新型分層拋填筑壁法在樁基溶洞處理施工中的應用

李柏亮

摘 要：本文介紹了新型分層拋填筑壁法的樁基溶洞處理施工原理及工藝流程，并將其應用于樁基溶洞處理施工中。實踐證明，用該方法處理的溶洞封堵穩(wěn)固，降低了后期樁基澆筑過程中由于混凝土土壓力過大而擠破溶洞的風險，減小了混凝土流失?？梢?，該施工技術(shù)具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。但是，該方法受溶洞大小的限制，在施工過程中仍需要根據(jù)現(xiàn)場條件進行完善。

關(guān)鍵詞：新型分層拋填筑壁法;樁基;溶洞處理

中圖分類號：TU753.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）31-0099-03

Treatment and Construction of Dissolving Cave of Pile Foundation

by a New Layer-throwing Wall Building Method

LI Bailiang

（Zhengzhou Transportation Construction Investment Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper introduced the construction principle and technological process of the new layered cast-in wall method for treating pile foundation karst cave， and applied it to the treatment construction of pile foundation karst cave. Practice had proved that the method was stable in sealing karst caves， which reduced the risk of collapse of karst caves due to excessive soil pressure of concrete in the later stage of pile foundation pouring and reduces the loss of concrete. It can be seen that the construction technology has good economic and social benefits. However， this method is limited by the size of karst cave， and it still needs to be improved according to the site conditions in the construction process.

Keywords： a new layer-throwing wall building method;pile foundation;cave treatment

1 研究背景

隨著生活水平不斷提高，人們對快速、舒適出行的要求也越來越高，因此，道路建設(shè)如火如荼，橋梁里程也隨之快速增長。為適應道路選線中短、平、快（短距離、平穩(wěn)性、快速）的特點，道路建設(shè)過程中面臨巖溶等不良地質(zhì)區(qū)域無法回避。

在實際橋梁施工過程中，遇到溶洞的情況非常多，作為地下隱蔽工程，溶洞給樁基施工帶來了較大難度，若處理方法不當，往往會造成卡鉆、掉鉆、漏漿現(xiàn)象，嚴重時還會發(fā)生塌孔，因此溶洞處理成為樁基施工中必須要考慮的問題。在處理溶洞的方案中，傳統(tǒng)拋填筑壁法封堵效率低，一般要經(jīng)過反復回填，回填次數(shù)多，且后期澆筑過程中容易發(fā)生溶洞破裂的風險，施工工期無法保證;鉆孔灌漿法和鋼護筒跟進法，因施工難度大，需要大型施工機械進場，特種施工人員配備多，施工技術(shù)要求高，施工成本高，在施工應用中存在較大局限性。

S317線鄭州境新鄭機場至新密改建工程項目中云蒙山特大橋，橋梁全長581.5m，采用沖擊鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共有直徑1.5m樁18根，直徑1.6m樁29根，直徑2.0m樁24根，直徑2.5m樁36根，共計107根。采用嵌巖樁，樁基持力層為中風化巖，地下巖溶較發(fā)育，存在較多溶洞。攻關(guān)小組通過認真研究地質(zhì)勘探報告和溶洞封堵方案比選，最后采用新型分層拋填筑壁法，不僅解決了傳統(tǒng)拋填筑壁法封堵次數(shù)過多的問題，提高了溶洞封堵效率，而且解決了以往針對中型溶洞采用鋼護筒跟進法，施工要求高、難度大的問題?，F(xiàn)場已經(jīng)處理的溶洞，封堵穩(wěn)固，減小了后期樁基澆筑過程中由于混凝土壓力過大、擠破溶洞的風險，減少了混凝土流失[1]。該項技術(shù)設(shè)計和材料選擇本著材料經(jīng)濟環(huán)保、質(zhì)量可靠、工藝先進、操作簡單的原則，形成一套系統(tǒng)完整的新型分層拋填筑壁法處理溶洞施工技術(shù)，實現(xiàn)保證工程質(zhì)量、減少環(huán)境污染、降低工程成本、提高工作效率的目標。

2 適用范圍

無承壓水，串珠狀溶洞或單層溶洞，溶洞內(nèi)無充填或半充填，中型溶洞（一般高度在2m左右），多次回填片石黏土但依然存在嚴重漏漿現(xiàn)象，回灌泥漿護筒內(nèi)水頭高度不能保持。

3 工藝原理

本技術(shù)是利用分層拋填材料封堵溶洞，針對溶洞內(nèi)無填充或半填充，溶洞高度在2m左右，且傳統(tǒng)拋填材料法多次封堵無效的情況，采用分層拋填材料封堵的方法（由下往上依次是回填黏土、C20混凝土、片石黏土，填筑量均為溶洞高度的2倍*樁基截面積）。處理過程中，由于最下層黏土已經(jīng)覆蓋溶洞口，保證了后續(xù)灌注C20混凝土不會通過溶洞口流失，待24h C20混凝土具備一定強度后，重新開始沖擊，鉆進時由最下層黏土擠壓溶洞口裂縫，促使溶洞口貫穿，而中層C20混凝土在沖擊過程中由于上部片石黏土的緩沖作用和下部堅硬巖石的支撐，會使C20混凝土成大塊狀擠壓入溶洞中封堵，最后，由最上層的片石黏土結(jié)合洞內(nèi)泥漿，封堵溶洞裂縫，從而達到一次性封堵溶洞的目的。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

