淺議橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)

王鎖義

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司　陜西西安　710000）

前言

建筑行業(yè)的科技發(fā)展帶動(dòng)了建筑經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，作為建筑產(chǎn)業(yè)背景下較為重要的高速公路橋梁工程而言，建筑企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)的研發(fā)，提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。因此，本文選擇橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)進(jìn)行分析，以期為建筑企業(yè)的技術(shù)研發(fā)提供幫助。

1　工程概況

本文將廣東肇慶地區(qū)的某高速公路橋梁樁基施工工程作為研究對(duì)象，結(jié)合廣東肇慶地區(qū)的地質(zhì)狀況進(jìn)行溶洞處理技術(shù)的分析。根據(jù)施工企業(yè)的地質(zhì)調(diào)查資料可知，該地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)頻繁，存在顯著的斷裂活動(dòng)以及巖漿活動(dòng)，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，高速公路橋梁施工地區(qū)形成了近期隆起帶（被稱為云浮隆起）以及近期拗陷帶（被稱為三水坳陷），但是該區(qū)域并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)較大的區(qū)域性活動(dòng)斷裂通過(guò)，是相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域。按照《廣東省地震烈度區(qū)劃圖》可知，該區(qū)域的地震烈度是6°，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期是0.35s，總體看來(lái)地質(zhì)狀況較為穩(wěn)定，能夠用于高速公路的修建。但是在實(shí)際的修建過(guò)程中，該高速公路橋梁樁基施工過(guò)程中，存在較多的溶洞，對(duì)高速公路的正常施工造成了負(fù)面影響，要求施工人員應(yīng)用合理的溶洞處理技術(shù)，保障橋梁工程的按期完工，具體的溶洞處理技術(shù)將在下文進(jìn)行敘述[1]。

2　橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)

2.1　溶洞處理方案

就目前的技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀而言，常用的溶洞處理方案有如下三種：①橋梁跨越式，該處理方案需要應(yīng)用到較多的施工材料，如鋼筋、水泥等，成本相對(duì)較高，經(jīng)濟(jì)性較差，而且施工時(shí)間比較長(zhǎng)；②鉆孔壓漿法，該處理方案適用于小溶洞的處理，并不適用于大規(guī)模的溶洞，如果施工鉆孔壓漿法處理大型溶洞，不僅會(huì)花費(fèi)大量的施工時(shí)間，還會(huì)浪費(fèi)混凝土原料；③強(qiáng)夯法，該處理方案應(yīng)用的施工材料相對(duì)較少，施工時(shí)間也比較短，應(yīng)用較為廣泛。

在廣東肇慶地區(qū)的某高速公路橋梁工程中，共鉆取了64個(gè)鉆孔進(jìn)行地質(zhì)勘察，勘察的結(jié)果顯示，共有30個(gè)鉆孔中發(fā)現(xiàn)溶洞，見(jiàn)洞率高達(dá)46.9%，溶洞相對(duì)較多，再加上廣東肇慶地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，施工企業(yè)全面考慮施工方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性及安全性，最終選擇鉆孔壓漿法作為溶洞處理方案。具體的方案比對(duì)分析如表1所示。

表1　溶洞處理方案對(duì)比表

2.2　溶洞處理方法

2.2.1施工前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行溶洞處理方案的實(shí)施之前，施工企業(yè)需要和設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)行合作，共同完成施工前的準(zhǔn)備工作。施工企業(yè)首先要安排勘察人員進(jìn)行溶洞形狀、范圍和深度的勘測(cè)，明確溶洞的具體狀況，從而明確溶洞處理方案及相關(guān)參數(shù)?；阢@孔壓漿處理方案，當(dāng)溶洞的形狀、范圍及深度有所不同時(shí)，采取的施工工藝也有所差異。

①如果溶洞的深度相對(duì)較淺的時(shí)候，施工人員能夠通過(guò)高壓水槍進(jìn)行溶洞內(nèi)部淤泥和雜質(zhì)的清潔工作，并向溶洞中注入混凝土，完成溶洞的填充工作；②如果溶洞的深度相對(duì)較深，但是寬度較小的時(shí)候，施工人員能夠利用混凝土土樁的施工方式完成溶洞的處理，比如施工人員可以在溶洞內(nèi)部進(jìn)行級(jí)配砂石的回填，在灌砂完成之后進(jìn)行注漿，需要注意的是，填砂量的計(jì)算需要根據(jù)成樁直徑和堆積體形成的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，并使用壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行砂石的壓入，避免溶洞內(nèi)出現(xiàn)高壓，不利于灌漿；③如果溶洞的深度相對(duì)較深，且溶洞內(nèi)部含有軟粘土的時(shí)候，施工人員首先要采取鉆孔處理，然后再進(jìn)行砂石的填充及灌漿；④如果巖溶位于基礎(chǔ)地面的時(shí)候，施工人員直接將混凝土蓋板覆蓋在巖洞之上即可[2]。

