巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁鉆孔樁施工技術(shù)分析

賴美煜

（撫州市公路局廣昌分局 344900）

1 引言

我國(guó)的西南部地區(qū)，具有大量的巖溶地區(qū)。巖溶地區(qū)的地形地貌復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，在進(jìn)行橋梁工程建設(shè)時(shí)，施工困難。尤其是巖溶發(fā)育的地區(qū)，溶洞密布，在進(jìn)行橋梁鉆孔樁施工過程中，極易發(fā)生坍孔、卡鉆甚至埋鉆的現(xiàn)象，不僅影響施工的質(zhì)量和進(jìn)度，而且嚴(yán)重威脅著相關(guān)人員的安全。因此，研究提升巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁鉆孔樁施工技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 巖溶發(fā)育地區(qū)的溶洞處理方法

2.1 常見溶洞的處理方法

一般在對(duì)不同類型的溶洞進(jìn)行施工時(shí)，一般原則如表1所示。

表1 不同類型溶洞的施工處理措施

2.2 注雙液漿法

2.2.1 加固的原理

注雙液漿法對(duì)溶洞處理的特點(diǎn)是：相關(guān)的注漿材料凝固時(shí)間短，一般在十幾秒到幾十秒之間。由于這種方法的材料利用率較高，成本較低，所以常應(yīng)用于10m以下的半填充或全填充溶洞。漿液對(duì)溶洞的加固作用主要分為以下幾個(gè)方面：

（1）溶洞內(nèi)的砂、礫等土體：利用漿液的滲透作用，形成板結(jié)達(dá)到加固的目的；

（2）溶洞中的稀土、亞粘土等土體：利用漿液的劈裂、擠密作用達(dá)到加固的目的；

（3）無(wú)填充物和半填充溶洞的空間：利用漿液充滿溶洞達(dá)到加固的目的。

2.2.2 施工技術(shù)

（1）材料選擇：一般選擇普硅水泥和水玻璃作為壓漿材料。在進(jìn)行雙液漿配制過程中，要注意控制漿液的凝固時(shí)間。

（2）布孔施工：首先根據(jù)橋墩臺(tái)樁基布置和溶洞分布，針對(duì)每個(gè)墩臺(tái)，設(shè)置6～8個(gè)壓漿孔。為了提升施工效率和降低施工成本，可以借助樁基地質(zhì)勘探孔作為壓漿孔。

（3）鉆孔施工：在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，要求必須到達(dá)最深溶洞的底部，為了達(dá)到最好的固定效果，注漿管要插入到溶洞的中下部位置。

（4）壓漿施工：壓漿施工時(shí)，采用雙液壓壓漿系統(tǒng)進(jìn)行施工，執(zhí)行“少量多次”的原則，對(duì)注漿孔盡心反復(fù)壓漿施工。

2.3 填充粘土和片石法

這種方法常應(yīng)用于高度為6m以下的溶洞，優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行施工過程中操作簡(jiǎn)單，施工速度款，而且成本較低。相關(guān)施工要點(diǎn)如下：

（1）當(dāng)在巖溶發(fā)育地區(qū)，進(jìn)行橋梁鉆孔樁施工時(shí)，如果鉆孔達(dá)到溶洞區(qū)域時(shí)，由于泥漿的流失，造成出現(xiàn)塌孔的問題時(shí)，此時(shí)可以將片石和粘土對(duì)塌孔區(qū)域進(jìn)行回填。如果溶洞的面積較大，也可以加入適量的水泥。為了保障片石和粘土之間牢固穩(wěn)定，每回填一層，應(yīng)使用鉆頭進(jìn)行一次沖擊。當(dāng)回填的高度距離溶洞頂部1～2m時(shí)，回填終止。

（2）回填完成之后，首先將稠度較大的泥漿注入到鉆孔當(dāng)中，利用泥漿的滲透作用，逐漸填滿片石質(zhì)檢的縫隙。其次再次使用鉆頭進(jìn)行沖擊回填區(qū)域，確保片石和粘土形成牢固的泥石護(hù)壁。