新型分層拋填筑壁法處理樁基溶洞施工工藝流程如圖1所示，比正常樁基施工增加了以下三個步驟：發(fā)現(xiàn)溶洞液面下降后拋填第一層黏土，拋填第二層C20混凝土，拋填第三層片石黏土，回灌泥漿，待24h后繼續(xù)鉆進。

4.2 分層拋填筑壁法施工

4.2.1 施工準備。①施工前根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場條件編制詳細的施工方案，報監(jiān)理審批后進行技術(shù)交底。②設(shè)備進場前要做好“三通一平”的工作，即路通、水通、電通、場地平整。根據(jù)征地范圍布置施工平面圖，在施工平面圖上標明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨時設(shè)施，根據(jù)泥漿鉆進的需要標明泥漿制備設(shè)備及其循環(huán)系統(tǒng)。施工前，根據(jù)施工地點水文、工程地質(zhì)勘探資料及機具、設(shè)備、動力、材料、運輸?shù)裙闆r進行施工場地布置。場地布置力求合理，特別要注意運輸暢通，有利于平行交叉作業(yè)，廢水、廢漿、廢渣的排放符合環(huán)保法則，做到文明施工。準備好溶洞處理所需物資，分類存放。

4.2.2 施工過程。鉆進過程中應加強測量，當鉆進深度接近地質(zhì)勘探報告中顯示的溶洞頂板時，應減小沖擊高度（0.5～0.8m），防止沖擊力過大，造成溶洞大面積塌孔，對上部施工人員、機械造成危害;當鉆進過程中出現(xiàn)泥漿面突然下降，且回灌泥漿，液面難以保持的，應立即停止鉆進，待樁基穩(wěn)定后，測定此時鉆進標高為H3，開始分層填料，第一層為黏土，填筑量為溶洞高度的2倍*樁基截面積[2]，如圖所示，數(shù)據(jù)計算如下。

采用黏土土方堆放自然安息角45°。

[N=V1+V2V1=πh+r23πr2]? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，N為填筑量高度;r為樁基半徑;[h]為溶洞高度;V1為陰影區(qū)域，即樁基溶洞高度堆放土方量;[V1+V2]為陰影加空白區(qū)域，即溶洞內(nèi)堆放土方量。

根據(jù)現(xiàn)場處理中型溶洞高度一般為2m左右，樁基直徑分別為1.5、1.6、2m和2.5m，代入公式（1）得出N=1.08～1.82。為確保填筑高度滿足要求，N取2。

第二層為C20混凝土，填筑高度h2為地質(zhì)勘探報告中顯示溶洞高度的2倍，C20混凝土采用和易性良好，早強混凝土，混凝土回灌后，利用沖擊鉆鉆頭進行預壓處理[3]。

第三層為片石黏土，填筑高度h1為地質(zhì)勘探報告中顯示溶洞高度的2倍，片石、黏土混合比例1∶3，保證片石含量，片石粒徑100～500mm，如圖3所示。

拋填片石黏土后立即回灌泥漿至樁頂，待拋料24h C20混凝土具備一定強度后，重新開始鉆進。當鉆進至標高[H2H2=H3+h1]如圖4所示，減小沖擊高度（0.5～0.8m），繼續(xù)鉆進，利用片石、黏土與泥漿封堵溶洞（見圖5），直至穿過溶洞。鉆進過程中，要勤測泥漿比重，保證泥漿比重1.2～1.4。

對于樁基穿越多層溶洞的工況，應根據(jù)先淺后深的原則，把上部溶洞封堵穩(wěn)固后，再進行下部溶洞封堵，且在鉆進過程中，保持沖擊高度為0.5～0.8m，避免沖擊高度過大，對上部溶洞造成破壞。

在鉆進過程中，勤測量鉆進深度，特別是對溶度地板標高進行估測，保證嵌巖型樁基的入巖深度。

5 結(jié)語

新型分層拋填筑壁法施工技術(shù)是在研究傳統(tǒng)拋填筑壁法和鉆孔灌注封堵溶洞法的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)勘探報告和現(xiàn)場施工條件而形成的一種施工技術(shù)。該方法不僅解決了傳統(tǒng)拋填筑壁法封堵次數(shù)過多的問題，提高了溶洞封堵效率，而且解決了以往針對中型溶洞采用鋼護筒跟進法，施工要求高、難度大的問題?，F(xiàn)場已經(jīng)處理的溶洞，封堵穩(wěn)固，降低了后期樁基澆筑過程中由于混凝土土壓力過大而擠破溶洞的風險，減小了混凝土流失。該施工技術(shù)取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，形成了一個系統(tǒng)的技術(shù)成果，但由于本方法受溶洞大小的限制，施工方法和施工工藝在實際施工過程中仍需要根據(jù)現(xiàn)場條件進行完善。

參考文獻：

[1]喻洪亮.巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工工藝及處理[J].科技與生活，2010（17）：92.

[2]肖雪強.巖溶地區(qū)樁基施工幾種特殊處理措施[J].中國市政工程，2008（4）：63.

[3]劉丹，張琦，張志中.樁基施工過程中溶洞處理方法探討[J].科技致富向?qū)В?011（27）：343.