紫惠高速T8標(biāo)巖溶區(qū)樁基施工探討

王 平

(中鐵二十三局第一工程有限公司，山東 日照 276800)

在巖溶地區(qū)，由于巖石極易受到地下水流以及地表徑流的沖擊，使巖石出現(xiàn)溶蝕，進(jìn)而形成各種獨(dú)特地貌。也正是因?yàn)閹r溶地區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)地貌，使得在該地區(qū)進(jìn)行樁基施工的難度極大，很容易發(fā)生安全事故，且施工質(zhì)量也難以得到保障[1]。針對(duì)巖溶地區(qū)的施工，我們要虛心學(xué)習(xí)其他相似工程的經(jīng)驗(yàn)，多學(xué)習(xí)多取經(jīng)，取其精華，溶合自身的知識(shí)和見(jiàn)解，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制定一套切實(shí)可行的溶洞處理施工技術(shù)，保質(zhì)保量保安全的完成施工任務(wù)。

1 工程概況以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件

廣東紫惠高速公路工程，起點(diǎn)與龍川至紫金段對(duì)接，終點(diǎn)位于惠州市平潭鎮(zhèn)。紫惠高速T8標(biāo)段位于惠州市橫瀝鎮(zhèn)及平潭鎮(zhèn)，路線全長(zhǎng)9.1 km。該合同段沿線相交或者對(duì)接的主要高速公路包括河惠莞高速公路河源紫金至惠州惠陽(yáng)端段SJT1標(biāo)、河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段、S21廣惠高速公路等。本標(biāo)段所處地區(qū)交通狀況較好，工程所需材料和機(jī)械進(jìn)出方便，施工便利。

經(jīng)實(shí)地勘察可知，T8標(biāo)段地層地質(zhì)十分復(fù)雜，覆蓋層以第四系耕植土、沖積粉質(zhì)粘土、碎石、坡殘積粉質(zhì)粘土、碎石土為主，而基底則由泥盆系老虎坳組、桂頭群組砂巖、灰?guī)r及其風(fēng)化層構(gòu)成。另外，寶麗來(lái)大橋、橫瀝互通跨線橋、森柏洞大橋地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)大量溶洞。

2 溶洞處理方案

溶洞，通常是因?yàn)槭規(guī)r長(zhǎng)期受地下水溶蝕而形成的。這是因?yàn)槭規(guī)r的主要成分是碳酸鈣，在與水以及二氧化碳發(fā)生反應(yīng)后可生成碳酸氫鈣，而碳酸氫鈣作為一種可溶于水的物質(zhì)，可以加速空洞的形成并逐漸擴(kuò)大[2]。在紫惠高速T8標(biāo)段地質(zhì)勘測(cè)中發(fā)現(xiàn)有大量溶洞，這些溶洞的存在勢(shì)必會(huì)影響到鉆孔灌注樁的施工。因此，在巖溶地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工，需要考慮到以下問(wèn)題，包括如何在成孔過(guò)程中不漏漿或者存在漏漿問(wèn)題但不至于發(fā)生塌孔現(xiàn)象，從而為樁孔的順利成孔成樁并滿足設(shè)計(jì)要求打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

由于紫惠高速公路工程施工區(qū)域地質(zhì)條件特殊，因此，廣東紫惠高速有限公司應(yīng)要求省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院對(duì)出現(xiàn)溶洞的橋梁地質(zhì)逐個(gè)樁位進(jìn)行地勘，為巖溶區(qū)樁基施工提供詳細(xì)的地質(zhì)資料。在橋梁樁基鉆機(jī)就位前，仔細(xì)學(xué)習(xí)并掌握設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)情況，同時(shí)要做好物資和機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行溶洞處理方案的技術(shù)交底，為溶洞的處理做充足的準(zhǔn)備。準(zhǔn)備不怕充分，要做到諸事俱備，就差鉆機(jī)開(kāi)工了。

在進(jìn)行鉆機(jī)施工時(shí)，嚴(yán)格按照紫惠公司品質(zhì)工程的要求，定制標(biāo)準(zhǔn)碴樣盒，按要求在監(jiān)理的見(jiàn)證下一同撈取碴樣，一一對(duì)照?qǐng)D紙中的地質(zhì)。在鉆頭鉆進(jìn)至溶洞上部地層時(shí)，要適當(dāng)放慢鉆進(jìn)速度，要小心謹(jǐn)慎，按照已制定的方法做好準(zhǔn)備工作。之后在施工中，仔細(xì)觀察鉆機(jī)、碴樣、泥漿包括鉆頭聲音等現(xiàn)場(chǎng)施工因素的變化，多聽(tīng)有施工經(jīng)驗(yàn)的鉆機(jī)工人的意見(jiàn)，來(lái)感覺(jué)和判斷鉆機(jī)是否已接近或者已到達(dá)巖溶地層。

