巖溶地區(qū)橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施研究

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摘要：本文基于筆者多年鐵路工程相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，就巖溶地區(qū)橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施研究，為同行提供建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：巖溶；橋梁；樁基；鉆孔；溶洞處理

1引言

橋梁樁基的穩(wěn)定性是確保道路工程系統(tǒng)穩(wěn)定性與完備性的基礎(chǔ)。是考核橋梁竣工以及后續(xù)多年使用過(guò)程中的偏向應(yīng)力擾動(dòng)準(zhǔn)則參數(shù)之一。而當(dāng)前我國(guó)道路交通四通八達(dá)，時(shí)常會(huì)遇到巖溶地區(qū)的橋梁鋪設(shè)，該地區(qū)地形地貌復(fù)雜，地下巖石結(jié)構(gòu)物性多樣。現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中常因?yàn)殂@孔而遇到不同規(guī)模的溶洞和土洞。所以為保障這些地下隱蔽工程安全性必須首先弄清溶洞困難程度和不確定的成孔時(shí)間，保證樁基鉆孔施工的順利進(jìn)行。根據(jù)筆者中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司多年工作經(jīng)驗(yàn)，在該項(xiàng)施工前必須掌握橋區(qū)樁位所遇溶洞的發(fā)育規(guī)律、基本形態(tài)、溶洞大小、溶洞覆蓋層地層情況、洞內(nèi)是否有充填物情況、持力層厚度等情況，然后制定切實(shí)可行的專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并在專(zhuān)人監(jiān)護(hù)前提下進(jìn)行施工作業(yè)。

2工程概況

某鐵路分離式立交橋跨布置為19X25+30+3X35+30+19X25m，橋梁全長(zhǎng)1121m。全橋有樁基184根，橋位處地形相對(duì)平緩，多辟為稻田地和果園，微波狀起伏，無(wú)明顯的分水嶺或突出的高山頂，地表植被較發(fā)育。根據(jù)勘察資料顯示，橋址區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為斷層、巖溶，場(chǎng)區(qū)下伏基巖均為中風(fēng)化灰?guī)r或微風(fēng)化灰?guī)r，鉆探顯示巖溶極發(fā)育，勘察時(shí)較多鉆孔中鉆時(shí)遇有溶洞或土洞。根據(jù)前期勘察資料及開(kāi)始鉆孔施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有超前鉆孔的樁基地質(zhì)情況與勘察設(shè)計(jì)資料出入較大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況選擇逐樁超前鉆探，將前期勘察時(shí)沒(méi)有鉆孔的樁基全部逐樁鉆探，并完善相應(yīng)的地質(zhì)超前鉆資料。超前鉆探在完整基巖內(nèi)加深9m。。

3巖溶地區(qū)橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施

3.1裂隙處置措施

在裂縫發(fā)育的區(qū)域，施工過(guò)程中可能出現(xiàn)裂縫。如果回填不及時(shí)發(fā)生，就會(huì)發(fā)生滑坡。因此，在打樁施工中，施工人員必須密切監(jiān)測(cè)孔內(nèi)水頭。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水頭下降時(shí)，迅速鉆2-3米，同時(shí)放入粘土塊和少量水泥，調(diào)整泥漿的稠度；當(dāng)水頭下降較快時(shí)，首先必須快速注水，以保證水頭在孔內(nèi)的壓力，然后將板石粘土按體積比1：1的比例下降2-3m。井口穩(wěn)定后，繼續(xù)鉆孔。

3.2溶洞處治措施

巖溶溶洞處理中最常用的方法是片巖粘土法。特別是，當(dāng)喀斯特洞穴充滿(mǎn)了空腔、半填充、流體塑性充填或軟塑性充填（喀斯特洞穴的高度小于或等于3M）時(shí)，效果非常明顯。無(wú)論喀斯特洞穴有多高，當(dāng)喀斯特洞穴充滿(mǎn)硬塑料時(shí)都不會(huì)被處理。施工時(shí)應(yīng)在有控制的地質(zhì)圖施工中進(jìn)行，在鉆井距離洞頂1米左右時(shí)，減少?zèng)_擊鉆擊，控制在0.5～0.8M，采用短沖程快速?zèng)_擊擊穿水蝕洞洞的方法，洞頭被擊穿，洞頭迅速下落，然后立即將洞內(nèi)添加泥漿，泥重控制在1.4以上，同時(shí)鉆入孔口，而孔成片狀粘塊，必要時(shí)與適當(dāng)數(shù)量的水泥混合，燒堿和鋸末，回填材料沉到孔底，速度最快的沖擊錘擠壓，堵塞斷裂，洞的底部充滿(mǎn)了強(qiáng)粘結(jié)力的混合物，起到保護(hù)墻的作用。在井口的水頭穩(wěn)定后，繼續(xù)鉆探。

