(qū)內(nèi)地形變化大，物探受地形限制，其成果與可能實(shí)際存在一定偏差，故施工過程中應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報工作及相應(yīng)處置措施。

4.鉆孔灌注樁施工前，對樁位處應(yīng)探明和清除地下障礙物。

三、橋梁樁基施工工藝

根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，詳細(xì)分析樁位地質(zhì)柱狀圖，對每一個樁相應(yīng)預(yù)計出溶洞位置和溶洞高度設(shè)計出針對相應(yīng)溶洞的處理方案、沖孔方法和防塌孔措施。合理規(guī)定施工順序，同一橋墩范圍內(nèi)應(yīng)跳樁施工，同一墩臺樁基礎(chǔ)宜采用一臺鉆機(jī)施工，防止串孔。樁基施工時應(yīng)先安排外圍樁而后中間樁，先安排含有較深、較大、較多溶洞的樁孔施工，先安排長樁施工，后安排短樁、溶洞較小的樁孔施工。

1.常規(guī)成孔法（按照無溶洞地質(zhì)考慮）

當(dāng)溶洞內(nèi)有充填物，是可塑或軟塑的亞粘土，并且溶洞不漏水，這時不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按照正常的地質(zhì)情況施工。沖擊鉆成孔時，洞內(nèi)的土質(zhì)和溶洞外的土質(zhì)沒有什么區(qū)別，可以按無溶洞的情況施工。

2.片石粘土筑壁法

溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以內(nèi)，但存在嚴(yán)重漏水，護(hù)筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用片石、粘土按1：1 體積比，回填沖擊，用0.5～0.8 m小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實(shí)，再加漿提高水頭到正常高度，讓粘土與片石混合物充分?jǐn)D入溶洞，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進(jìn)，形成人工泥石護(hù)壁。如此反復(fù)多次回填片石、粘土，反復(fù)沖擊直至形成泥石護(hù)壁并不再漏漿為止。粘土片石筑壁法施工時，鋼護(hù)筒必須預(yù)埋牢固，這樣可以防止由于溶洞漏水，水頭高度急劇下降而造成孔口塌孔，保證鉆孔順利通過巖溶區(qū)。

當(dāng)沖孔到離溶洞的頂板還有1米左右的時候，應(yīng)加大泥漿所占的比重，并采用低沖程（高度在1m內(nèi)）慢速沖進(jìn)逐漸擊穿頂蓋，以防止卡鉆。此外，還要安排專人來觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，如果發(fā)現(xiàn)泥漿面出現(xiàn)下降，應(yīng)當(dāng)立即提鉆并及時進(jìn)行補(bǔ)漿和拋填混合料，等到泥漿面不再下降達(dá)到穩(wěn)定的時候，應(yīng)繼續(xù)使用低沖程慢沖擠混合料，使其能夠形成泥石孔壁穩(wěn)定的穿過巖溶地區(qū)。如果溶洞的面積比較大，使用一次拋填就很難達(dá)到成孔的目的，因此必須通過反復(fù)拋填處理才能夠使其成孔。

3. 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

溶洞較大洞高大于5m，洞內(nèi)無充填物或流塑充填物，漏水嚴(yán)重或與暗河連通時，采取片石加粘土反復(fù)打密，仍然無法形成泥石護(hù)壁的，可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。該方法就是一面沖孔，一面接高護(hù)筒，并且將其震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)，有以隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的活動。樁孔穿過多個溶洞，并且均已成功造壁，在下面沖孔時，上面已形成的泥石護(hù)壁坍塌漏水并且無法解決時，可以用鋼護(hù)筒跟進(jìn)到這個溶洞位置堵漏，漏幾個溶洞鋼護(hù)筒跟到幾個溶洞。施工時，當(dāng)鉆孔接近溶洞頂板時，必須輕錘慢打，控制提升高度，使孔壁圓滑堅(jiān)固。當(dāng)鉆孔穿過溶洞頂板后，應(yīng)反復(fù)提升鉆頭，在頂部范圍內(nèi)上下慢放輕提，直至鉆頭不明顯受阻礙，確保鋼護(hù)筒下放至準(zhǔn)確位置。