在進(jìn)入距溶洞1 m～1.5 m的巖層后，需要注意加強(qiáng)對(duì)鉆頭的施工控制，一般要將沖程控制在1.5 m左右，沖擊頻率為 15次/min上下。在施工過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻注意孔內(nèi)的水位變化以及進(jìn)尺狀況，在進(jìn)入溶洞后，結(jié)合溶洞實(shí)際狀況、大小以及溶洞填充物等，靈活運(yùn)用注漿加固、片石回填、鋼護(hù)筒跟進(jìn)以及貧混凝土回填等施工技術(shù)，確保樁基的施工質(zhì)量。

2.1 注漿加固施工技術(shù)

此方法適用于全填充(含砂率較高等不穩(wěn)定的填充)或半填充(填充物不密實(shí))的較大溶洞。

在鉆孔施工前，沿樁基邊緣對(duì)稱布置4個(gè)～6個(gè)孔作為灌漿孔，孔的數(shù)量結(jié)合地質(zhì)的實(shí)際情況集體分析討論確定[3]。在鉆灌漿孔時(shí)，要借助地質(zhì)鉆機(jī)鉆至溶洞底，之后使用壓力輸送泵按照自下而上的順序由溶洞底向上灌注M20水泥砂漿。其中，灌注時(shí)需采取雙管注漿的方式，一管負(fù)責(zé)注漿一管負(fù)責(zé)排氣，要少量多次反復(fù)壓漿。在處理溶洞時(shí)采用注漿加固法，一方面可以有效避免或減少漏漿或者塌孔等現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面在配合護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工時(shí)效果更加顯著。

2.2 回填粘土片石施工技術(shù)

回填粘土片石施工技術(shù)，就是在孔內(nèi)回填粘土以及片石，整個(gè)操作過(guò)程十分簡(jiǎn)單快捷，且費(fèi)用低廉，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于路橋施工建設(shè)中。此工藝適用于無(wú)充填高度小于2.5 m或半充填高度不大于4 m的溶洞。

在紫惠高速公路施工中，樁基采用的是正常成孔方式，如果要應(yīng)用回填粘土片石的施工技術(shù)來(lái)處理溶洞，需要在正式施工前，仔細(xì)核對(duì)地質(zhì)鉆孔柱狀圖，一旦發(fā)現(xiàn)存在砂礫等透水層，就需要將護(hù)筒底部穿透透水層，直至落在穩(wěn)定層上，以避免因透水以及反復(fù)沖擊而引發(fā)塌孔問(wèn)題。

在施工過(guò)程中，一旦鉆穿溶洞，不僅會(huì)導(dǎo)致護(hù)筒內(nèi)的泥漿部分或者全部流失，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)塌孔問(wèn)題。對(duì)此，需要將提前準(zhǔn)備好的粘土以及片石回填進(jìn)孔洞中。首先要將粘土進(jìn)行回填，之后再下片石，片石與粘土的比例是:1∶1(體積比)，片石采用強(qiáng)度不小于30 MPa的花崗巖或石灰?guī)r，石塊大小以15 cm～50 cm為宜。在摻加粘土?xí)r，可以先將粘土塊裝入水泥袋后再進(jìn)行投放，效果更為顯著。方法如下：片石、粘土袋以及水泥等應(yīng)分層間隔摻加，回填高度控制在溶洞頂板以上2 m。為使回填物密實(shí)，用0.5 m～0.8 m的小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘。待回填物堵住漏漿處再使用小沖程繼續(xù)鉆進(jìn)。

2.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工技術(shù)

鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工技術(shù)，適用于那些高度超過(guò)5 m且無(wú)填充、高度超過(guò)6 m并半填充的較大單層溶洞以及垂直串珠狀的多層溶洞。這種方法簡(jiǎn)單來(lái)講就是在沖孔的同時(shí)，接高護(hù)筒，沖孔與接高護(hù)筒同時(shí)進(jìn)行，并且將其壓到或在震動(dòng)作用下使其下沉至已鉆成的孔內(nèi)[4]。整個(gè)施工雖然造價(jià)高，但最安全可靠，像塌孔、漏漿等問(wèn)題可以一次解決，避免多交重復(fù)施工，尤其適用于垂直串珠狀的多層溶洞的處理。以下為護(hù)筒跟進(jìn)法處理連續(xù)兩個(gè)溶洞的例子(見(jiàn)圖1)。

結(jié)合圖1護(hù)筒長(zhǎng)度和內(nèi)徑的確定可以通過(guò)以下公式計(jì)算得出：

護(hù)筒長(zhǎng)度：第一個(gè)溶洞的護(hù)筒L1=(H1+h1+1)m，第二個(gè)溶洞的護(hù)筒L2=(H2+h2+1)m，其中，1 m為穿過(guò)溶洞后護(hù)筒進(jìn)入穩(wěn)定層的深度，實(shí)際施工中此嘗試要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)進(jìn)行確定。