（3）如果在上述的操作過程中，泥石護(hù)壁出現(xiàn)漏漿的問題，應(yīng)反復(fù)回填、沖擊施工，直到不出現(xiàn)漏漿的問題。

（4）在對(duì)于10m以上的溶洞采取此方法施工時(shí)，尤其是多層溶洞結(jié)構(gòu)，為了避免因溶洞漏水或者鉆孔內(nèi)的水頭繼續(xù)下降，產(chǎn)生坍孔的嚴(yán)重安全和質(zhì)量問題，要特別注意鋼護(hù)筒的位置，應(yīng)當(dāng)穿過砂礫及卵石，位于不透水層上。

2.4 灌低標(biāo)號(hào)混凝土法

對(duì)于一些半填充或無(wú)填充的大溶洞，采用填粘土和片石的溶洞處理方法，較難完成橋梁鉆孔樁施工，或者在鉆孔成功后，進(jìn)行水下混凝土灌注施工時(shí)，孔壁承受不了巨大的壓力，導(dǎo)致垮塌。為了避免這種問題影響整體的施工進(jìn)度和安全質(zhì)量，可以采用灌低標(biāo)號(hào)混凝土的方法對(duì)溶洞進(jìn)行處理。

（1）此方法的前期施工準(zhǔn)備和開孔方法，基本和填粘土塊和片石方法一致；

（2）為了節(jié)約混凝土的灌注量，在進(jìn)行施工過程中，可以先采用填粘土塊和片石方法進(jìn)行溶洞處理，待溶洞達(dá)到一定的飽和程度后，在進(jìn)行低標(biāo)號(hào)混凝土灌入工作，直至距離溶洞頂1m的時(shí)候停止注入混凝土。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度符合鉆孔時(shí)候時(shí)，再進(jìn)行鉆孔施工。

2.5 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

有些巖溶發(fā)育地區(qū)，因?yàn)槿芏吹拿娣e較大，洞內(nèi)沒有填充物或者漏水比較嚴(yán)重，采用上述方法都無(wú)法達(dá)到加固溶洞的目的。這個(gè)時(shí)候可以采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。

鋼護(hù)筒跟進(jìn)法的原理時(shí)，通過一面鉆孔，一面接高護(hù)筒的方式，將高護(hù)筒下沉到已鉆成的孔內(nèi)或者溶洞內(nèi)，將溶洞內(nèi)的水或者流塑充填物的流動(dòng)阻斷，從而確保鉆孔施工的順利進(jìn)行。其施工要點(diǎn)如下：

（1）在進(jìn)行鉆孔施工前，應(yīng)檢查鉆頭和鋼護(hù)筒的直徑，確保鉆頭的直徑大于鉆孔樁的直徑，鋼護(hù)筒的直徑大于鉆頭直徑（至少40cm）。

（2）如果出現(xiàn)鋼護(hù)筒無(wú)法繼續(xù)下沉的情況，應(yīng)首先檢查鉆頭是否存在磨損，導(dǎo)致鋼護(hù)筒無(wú)法下沉。

（3）為了避免鋼護(hù)筒在受到外力的作用下，產(chǎn)生變形影響施工效果，應(yīng)確保鋼護(hù)筒壁厚大于8mm。同時(shí)，為了避免在施工過程中，鋼護(hù)筒出現(xiàn)掉落的問題，應(yīng)確保連接牢固。

（4）遇到溶洞較多時(shí)，應(yīng)當(dāng)先鉆大孔，下沉大護(hù)筒，再鉆小孔、下沉小護(hù)筒，分次鉆孔，分級(jí)跟進(jìn)。杜絕出現(xiàn)一層跟進(jìn)到底的情況。

