高速公路橋梁溶洞樁基施工研究

毛杰

摘要：近年來，隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，使得公路工程項(xiàng)目大幅度增多，其中又以高速公路居多。在高速公路工程項(xiàng)目中，橋梁是不可或缺的組成部分之一，有些橋梁在進(jìn)行樁基施工時，會遇到溶洞，由此增大了樁基的施工難度。為確保橋梁樁基的施工質(zhì)量，必須對溶洞進(jìn)行有效的處理。基于此點(diǎn)，文章以和榆高速公路中第一合同段的橋梁工程實(shí)例為依托，對溶洞樁基的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行論述。期望通過本文的研究能夠?yàn)橥惞こ烫峁┙梃b參考。

Abstract： In recent years， with the development of China's transportation industry， the number of highway projects has increased greatly， and most of them are expressways. In the expressway project， the bridge is an integral part. Some of the bridges in the pile foundation construction， will encounter caves， thereby increasing the difficulty of the construction of pile foundation. In order to ensure the construction quality of bridge pile foundation， the karst cave must be treated effectively. Based on this point， the article relies on the bridge project example of the first contract section of Heyu Expressway to discuss the construction techniques of cave-pile foundation. It is expected that this study can provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁；溶洞樁基

Key words： expressway；bridge；cave pile foundation

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0147-02

1 工程概況

和榆（和順至榆社）高速公路工程項(xiàng)目中的第一合同段主要為橋梁工程，該橋梁工程位于左權(quán)樞紐互通立交地段，包含主線橋及匝道橋共計6座，均為大橋，橋梁的下部橋墩為單/雙柱墩配樁基礎(chǔ)。由于該橋梁工程位于山溝當(dāng)中，當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件比較特殊，多為溶巖地段，通過地質(zhì)鉆探揭露，該橋梁工程所在地的溶洞群為溶蝕發(fā)育期，土質(zhì)相對比較松散，整體強(qiáng)度和承載力都比較低，有部分溶洞為串珠狀和多層狀分布，且延伸深度較大，對樁基礎(chǔ)的施工造成了一定的影響。為確保橋梁樁基施工能夠順利進(jìn)行，項(xiàng)目部根據(jù)工程所在地的地質(zhì)條件，經(jīng)過研究之后，決定在實(shí)際施工中，采用粘土做泥漿護(hù)壁，并摻入適量的水泥，同時借助注入混凝土等技術(shù)工藝解決簡單漏漿的問題，對于嚴(yán)重的漏漿情況，則采用注漿法進(jìn)行處理。下面對該橋梁工程溶洞樁基的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2 高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工難點(diǎn)

由于該大橋所處的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，如果采用簡單的拋填處理，很難達(dá)到預(yù)期的效果，特別是一些高度較大的溶洞和串洞層數(shù)較多的溶洞無法順利成孔，即使成孔，在后續(xù)的樁身混凝土澆筑中，也會由于灌注壓力增大導(dǎo)致跑漿的情況，從而形成廢樁或是劣質(zhì)樁。為確保該橋梁工程溶洞樁基的整體質(zhì)量，并保證施工安全、有序進(jìn)行，應(yīng)制定合理可行的溶洞處理方案，以預(yù)處理為主、沖孔過程處理為輔，對溶洞樁基進(jìn)行施工。

2.2 溶洞處理的基本原則

該橋梁工程地處山溝當(dāng)中，溶洞的規(guī)模十分龐大，并且很多溶洞之間相互連通，溶洞的地下分布情況也極其復(fù)雜。據(jù)此，本次施工制定了預(yù)處理為主、沖孔過程處理為輔的樁基施工方案，遵循保質(zhì)保量、按時完成、降低造價的原則，對不同類型的溶洞樁基采取不同的方法進(jìn)行處理，具體內(nèi)容如下：

①采用硬塑狀密實(shí)體填充物的全填充型溶洞、樁基周邊無建筑結(jié)構(gòu)的溶洞樁基，采用拋填片石、粘土和水泥的方法進(jìn)行處理；對于樁基周邊存在建筑結(jié)構(gòu)的溶洞樁基，采用注水泥漿法進(jìn)行預(yù)處理，借此來使溶洞中的填充物能夠充分固結(jié)，防止施工中出現(xiàn)漏漿造成塌孔的情況發(fā)生。