4.注漿加固法

使用注漿方法來處理鉆孔樁溶洞，主要是通過設(shè)計院所提供的地質(zhì)勘察資料，填充和加固鉆孔樁穿過的溶洞，注漿加固方法在大溶洞的處理中有很好的效果。首先依據(jù)設(shè)計院所提供的地質(zhì)勘察資料，找出最大的溶洞，并對其進(jìn)行注漿加固。注漿泵注漿時要控制在0.5～1.0MPa的范圍，確保注漿的壓力不過于大，具體的壓力值應(yīng)由現(xiàn)場試驗(yàn)來確定。其注漿速度保持在15～20L/min，目的是使?jié){液滲透到填充物之內(nèi)，然后固結(jié)，其滲透最小直徑定為310m，確保沖鉆成孔時能夠有足夠的固結(jié)體。在進(jìn)行注漿時，注漿管要插在填充物的底部，邊注漿邊緩慢的上提，保證提管的速度不致太快，且應(yīng)使?jié)B透的半徑控制在允許的范圍之內(nèi)。注漿液選用32.5級水泥，其配合比為水：水泥=0.8：1.0，如果需要水泥砂漿，那么其配合比要采用水：水泥：砂=1：1：0.8，當(dāng)需要使用雙漿液的時候，其水玻璃的用量要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行確定。

5.灌低標(biāo)號混凝土法

對于較大的溶洞，尤其是半填充或無填充溶洞，有時采用填粘土和片石的方法難以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土?xí)r孔壁被擠垮，這時用灌低標(biāo)號混凝土（一般為C25混凝土）的方法處理。當(dāng)擊穿溶洞頂板時，為節(jié)約混凝土灌注量，可先填粘土塊和片石，反復(fù)沖擠，待溶洞填注基本飽滿時，再灌低標(biāo)號混凝土至溶洞頂1m以上，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)鉆孔。

四、施工過程中常見的問題及預(yù)防、處理措施

1.卡錘

（1）卡錘產(chǎn)生原因

①在基巖段成孔時由于樁錘磨損未及時修補(bǔ);

②在沖擊時發(fā)生掉物、掉石;

③鋼絲繩沖放過多，致樁錘傾倒頂住孔壁;

④溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。

（2）預(yù)防、處理措施

①慢試法：鉆頭卡在中間任何部位時，應(yīng)將主繩徐放—收緊—徐放—收緊，反復(fù)進(jìn)行使鉆頭旋轉(zhuǎn)從原位槽道提出;

②沖擊法：將主繩放松3-5m，用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使之產(chǎn)生松動，主繩重復(fù)慢試法;

③輔助提升法：用吊機(jī)、千斤頂或鉆機(jī)副繩穿滑車組加力提升;

④水下松動爆破法：測準(zhǔn)鉆頭被卡高度后，迅速將乳化防水炸藥捆成兩組，加配重對稱放入鉆頭刃腳部位，之后將鉆機(jī)主繩帶緊或以吊機(jī)輔助緊提，采用電雷管起爆;

⑤確實(shí)無法取錘時請?jiān)O(shè)計單位提出樁基修改方案。

2.掉錘

（1）掉錘產(chǎn)生原因

①錘體質(zhì)量有問題，造成錘體斷裂;

②鋼絲繩斷裂;

③進(jìn)尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質(zhì)或空洞時，因?yàn)榭刂七M(jìn)尺，沖錘一下進(jìn)尺數(shù)米，引起掉錘。

（2）預(yù)防、處理措施

①選用打撈鉤、沖抓錐等合適的打撈工具將錘體撈起;

②采用潛水員下孔內(nèi)進(jìn)行打撈;

③認(rèn)真按照設(shè)計地質(zhì)柱狀圖進(jìn)行施工，在快擊穿頂板時，應(yīng)低沖程快打，防止進(jìn)尺大而掉錘;

④確實(shí)無法撈起時，請?jiān)O(shè)計單位提出樁基修改方案。

3.塌孔埋鉆

（1）產(chǎn)生原因

施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起突然間大量泥漿漏失。

（2）預(yù)防、處理措施

①發(fā)生漏漿時要及時補(bǔ)漿補(bǔ)水，維持孔內(nèi)水頭，防止孔內(nèi)外產(chǎn)生過大的水頭差，并迅速堵漏;

②采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)、填粘土片石混合物將溶洞填充，防止漏漿塌孔。

五、結(jié)語

橋梁樁基施工作為橋梁工程施工過程中的關(guān)鍵工序，對整體橋梁工程的質(zhì)量起著舉足輕重的作用，而巖溶地區(qū)橋梁樁基施工是橋梁樁基工程中的難點(diǎn)，解決好巖溶地區(qū)橋梁樁基施工質(zhì)量對整體橋梁工程的發(fā)展具有長遠(yuǎn)的意義，由于我國正處于橋梁建設(shè)的施工高潮期，巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)的研究在國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中將有廣闊和長遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）

[2]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG 3363-2019）

[3]《巖溶地區(qū)公路橋梁樁基設(shè)計與施工技術(shù)指南》（JTG/T A01-2016）