3 巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁鉆孔樁施工

3.1 鉆孔施工準(zhǔn)備

（1）應(yīng)根據(jù)相關(guān)地質(zhì)勘察結(jié)果，制定相對(duì)應(yīng)的鉆孔方案，并對(duì)相關(guān)的施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

（2）相關(guān)材料準(zhǔn)備充足，例如粘土塊、片石和水泥。

（3）為了確保鉆孔的準(zhǔn)確性，應(yīng)正確的確定樁孔中心線，并設(shè)置護(hù)樁。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

（1）在鋼護(hù)筒的選擇方面，應(yīng)根據(jù)施工的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的選擇，一般厚度為6～10mm左右，直徑大于鉆頭直徑的40cm，長(zhǎng)度一般為1.5～2.5m。

（2）如果是單節(jié)鋼護(hù)筒，埋設(shè)時(shí)，可以采用人工挖空。施工過程中應(yīng)確保護(hù)筒的地面高度為50cm，護(hù)筒的中心與設(shè)計(jì)中心之間的誤差低于cm。同時(shí)，為了預(yù)防出現(xiàn)漏漿的問題，應(yīng)采用粘土對(duì)護(hù)筒底部進(jìn)行加固。

（3）如果時(shí)多節(jié)鋼護(hù)筒，除第一段采用人工敷設(shè)外，其余鋼護(hù)筒的埋設(shè)方式為：先進(jìn)行鉆孔操作，然后將護(hù)筒進(jìn)行焊接連接，利用鉆頭的沖擊作用，將護(hù)筒送入到指定位置。

3.3 鉆孔施工

（1）開始進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，為了確保開孔順利，避免出現(xiàn)坍孔的問題，可以采用小沖程進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

（2）在進(jìn)行鉆孔過程中，應(yīng)注意觀察鉆孔情況，通過聲音以及巖石取樣，判斷是否接近溶洞。若靠近溶洞區(qū)域，為了避免能出現(xiàn)卡鉆的問題出現(xiàn)，應(yīng)將主繩的放長(zhǎng)量控制在1～2cm。

（3）如果出現(xiàn)漏漿的情況，應(yīng)及時(shí)使用粘土塊、片石進(jìn)行回填，同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水操作，確保孔內(nèi)的水位符合施工要求。

3.4 換漿、清碴

當(dāng)鉆孔到達(dá)一定階段后，隨著鉆渣的增多，會(huì)導(dǎo)致鉆孔的速度收到嚴(yán)重影響，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行換漿、清碴操作。一般情況下，每鉆進(jìn)0.6～0.8m，要進(jìn)行一次換漿、清碴工作。

3.5 第一次清孔

當(dāng)鉆進(jìn)到標(biāo)高位置時(shí)，經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求后，要進(jìn)行第一次清孔作業(yè)。一般采用吸泥機(jī)對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行清潔。為了避免出現(xiàn)塌孔的問題，在進(jìn)行清孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)注入清水確?？變?nèi)水位符合施工要求。

3.6 第二次清孔

在進(jìn)行完鋼筋籠吊放和導(dǎo)管安裝施工完畢后，要進(jìn)行第二次清孔作業(yè)。確保清空合格后，才能進(jìn)行澆筑水下混凝土施工。

3.7 灌注混凝土

（1）混凝土施工采用導(dǎo)管法灌注，為了防止出現(xiàn)導(dǎo)管勾掛鋼筋籠的問題，鋼管的內(nèi)壁要光滑且接頭牢固。

（2）進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，要連續(xù)施工，施工過程中，應(yīng)確保導(dǎo)管的深度在1～3m的范圍以內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁工程的不斷增多，如何對(duì)溶洞進(jìn)行合理的處理，成為橋梁鉆孔樁施工的關(guān)鍵點(diǎn)。相關(guān)施工人員應(yīng)充分對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘察，制定科學(xué)合理的施工方案，結(jié)合溶洞處理措施，確保橋梁鉆孔樁施工的順利進(jìn)行。

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