2.2.2鉆孔方式的選擇

在使用鉆孔壓漿法進(jìn)行溶洞的處理時(shí)，施工人員需要合理選擇鉆孔方式。常用的鉆孔方式包括人工鉆孔方式、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔方式以及沖擊鉆進(jìn)成孔法這三種。鉆孔壓漿法主要應(yīng)用沖擊鉆進(jìn)成孔法。該方法的應(yīng)用原理如下：利用鉆頭自身的質(zhì)量，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行沖擊，從而形成相應(yīng)的孔洞。該方法適用于廣東肇慶地區(qū)的地質(zhì)條件，即砂類土地質(zhì)、地質(zhì)軟硬分布不均勻以及巖面傾斜程度較大。在該高速公路橋梁工程中，施工人員在應(yīng)用沖擊鉆進(jìn)成孔法的時(shí)候，選擇的孔徑為1.5m，并將鉆孔深度控制在500cm以內(nèi)。具體而言，該高速公路橋梁工程的鉆孔施工如圖1所示。

圖1　沖擊鉆進(jìn)成孔法施工圖

另外，在實(shí)際的溶洞處理施工過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題，對(duì)溶洞處理效果造成負(fù)面影響，要求施工人員采取有效的措施解決這些問(wèn)題。具體而言，常見(jiàn)的問(wèn)題包括漏漿問(wèn)題、塌孔問(wèn)題和地面塌陷問(wèn)題，要求施工人員在施工中注重上述問(wèn)題的防控。

2.2.3溶洞處理具體施工流程

在大部分溶洞處理中，鉆孔壓漿法的施工流程大致相同，施工企業(yè)需要按照?qǐng)D2的流程開(kāi)展施工。

本文主要選擇上述施工流程中最具代表性的鉆進(jìn)技術(shù)及多級(jí)鋼護(hù)筒護(hù)壁進(jìn)行分析。

圖2　鉆孔壓漿施工流程圖

（1）鉆進(jìn)技術(shù)，施工人員首先要應(yīng)用回鉆轉(zhuǎn)樁機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，在施工設(shè)備的鉆頭進(jìn)入到巖溶層之后，再使用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)成孔。在鉆進(jìn)成孔的過(guò)程中，施工人員需要應(yīng)用吊機(jī)進(jìn)行輔助施工，保障施工的安全性及質(zhì)量。具體的施工過(guò)程中，施工人員需要在鉆進(jìn)的同時(shí)注重護(hù)臂工作，避免溶洞處理施工中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象；在鉆頭接近巖溶層的時(shí)候，施工人員需要使用填充物進(jìn)行鉆孔的填充，然后采用低垂密擊的方式使用沖擊鉆機(jī)的鉆頭將填充物擠壓進(jìn)裂隙中，并實(shí)施監(jiān)控護(hù)壁泥漿的狀況，避免溶洞處理出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，最后進(jìn)行補(bǔ)充泥漿處理，避免因?yàn)闈{面下降導(dǎo)致塌孔事故的出現(xiàn)。

（2）多級(jí)鋼護(hù)筒護(hù)壁，在該高速公路橋梁工程中，施工人員在進(jìn)行外樁施工時(shí)，因?yàn)闄C(jī)械鉆孔過(guò)程中樁基穿過(guò)溶洞，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的漏漿現(xiàn)象。施工人員立即采用常規(guī)處理方法，進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)化片石、木屑、水泥以及稻草等材料進(jìn)行回填沖孔。但是因?yàn)樵摰貐^(qū)的溶洞相對(duì)較多，樁基豎穿的溶洞不僅數(shù)量多而且十分密集，在漏漿處理的過(guò)程中，出現(xiàn)了塌孔事故，而且每一次塌孔面積不斷增加。施工企業(yè)只能強(qiáng)制停止施工，研究問(wèn)題的解決方法，最終采用多級(jí)鋼護(hù)筒護(hù)壁的方式，解決漏漿及塌孔問(wèn)題。該方法的具體實(shí)施流程如下：

首先，計(jì)算出巖溶層的粘土厚度，使用直徑為94cm的鉆頭，將粘土層鉆取深度為100cm左右的孔洞，將鋼護(hù)筒放置于鉆孔中，需要將鋼護(hù)筒放置于和鉆井深度一致的位置。具體的鋼護(hù)筒參數(shù)如下：使用直徑為90cm左右、每節(jié)高度在2.5m左右、筒壁厚度為8mm。需要注意的是，在進(jìn)行鋼護(hù)筒的安裝過(guò)程中，需要采用滿焊的方式進(jìn)行井口的焊接，將護(hù)筒安裝完成之后，施工人員通過(guò)沖擊鉆機(jī)進(jìn)行施工即可[3]。

3　結(jié)論

綜上所述，合理的溶洞處理技術(shù)能夠有效保障橋梁樁基施工的進(jìn)度及質(zhì)量。通過(guò)本文的分析可知，施工企業(yè)需要根據(jù)施工區(qū)域?qū)嶋H的地質(zhì)條件，選擇合理的方法進(jìn)行溶洞處理，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的流程開(kāi)展施工，使用規(guī)范高效的方法處理施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，保障溶洞處理的質(zhì)量及有效性，為橋梁工程樁基施工奠定良好的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速公路工程的可持續(xù)發(fā)展。希望本文的分析能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供參考。