②半填充或是無填充的溶洞樁基，若是溶洞的頂板到地層表面比較薄，則可采用鋼護(hù)筒進(jìn)行處理，如果溶洞頂板至地層表面較厚，可采用灌注砂漿的方法進(jìn)行處理，先將溶洞內(nèi)部空洞的部分填滿，再按照無溶洞樁基的施工方法進(jìn)行鉆孔、成樁。

③采用軟塑狀填充物的高度較大的溶洞，可采用旋噴帷幕的方法進(jìn)行處理；如果溶洞表面的覆蓋層為松散的卵石層，則應(yīng)采用注漿加固的方法進(jìn)行處理。

2.3 拋填法

在對樁基進(jìn)行開孔前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行預(yù)處理，可采取如下方法：對樁基周邊溶洞局部壓注單液水泥漿或水泥水玻璃雙液漿，借此來使填充物充分固結(jié)，隨后按照普通拋填法的做法進(jìn)行施工。對片石和黃泥土進(jìn)行的拋填可在沖孔的過程中進(jìn)行，作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)對孔內(nèi)泥漿面的變化情況進(jìn)行密切觀察，如果出現(xiàn)跑漿、漏漿或是返清水的現(xiàn)象，則應(yīng)立即投入片石、黃泥土和水泥三者組成的混合物，三種材料可以按照3：4：3的比例進(jìn)行混合，填充高度控制在護(hù)筒口以下1m，達(dá)到該高度后，應(yīng)靜置24h再進(jìn)行沖孔。

2.4 壓注水泥漿法

在對樁基進(jìn)行開孔之前，可采取單水泥漿液或水泥水玻璃雙液漿等方法對溶洞進(jìn)行預(yù)處理：在樁基周邊溶洞局部采用壓注水泥水玻璃雙液漿，這種雙液漿克服了單液水泥漿的凝結(jié)時間長且難以控制、動水條件下結(jié)石率低等缺點(diǎn)，提高了水泥注漿的效果，擴(kuò)大了水泥注漿的范圍。endprint

該方法的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

①在施工前，應(yīng)當(dāng)先對場地進(jìn)行整平處理，并夯實(shí)，為鉆機(jī)的擺放提供條件。

②施工中使用的各種原材料進(jìn)場后，應(yīng)當(dāng)由專人負(fù)責(zé)對材料的規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量進(jìn)行檢查，確認(rèn)合格后，方可在施工中使用，對于質(zhì)量不合格的材料或是與要求不符的材料，應(yīng)當(dāng)及時聯(lián)系供貨商，要求退換貨，以免影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。

③在正式施工開始前，應(yīng)當(dāng)對雙液進(jìn)行配合比設(shè)計，水泥漿的水灰比為0.8：1～1：1；水玻璃與水泥漿液的體積比范圍為5-20%。在施工過程中，可以結(jié)合實(shí)際情況對漿液的配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在調(diào)整時，應(yīng)當(dāng)遵循先稀后濃的原則，按照吸漿的情況逐步加濃漿液。單孔連續(xù)注漿量達(dá)到15t以上如果仍未升壓，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高漿液的濃度。

④施工前，應(yīng)當(dāng)對所有注漿設(shè)備進(jìn)行全面、細(xì)致地檢查，看其性能是否完好，保證施工過程中設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免設(shè)備原因造成質(zhì)量問題，同時應(yīng)當(dāng)對水泥棚和攪拌站及其相關(guān)附屬設(shè)施進(jìn)行合理設(shè)置，為施工的順利進(jìn)行提供保障。

⑤在樁基四周均勻布設(shè)注漿孔，一般不超過4個，孔位與樁基中心的距離控制在樁基半徑+50cm。

⑥部分土層和巖層可以采用水鉆成孔，使用水鉆進(jìn)行鉆孔時，應(yīng)采取跳孔施工的方法。剩余的土層和巖層則可使用直徑110的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆完一個回次后，應(yīng)當(dāng)將土芯取出，擺放整齊并進(jìn)行標(biāo)簽，記錄不同土層的厚度。全孔可以采用直徑為127的套管，護(hù)壁套管應(yīng)當(dāng)露出地面0.2-0.5m左右；當(dāng)巖層鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)當(dāng)對鉆孔進(jìn)行清洗，確保清孔時間不少于20min，在本工程中，設(shè)計深度為設(shè)計樁底以下8m或單個大型溶洞鉆至底板下1m。

⑦鉆孔完畢后，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對巖芯進(jìn)行編錄，分層記錄不同土層和巖層的深度以及巖溶的發(fā)育情況。在鉆孔時，安排專人對地質(zhì)變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

