高速公路橋梁溶洞樁基施工處理關(guān)鍵技術(shù)分析

康 興 華

(呂梁晉昌公路開發(fā)有限公司,山西 呂梁 033000)

在高速公路橋梁施工項目中，溶洞屬于一種常見的地質(zhì)問題，成為影響高速公路橋梁工程質(zhì)量的重要因素，大大降低高速公路橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。由于溶洞地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這就增加了高速公路橋梁樁基施工難度。在這樣的環(huán)境背景下，探究高速公路橋梁溶洞樁基施工處理關(guān)鍵技術(shù)分析具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

某高速公路為國家規(guī)劃重點公路網(wǎng)絡(luò)之一，地處巖溶地區(qū)，其溶洞較為發(fā)達，在前期地質(zhì)鉆探調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，共有7座橋梁橋位在巖溶地區(qū)，最大溶洞可達到27 m，單孔內(nèi)溶洞數(shù)量為7個，形狀各異，溶洞內(nèi)部多是黏土半充填，施工現(xiàn)場水源匱乏，在各種現(xiàn)實因素的影響下，增加了樁基成孔施工難度。在高速公路橋梁樁基設(shè)計中，其直徑規(guī)格多，包括φ1.2 m,φ1.4 m,φ1.6 m,φ1.8 m和φ2.0 m，均勻分布在各個樁基溶洞中，深處溶洞的樁基已超過100根，設(shè)計方案中的樁長為10.0 m～51.5 m，以嵌巖樁基礎(chǔ)為主。在前期地質(zhì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在單個溶洞和多溶洞串聯(lián)等形式，地質(zhì)層由素填土、亞黏土、角礫黏土、巖溶化石灰?guī)r、溶洞、弱風(fēng)化石灰?guī)r等組成，溶洞內(nèi)部大多是黏土半充填，地下溶洞較多，巖體強度高。

2 高速公路橋梁溶洞樁基施工中的常見問題

考慮到溶洞的特殊地質(zhì)情況，在實際施工中可造成以下問題：

1)漏漿。在一般情況下，由于溶洞內(nèi)部填充物裂縫過多，一旦鉆孔穿破后，泥漿會沿著溶洞縫隙流出，形成漏漿問題。針對貫通型溶洞而言，發(fā)生溶洞損壞后，會導(dǎo)致漿液順序流動，增加漏漿風(fēng)險，再加上溶洞巖層裂縫較多，鉆孔多深，會引發(fā)裂縫漏漿問題。

2)塌孔。很多溶洞地質(zhì)存在大量相互貫通的溶洞，不僅會引發(fā)漏漿問題，在漏漿爆發(fā)到一定程度后，補漿不及時，就會發(fā)生塌孔事故。

3)沉陷。在發(fā)生漏漿和塌孔事故的基礎(chǔ)上，會形成更為嚴(yán)重的沉陷問題，多為埋藏淺或是大體積溶洞中，溶洞內(nèi)上部分孔壁穩(wěn)定性不足，形成沉陷問題。

綜上所述，由于溶洞資質(zhì)條件惡劣，在樁基施工中，需要根據(jù)地質(zhì)條件和工程概況，實施專業(yè)化、嚴(yán)謹化施工設(shè)計，以保證工程質(zhì)量[1]。

根據(jù)上述分析，由于本工程橋區(qū)溶洞較多，并呈現(xiàn)串珠型分布，增加了施工難度，為了保證施工質(zhì)量和施工進度，遵循安全第一的施工理念下，項目經(jīng)理組織技術(shù)人員進行研究和討論，并邀請各方專家來現(xiàn)場指導(dǎo)，最終選擇沖擊鉆成孔工藝，通過片石+粘土回填+鋼護筒跟進穿越的方式進行溶洞處理，形成科學(xué)的施工設(shè)計方案。

3 高速公路橋梁溶洞樁基施工處理關(guān)鍵技術(shù)

3.1 前期預(yù)防處理技術(shù)

在施工前，為了提高工程質(zhì)量，預(yù)防各種安全事故的發(fā)生，要制定針對性預(yù)防措施，搜集和整理溶洞地質(zhì)信息，以“一樁一鉆”的方式進行溶洞勘測，分析成樁安全性，制定針對性安全預(yù)防措施，選擇最大深度鋼護筒進行樁基護壁保護，控制施工風(fēng)險，并準(zhǔn)備好片石、黏土、水泥等施工材料，及時應(yīng)對各種突發(fā)情況[2]。針對安全隱患問題，工作人員仍以預(yù)防為主，根據(jù)工程概況開展安全隱患排除工作，以降低施工風(fēng)險，以灌注泥漿檢測法為主，向鉆孔灌入大密度泥漿，以檢測鉆孔安全程度，若灌注時間較短，說明溶洞體積較小，尚未形成相互貫通；若灌注時間較長，并無法灌滿，則要選擇填充溶洞措施，排除已知風(fēng)險，保證施工質(zhì)量。

