樁基底部溶洞處理方法探討與應(yīng)用

向勁

摘 要：清遠(yuǎn)市陽(yáng)山縣杜步大橋改建工程樁基底部巖溶發(fā)育，為確保該樁的承載力滿足要求，采用高壓切割加高壓旋噴注漿方案對(duì)該樁進(jìn)行樁底補(bǔ)強(qiáng)處理，文章介紹了成樁后對(duì)樁基底部溶洞處理的技術(shù)和施工工藝，分析、總結(jié)該方案的處理效果。

關(guān)鍵詞：橋梁；樁基；溶洞；補(bǔ)強(qiáng)處理

中圖分類號(hào)：U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）18-0153-02

廣東省清遠(yuǎn)市位于石灰?guī)r地區(qū)，地質(zhì)情況十分復(fù)雜，屬于溶洞發(fā)育地區(qū)，橋梁樁基礎(chǔ)施工中，遇到溶洞的情況并不少見，作為地下隱蔽工程，給施工帶來(lái)很大困難，如處理方法不當(dāng)，往往會(huì)造成卡錘、埋錘、塌孔等事故發(fā)生，甚至威脅橋梁運(yùn)營(yíng)安全。根據(jù)近年清遠(yuǎn)市橋梁工程建設(shè)的實(shí)際情況顯示，部分項(xiàng)目在嵌巖樁施工時(shí)，存在不能找到符合規(guī)范要求的完整持力層而須施工樁長(zhǎng)達(dá)到80 m以上，或由于地質(zhì)資料不準(zhǔn)確導(dǎo)致成樁后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)樁底存在溶洞等現(xiàn)象。施工難度大、施工成本高、施工工期長(zhǎng)。因此我市橋梁樁基施工過程中常常需要面臨樁端底部溶洞處理，樁底溶洞處理技術(shù)是樁基施工的難點(diǎn)，也是確保大橋結(jié)構(gòu)安全的重點(diǎn)。通過對(duì)清遠(yuǎn)市陽(yáng)山縣杜步大橋改建工程樁基底部溶洞處理方案的探討，為今后清遠(yuǎn)橋梁施工提供參考依據(jù)。

1 工程概況

清遠(yuǎn)市陽(yáng)山縣杜步大橋樁基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25，樁徑1.5 m，樁端持力層為微風(fēng)化巖。經(jīng)超前鉆資料顯示，4號(hào)墩樁底無(wú)連續(xù)完整基巖，樁端持力層無(wú)范圍內(nèi)串珠狀溶洞發(fā)育，設(shè)計(jì)采用終孔后樁身預(yù)埋3根直徑130 mm的鍍鋅管，進(jìn)行混凝土灌注后，利用預(yù)埋管對(duì)樁端持力層溶洞進(jìn)行壓漿處理。

2 處理方案的確定

根據(jù)勘測(cè)單位提供的超前地質(zhì)鉆探及綜合地質(zhì)解釋剖面圖等地質(zhì)勘探資料和樁基完成性檢測(cè)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位及施工單位召開現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議，相關(guān)專家和代表從保證橋梁工程質(zhì)量及安全的角度出發(fā)，兼顧工期和造價(jià)，進(jìn)行深入研究討論，最終確定陽(yáng)山縣杜步大橋4號(hào)墩樁底樁底溶洞處理采用高壓切割加高壓旋噴注漿方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3 樁端持力層注漿加固方案

樁端持力層存在的問題主要為多層溶洞，溶洞有填充物，針對(duì)這些地質(zhì)情況，本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，確保注漿固結(jié)體的強(qiáng)度，采用高壓清水旋噴切割以及氣舉反循環(huán)聯(lián)合套洗清渣后，對(duì)溶洞內(nèi)進(jìn)行高壓旋噴注漿、孔口壓漿，孔內(nèi)注、壓標(biāo)號(hào)M20水泥漿的方案。本次擬在樁身布置4個(gè)注漿孔，如圖1所示，其中3孔呈等邊三角形分布，為130 mm預(yù)埋管，3根預(yù)埋管既做超聲波檢測(cè)管，待樁身完整性檢測(cè)后鉆穿管底又可做樁端持力層注漿管；樁中心1孔為成樁后的樁基完整性抽芯檢測(cè)孔。對(duì)于多層溶洞處理時(shí)，應(yīng)先處理上層溶洞，然后再對(duì)下層溶洞進(jìn)行處理。

4 樁端持力層注漿處理流程及步驟

4.1 處理流程圖

對(duì)下層溶洞進(jìn)行處理的流程，如圖2所示。

4.2 處理參數(shù)

