橋梁樁底溶洞旋噴處理工程施工技術

張盛鵬

(中鐵十六局集團有限公司第四工程有限公司，北京 100000)

1 工程概況

肇花高速公路第二合同段大旺大橋17-4，20-2，20-4三處為樁基底部溶洞，高度較大，溶洞頂板厚度小，易引發(fā)覆蓋層坍塌造成施工安全事故，在樁基成孔施工前必須進行溶洞預處理施工。

根據(jù)設計圖紙要求針對17-4，20-2，20-4三處樁底溶洞情況，對于此三處樁底溶洞在樁基成孔施工前對樁底溶洞進行旋噴處理。為保證旋噴處理效果及樁基施工安全順利進行，特制定此專項施工方案。

2 施工方法

根據(jù)大旺大橋設計圖紙及17-4，20-2，20-4三處樁基《詳細工程地質(zhì)勘察報告》，樁基直徑均為1.5 m，樁底溶洞埋深、高度及填充物見表1。

為保證樁基基礎穩(wěn)定及樁基施工順利進行，根據(jù)設計要求，對于17-4，20-2，20-4三處樁基，需對每根樁基樁底進行高壓旋噴水泥漿處理。具體施工方法為:樁基施工前在樁基范圍內(nèi)合理布孔(本工程中布注漿孔三個，旋噴處理完畢后布檢查孔三個)，布孔完畢后，分別對三個注漿孔采用地質(zhì)鉆機根據(jù)孔位進行抽芯引孔施工，考慮到填充物為全填充軟塑～流塑狀的粉質(zhì)粘土，為保證旋噴水泥漿與周圍土體充分結合，先對注漿土體進行清水清洗切割，形成空腔，然后采用高壓旋噴樁機從下到上依次旋噴注漿進行溶洞處理。溶洞處理完成7 d后，在指定位置施工檢查孔進行自檢，以確定溶洞處理范圍內(nèi)是否充填飽滿，不飽滿的需作二次注漿，以保證質(zhì)量。

3 施工工藝流程及施工注意事項

1)施工工藝流程。施工準備→布孔(根據(jù)鉆孔灌注樁樁徑及旋噴范圍布置注漿孔)→地質(zhì)鉆機就位→鉆芯引孔→旋噴樁機就位→旋噴清水切割土體→旋噴水泥漿形成樁體→噴射結束、拔管→機械清洗、移機→7 d后抽芯檢查→不合格從檢查孔二次注漿。

2)施工準備。a.施工人員安排。項目經(jīng)理部安排1名現(xiàn)場工程師及1名質(zhì)檢工程師進行施工技術方案實施及施工質(zhì)量控制。設置現(xiàn)場施工隊長1名，施工人員15名。b.主要施工設備及材料見表2。c.平整場地。根據(jù)現(xiàn)場情況，填筑樁機施工平臺，保證樁機穩(wěn)定就位準確。

表2 所需機械設備及材料

3)布設注漿孔及檢查孔。a.布孔。根據(jù)17-4，20-2，20-4三根樁基直徑為1.5 m，旋噴形成樁體范圍直徑約為1.0 m～1.4 m，以旋噴樁體覆蓋整個鉆孔樁截面為原則，布設注漿孔3個，檢查孔3個，具體位置見圖1。b.檢查孔的作用及目的。檢查孔布置如圖1所示，為確保旋噴樁體水平向覆蓋整個鉆孔樁截面，豎向貫穿溶洞，當注漿孔旋噴水泥漿(留取3組試塊，同條件養(yǎng)護)完成7 d后使用地質(zhì)鉆機在圖示3個檢查孔抽芯檢查，所抽取的芯樣重點檢測溶洞范圍內(nèi)樁體抗壓強度并觀察水泥柱體是否均勻、飽滿，當所檢芯樣抗壓強度達到規(guī)定要求(所應達到的強度值由設計方聯(lián)同監(jiān)理通過水泥凈漿抗壓實驗確定)且水泥樁體均勻、飽滿、摻雜雜質(zhì)較少則可判定旋噴處理范圍及成樁情況滿足要求，否則應按照上述步驟沿檢查孔二次旋噴注漿。

圖1 溶洞注漿孔布置圖

4)鉆芯引孔。采用XY-150型地質(zhì)鉆機進行，按設計注漿孔位置將鉆機準確就位后鉆孔，φ127 mm地質(zhì)鋼套管護孔跟進，φ108 mm鉆具成孔，基巖鉆孔孔徑為91 mm，孔深鉆至溶洞底板以下1.00 m。注意鉆孔至溶洞時提取土質(zhì)芯樣，再次確認溶洞高度。

5)清水切割土體。引孔施工完畢后，高壓旋噴樁機就位，鉆頭沿引孔插入至溶洞底，旋噴清水，邊旋噴邊以5 cm/min～10 cm/min提鉆。為保證使溶洞填充物充分攪拌形成水泥土，清水切割2遍～4遍。

6)水泥漿制備及旋噴注漿。a.水泥漿制備。旋噴樁采用P.O32.5水泥，施工用水就近選取，水泥用量為450 kg/m，水泥漿液配制嚴格按水灰比為1∶1控制。進行灰漿攪拌時，先加水，然后再加入水泥，每次灰漿攪拌不小于2 min，水泥漿應邊使用邊制備，在灰漿拌和機中不斷攪拌漿液，直至噴漿。b.旋噴噴漿。旋噴鉆機的特殊噴嘴(單噴嘴)置入地層溶洞底板以下1 m位置，利用高壓泵噴射水泥漿，形成高壓噴射流，沖擊松散填充物，并利用注漿管的提升和旋轉(zhuǎn)，使從土體崩落(切割)的土粒、砂粒與漿液攪拌混合，凝固后，形成水泥、砂、土體混合的具有一定強度的固結體(樁體)。噴射段為溶洞底板下延1.00 m至溶洞內(nèi)填充物頂面以上1.00 m。c.施工參數(shù)見表3。d.噴漿注意事項。開始時先送高壓水對溶洞土體進行切割。在樁底部(溶洞底部)邊旋轉(zhuǎn)邊噴射5 min后再進行邊旋轉(zhuǎn)，邊提升，邊噴射。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不斷;當注漿管不能一次提升完成而需分次拆卸時，拆卸動作要快，再次噴漿時，要保證30 cm的復噴段以防止斷樁。e.沖洗及移動機具。當噴射提升至設計高程，旋噴結束。應立刻把注漿管拔出，徹底清洗泥漿泵、高壓泵，管內(nèi)、機內(nèi)均不得有漿液和其他雜物殘留。高壓旋噴過程示意圖見圖2。

表3 施工參數(shù)表

圖2 高壓旋噴過程示意圖

7)溶洞處理加固效果檢查及二次噴漿。溶洞旋噴處理7 d后，使用地質(zhì)鉆機，預定檢查孔抽芯檢查，確保處理范圍及成樁情況，合格后方可進行樁基施工。如處理加固范圍不夠，應按照上述步驟沿檢查孔二次旋噴注漿。

4 邊坡襯砌混凝土施工關鍵點

1)合理布孔確保旋噴樁體水平向覆蓋整個鉆孔樁截面，豎向貫穿溶洞。2)清水切割土體保證使溶洞填充物充分攪拌形成水泥土。3)水泥漿液配制嚴格按設計要求控制水灰比為1∶1。

5 結語

橋梁樁底溶洞旋噴處理的施工方法，經(jīng)過本工程在施工過程中的應用，已經(jīng)形成一套成熟的施工技術方法，按照該方法施工對樁基施工安全順利進行及工程的施工質(zhì)量起到很大作用。