護(hù)筒直徑：護(hù)筒2的直徑要比樁徑大20 cm，護(hù)筒1的直徑要比護(hù)筒2的直徑大20 cm。

在施工中遇到多個(gè)溶洞的情況，參照以上方法以此類推。

用于鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工中的鋼護(hù)筒要具備一定剛度，鋼板厚度應(yīng)為δ10 mm，且護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確，連接順直。另外，鋼護(hù)筒的加工需要在加工場(chǎng)幾種卷制加工制作，焊縫全部為雙面坡口，每節(jié)制作長(zhǎng)度為7.5 m～10.5 m，制作好后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

護(hù)筒的沉放：在沖擊穿過(guò)溶洞頂部后，就要反復(fù)沖提沖錘，并在頂部厚度范圍上下慢放輕提。在施工過(guò)程中，用鋼管搭設(shè)專門的卡控支架用來(lái)控制鋼護(hù)筒的中心和垂直度，并用測(cè)量?jī)x輔助控制垂直度。下沉過(guò)程中要保證鋼護(hù)筒的平穩(wěn)下沉，在使用外力振動(dòng)下沉?xí)r避免鋼護(hù)筒下沉過(guò)程中因受力不均造成護(hù)筒偏斜。鋼護(hù)筒沉入巖面后，采用沖錘進(jìn)行成孔一定深度后，用振動(dòng)錘輔助將鋼護(hù)筒下沉至進(jìn)尺巖面。重復(fù)以上工序直至鋼護(hù)筒穿過(guò)溶洞，然后正常成孔完成鋼筋混凝土施工。

2.4 貧混凝土回填施工技術(shù)

貧混凝土回填施工技術(shù)適用于那些高度在2.5 m～5 m區(qū)間內(nèi)的無(wú)填充溶洞，以及高度在4 m～6 m區(qū)間內(nèi)的半填充較大溶洞，具體情況見(jiàn)圖2。

混凝土標(biāo)號(hào)根據(jù)地質(zhì)圖中溶洞底部的巖層強(qiáng)度確定，一般選擇強(qiáng)度要與巖層相同也可以略大一些的混凝土，比如C20貧混凝土。同時(shí)，想要在短時(shí)間內(nèi)提高混凝土強(qiáng)度，縮短施工時(shí)間，可以在混凝土中適當(dāng)?shù)募尤胍恍┰鐝?qiáng)劑，以提高貧混凝土的早期強(qiáng)度[5]。

對(duì)于傾斜巖面，為校正孔位，回填貧混凝土應(yīng)與傾斜巖面頂面平齊，對(duì)于溶洞處，回填頂面高于溶洞頂板50 cm?；靥钪辽僖?8 h以上，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后方可重新開(kāi)鉆。

3 其他注意事項(xiàng)

從事工程施工十多年了，遇到施工的困難是不可避免的。面對(duì)巖溶地區(qū)的鉆孔灌注樁施工，個(gè)人認(rèn)為為施工做充足的準(zhǔn)備工作是成功前提和基礎(chǔ)，無(wú)論是從技術(shù)上還是管理上，要做到萬(wàn)事俱備，只差行動(dòng)。

第一，要組織技術(shù)人員認(rèn)真仔細(xì)的研究設(shè)計(jì)完提供的地質(zhì)圖紙，廣開(kāi)言路，準(zhǔn)備各種問(wèn)題的應(yīng)對(duì)方案，方案要詳細(xì)，措施的表達(dá)要簡(jiǎn)單易懂，明確在什么情況下選用何種方案。第二，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)主管和一線的施工人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，認(rèn)真耐心的告訴一線人員怎么去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，怎么去判斷問(wèn)題，怎么去應(yīng)對(duì)問(wèn)題，讓工人在施工中做到心中有數(shù)。第三，按照已定方案在施工前備足相應(yīng)的物資設(shè)備，嚴(yán)格控制物資質(zhì)量、數(shù)量，機(jī)械設(shè)備要定期檢查，隨時(shí)待命。準(zhǔn)備工作不怕多，不怕細(xì)，最怕用的時(shí)候找不到。第四，要精煉施工程序，施工每個(gè)環(huán)節(jié)要實(shí)用、合理、有效和緊湊，合理的減少時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著祖國(guó)交通建設(shè)的不斷發(fā)展，巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工頻繁出現(xiàn)，施工中出現(xiàn)很多不可預(yù)見(jiàn)性的困難。根據(jù)不同的巖溶類型，制定和選擇適當(dāng)?shù)氖┕すに嚭痛胧┻M(jìn)行應(yīng)對(duì)，不僅能有效的解決施工中遇到的難題，而且還能保質(zhì)保量的完成建設(shè)任務(wù)。巖溶地區(qū)的鉆孔灌注樁的施工工藝還在不斷的發(fā)展和完善，還應(yīng)更加深入研究和探討，期待與大家交流溝通。

參考文獻(xiàn):

[1] 肖志平.巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工技術(shù)探析[J].低碳世界,2017(14):84-85.

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[3] 胡新發(fā),柳建新.山地和巖溶地區(qū)端承樁質(zhì)量檢測(cè)與加固技術(shù)研究[J].巖土力學(xué),2011(S2):686-692.

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[5] 楊 明.淺析巖溶地區(qū)溶洞的處理方法[J].四川水泥,2014(8):85-86.