①水泥漿采用42.5 R水泥與清水配制，水灰比為0.7～0.8。

②減水劑與水泥漿配比，使用前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定，約4‰。

③噴漿泵壓26～28 MPa?？卓诒餄{泵壓2～4 MPa。

④水泥漿流量90～100 L/min。

⑤提升速度8～10 cm/min，轉(zhuǎn)速10～15 r/min。

4.3 處理步驟

①樁內(nèi)注漿孔布設(shè)。通過預(yù)埋鍍鋅管、成樁后抽芯，在樁內(nèi)布置4個(gè)注漿孔。

②注漿孔的鉆孔。采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔進(jìn)入設(shè)計(jì)樁底持力層基巖深度以下且不小于3倍樁徑。

③埋設(shè)孔口管。注漿前在抽芯孔上部埋設(shè)帶有開關(guān)的孔口管，孔口管的水泥砂漿強(qiáng)度≥15 MPa，孔口耐壓≥5 MPa。

④高壓清水切割。通過高壓水射流對(duì)溶洞頂、底板區(qū)間段內(nèi)的充填物或巖土層進(jìn)行高壓清水切割，處理段內(nèi)重復(fù)切割次數(shù)5次以上。

⑤氣舉反循環(huán)清渣。氣水聯(lián)合高壓清洗噴射切割后，若各孔互通，則在其中一孔下入風(fēng)管，通風(fēng)氣舉返渣，同時(shí)向其他互通孔供清水將殘?jiān)逑闯隹?，各互通孔均輪流通風(fēng)或供水一次，至所有孔均返出清水為止；若各孔之間不互通，則在一個(gè)孔下入直徑73 mm出渣管至距離孔底0.3 m處，在管內(nèi)下入風(fēng)管通風(fēng)，在出渣管與孔壁之間的環(huán)形空間供水，即單孔氣舉返渣至水清為止。

⑥高壓旋噴注漿。下入高壓注漿管，自孔底向上對(duì)溶洞段進(jìn)行注漿，替換出清水及泥漿，直至孔口返出濃水泥漿。

⑦孔口壓、補(bǔ)漿。高壓旋噴灌漿結(jié)束后，注漿管連接孔口開關(guān)向孔內(nèi)注入較濃水泥漿，通過壓力使樁底持力層內(nèi)的水泥漿滲透的影響范圍加大。孔口壓漿終止后，及時(shí)對(duì)補(bǔ)強(qiáng)孔進(jìn)行補(bǔ)漿。

⑧樁底沉渣處理。根據(jù)樁基完整性檢測(cè)結(jié)果，如果樁底有大量的沉渣，沉渣厚度大于0.5 m，則先進(jìn)行樁底注漿加固，然后再進(jìn)行持力層處理。對(duì)4孔經(jīng)行高壓切割清洗，結(jié)合氣舉反循環(huán)清渣，待確認(rèn)樁底沉渣清洗徹底后，再進(jìn)行高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)。

5 質(zhì)量保證措施

①嚴(yán)格確定孔位及孔斜度；②嚴(yán)格按確定的水灰比配漿，所用原材料必須符合有關(guān)質(zhì)量要標(biāo)準(zhǔn)；③高壓旋噴注漿應(yīng)全孔連續(xù)作業(yè)。每當(dāng)拆管或因事故中斷后恢復(fù)注漿時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，保證搭接長(zhǎng)度≥0.2 m；④處理過程中應(yīng)如實(shí)記錄各項(xiàng)參數(shù)如：切割深度、漿液用量、壓力、提升速度、流量等，并實(shí)時(shí)監(jiān)控；⑤做好處理所用水泥漿試件，送有資質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)或工地試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。

6 處理效果評(píng)述

從處理過程及處理完成后檢測(cè)結(jié)果看，原材料各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)、成孔深度、壓力灌漿、旋噴注漿灌注參數(shù)以及灌漿體的試件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，溶洞內(nèi)水泥漿固結(jié)體充填飽滿，密實(shí)度較好，水泥漿固結(jié)體在樁底與持力層巖石之間基本飽滿， 水泥漿固結(jié)體抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，處理效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的。

7 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)陽(yáng)山縣杜步大橋4號(hào)墩樁底樁底溶洞，采用了采用高壓切割加高壓旋噴注漿方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，保證了施工安全和質(zhì)量，對(duì)比廢樁節(jié)省了工期和成本，降低了處理風(fēng)險(xiǎn)。在今后清遠(yuǎn)的橋梁樁基施工過程中，希望能對(duì)該樁的處理方案進(jìn)行探討，該樁的處理方法可為今后類似的樁基礎(chǔ)處理提供借鑒。

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