⑧向鉆好的孔內(nèi)埋設(shè)注漿管，并用水泥砂漿對注漿套管進(jìn)行固定處理，隨后便可開始注漿，具體做法如下：先將注漿管插入到溶洞頂板以下，然后與雙管導(dǎo)流器進(jìn)行連接；利用高壓清水或是稀水泥漿噴射切割溶洞底部的充填物和沉淀物，這樣可以有效預(yù)防水泥與溶洞底板膠結(jié)不良的情況發(fā)生；雙液注漿水泥漿速凝劑同時噴出，在溶洞底部注噴5-10min左右，然后從上向下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴灌；現(xiàn)場的施工作業(yè)人員可以按照套管內(nèi)水泥漿液面的上升速度，對噴漿的終止時間進(jìn)行確定，如果施工過程中，套管內(nèi)的水泥液面突然上升，則必須立即終止注漿，并及時向孔內(nèi)補(bǔ)充漿液，直到穩(wěn)定為止。

⑨本工程中使用的水泥漿是以32.5R的普硅水泥和清水按照0.8：1的比例進(jìn)行配制的。為確保水泥漿的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對如下參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制：水泥漿的攪拌時間，如果使用高速攪拌機(jī)，攪拌時間應(yīng)當(dāng)不少于3min，若使用普通攪拌機(jī)，則攪拌時間應(yīng)當(dāng)不少于5min；水玻璃與水泥漿的體積比應(yīng)當(dāng)控制在5%～20%之間，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該配比以5%～8%最佳，在實(shí)際使用前，可以先進(jìn)行試驗(yàn)，以10～30s的速凝時間確定最佳配比；水泥漿泵的壓力應(yīng)當(dāng)控制在8-12MPa，水泥漿的流量則應(yīng)當(dāng)控制在每分鐘60～70L左右為宜。

⑩如果施工過程中，遇到多層溶洞的樁基，也可采用雙液注漿的方法進(jìn)行處理，在處理時必須先將上一層的溶洞全部注滿，然后再往下層注漿。自上往下進(jìn)行處理，由此可以保證每一層的溶洞都不再漏漿。

2.5 壓注混凝土法

施工前，需要先對相應(yīng)的樁位進(jìn)行放樣，并在該樁位的周邊1m處，每隔1m鉆一個孔，孔徑控制在180mm，呈圓周型布設(shè)，樁中心位置處的孔，可以采用低標(biāo)號的小碎石混凝土進(jìn)行壓注，周邊孔的主要作用透氣和測量洞內(nèi)混凝土面的高度，同時也可以作為輔助進(jìn)料孔使用。各個孔內(nèi)均套入內(nèi)徑為160mm的無縫鋼管，以此作為注漿管，兩節(jié)管之間采用管套進(jìn)行連接，并牢靠固定。同時，可在鋼管的進(jìn)料口位置處焊接一個法蘭，利用法蘭與混凝土輸送泵進(jìn)行連接。當(dāng)注漿管埋設(shè)好以后，在壓注混凝土前，應(yīng)當(dāng)對管口做臨時性封堵，這樣可以防止雜物進(jìn)入堵塞孔的情況發(fā)生。采用泵送的方法對低標(biāo)號小粒徑碎石混凝土進(jìn)行壓注，混凝土粗骨料的最大粒徑應(yīng)當(dāng)不超過20mm，塌落度應(yīng)當(dāng)控制在200-250mm，水泥的用量應(yīng)當(dāng)在400kg/m3以上，同時要保證混凝土的工作性能和流動性良好。每次向孔內(nèi)壓注混凝土?xí)r，混凝土表面升高2-3m后應(yīng)停止壓注，待混凝土在孔內(nèi)初凝后，再進(jìn)行二次進(jìn)料，通過如此反復(fù)，直至溶洞頂板為止。

3 結(jié)論

綜上所述，在高速公路工程中，橋梁是重要的組成部分之一，由于高速公路的沿線較長，從而使得部分橋梁需要在不良地質(zhì)上修建，由此會給樁基施工造成一定的影響。在各種不良地質(zhì)中，溶洞對橋梁樁基施工的影響最為嚴(yán)重，因此，必須采取合理可行的方法和措施，對溶洞進(jìn)行處理，從而確保樁基的整體質(zhì)量。本文以和榆高速公路中的橋梁工程為例，對溶洞樁基的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，通過各種技術(shù)措施的合理應(yīng)用，確保了該橋梁樁基施工的順利進(jìn)行。

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