3.2 鉆進工藝

在鉆孔施工中，施工人員要檢測覆蓋層深度，結(jié)合深度和土質(zhì)情況來選擇適當(dāng)?shù)你@進工藝。由于河床覆蓋層上方是大厚度卵漂石層，工藝上選擇沖擊鉆機進行鉆孔，沖擊鉆機要深入到巖石層，并通過換漿清孔法來清孔，輔助吊機進行協(xié)助操作，提高鉆進施工的安全性和施工質(zhì)量[3]。同時，在鉆孔過程中，施工人員要時刻關(guān)注泥漿密度，將其控制在1.36 g/cm3～1.50 g/cm3范圍內(nèi)，及時采用鋼護筒進行保護，防止塌孔或是埋鉆等情況的發(fā)生。由于一些鉆孔處于溶洞區(qū)域，在施工中，施工人員要將黏土或是片石填充到溶洞中，選擇小沖程沖擊法，把緩和無填充全部置于溶洞與裂縫中，以實現(xiàn)加固護壁的作用。

3.3 鋼護筒護壁控制

以小幅度跟進策略為主，每沖孔50 cm就要跟進一次，為了讓鋼護筒可以直接穿過覆蓋層，施工人員要特殊加工刃腳，選擇2 cm厚鋼板進行刃腳加工，高為5 cm，厚段高位60 cm，選擇45 t高頻振動錘進行夯進，促進砂卵石黏土的液化，以實現(xiàn)潤滑效果，減少鋼板間的摩擦和鋼護筒下沉阻力[4]。在施工時，若發(fā)生返漿困難現(xiàn)象，要采取撈碴筒處理方式，及時撈出沉碴，縮短清孔時間，分次開展造壁作業(yè)，提高溶洞造壁的穩(wěn)定性和可靠性，進而保證高速公路橋梁溶洞樁基施工的質(zhì)量與安全。

3.4 鋼護筒埋設(shè)技術(shù)

在鋼護筒埋設(shè)中，施工人員要先進行鋼護筒制作與定位工作，標(biāo)準(zhǔn)段以1 cm厚鋼板卷為主，制作成內(nèi)徑大于樁徑20 cm的圓柱形鋼護筒，明確鋼護筒高度，保證鋼護筒的使用性能。之后，施工人員要采用電焊的方式進行鋼護筒焊接，檢查接頭質(zhì)量，待鋼護筒質(zhì)量合格后，使用振動錘將鋼護筒埋設(shè)到土中，鋼護筒高出地面50 cm左右。完成鋼護筒埋設(shè)后，再次復(fù)核樁柱位置，加強鋼護筒中心偏位的觀察，一旦發(fā)生偏差，要及時糾正，偏差要控制在5 cm以內(nèi)，以保證施工質(zhì)量。

3.5 壓密注漿技術(shù)

在壓密注漿施工中，在容易漏漿的部位設(shè)置三個注漿孔，呈現(xiàn)等邊三角形排列形式，施工人員要測量注漿孔的孔深，保證其深度大于溶洞與裂縫深度，提高施工質(zhì)量。在注漿前，施工人員加強測量和觀察，一旦鉆孔口距離溶洞底部20 cm左右，要停止沖孔，開展注漿施工，選擇注漿泵實施注漿操作，以水泥漿和水玻璃為漿液材料，根據(jù)前期實驗確定的配合比進行拌制和注漿。注漿完成后，等到漿液凝固后進行二次鉆孔，凝固時間至少超過1 d，進而提高堵塞有效性。

3.6 混凝土灌注技術(shù)

在溶洞樁基施工中，為了保證鉆孔深度大于溶洞底部，要將超過距離控制在0.5 m以上，保證樁基巖石穩(wěn)定性，施工人員要做好機械清孔工作，其沉淀厚度與泥漿指標(biāo)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，進行沉放鋼筋籠和導(dǎo)管等操作。灌注前要做好二次清孔作業(yè)，在溶洞數(shù)量多的情況下，施工人員要做好導(dǎo)管埋置深度測量工作，合理控制混凝土澆筑標(biāo)高，并在拆管前校對混凝土高度，使得導(dǎo)管埋置深度為9 m以內(nèi)，避免斷樁事故的發(fā)生[5]。

4 結(jié)語

在高速公路橋梁工程中，要深入分析溶洞樁基施工中的問題和難點，根據(jù)高速公路橋梁工程的基本情況，制定針對性處理措施，優(yōu)化施工工藝，形成科學(xué)合理的設(shè)計施工方案，進而提高高速公路橋梁溶洞樁基施工的綜合質(zhì)量水平。