3.3采取合理鉆孔方式

在橋樁地基的地層鉆井過(guò)程中，必須選擇科學(xué)的鉆井方式，如果在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)裂縫或巖溶，應(yīng)注意鉆井的進(jìn)展，良好的控制位和洞間距離，在2M距離頂部的洞內(nèi)周?chē)@孔時(shí)應(yīng)減少鉆機(jī)的行程，增加鉆井過(guò)程中的泥漿比例，降低鉆井速度，它可以在鉆頭頂部一點(diǎn)一點(diǎn)地鉆洞，避免在頂部鉆洞，因?yàn)殂@頭由于中風(fēng)而卡住太大。在鉆樁地基的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到傾斜的巖石。一旦傾斜的巖石處理不當(dāng)，孔樁的施工周期將受到很大的影響。斜巖施工過(guò)程中必須控制好鉆井過(guò)程，這是井樁施工中的一個(gè)重要難點(diǎn)。在鉆孔過(guò)程中，應(yīng)注意樁孔的鉆孔條件。一旦發(fā)現(xiàn)偏差過(guò)大，就要立即糾正。同時(shí)，需要調(diào)整鉆孔的速度和頻率，控制起重錘的高度。一般來(lái)說(shuō)，最合適的方法是在0.5米至0.7米之間控制升降錘的高度。糾正偏差孔后，鉆孔正常。

3.4單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

單層鋼盾適用于高度在3至5M之間，覆蓋層厚度在20M以下的喀斯特洞穴頂部以上的單一喀斯特洞穴?；蛑闋羁λ固厝芏?，喀斯特溶洞之間的巖石層總厚度小于3M，在喀斯特溶洞充填空腔、半充填、流塑充填或軟塑充填時(shí)，采用單層鋼套施工方法。在適用單層鋼襯套時(shí)要依法進(jìn)行地質(zhì)圖施工控制，采用適當(dāng)?shù)匿摴鼙Ｗo(hù)鉆頭鉆孔管直徑，使其遠(yuǎn)離洞頂約1米下鋼管到洞底，并配合樁徑鉆頭的影響，采用小沖程繼續(xù)失效，直到擊穿溶洞，然后用方向振動(dòng)錘將鋼護(hù)管沉入洞底。為了防止巖溶溶洞中灌注樁地基的混凝土流失，防止水流對(duì)巖溶溶洞中的混凝土的侵蝕，應(yīng)首先采用c15混凝土進(jìn)行水下灌注密封，然后倒在上面的喀斯特洞穴2～3M的底部。達(dá)到一定強(qiáng)度后，應(yīng)將孔重新鉆入設(shè)計(jì)高度形成孔。

4巖溶地區(qū)處理橋梁樁基溶洞的注意事項(xiàng)

（1）施工前的充分準(zhǔn)備與基礎(chǔ)地質(zhì)資料的掌握，在模擬充分的前提下進(jìn)行溶洞位置，溶洞發(fā)育規(guī)模和巖層物性的估算，確保后續(xù)應(yīng)急處置措施恰當(dāng)有效。

（2）在技術(shù)措施完備性與可行性評(píng)估上應(yīng)針對(duì)性分析溶洞的樁位地質(zhì)、水文地質(zhì)資料。在當(dāng)前工藝方案成本可控前提下保證后續(xù)施工的安全性。

（3）基礎(chǔ)地質(zhì)資料與施工記錄細(xì)則上應(yīng)針對(duì)性梳理每個(gè)孔位的地質(zhì)柱狀圖并在施工方案后部進(jìn)行標(biāo)注性附錄。確認(rèn)現(xiàn)存施工人員交底清楚，技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)地質(zhì)模型掌握充分。能指出當(dāng)前施工進(jìn)度遇到的溶洞的位置、大小、充填情況。方便后續(xù)施工方案的完善和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮。

（4）備品備件及其相關(guān)設(shè)備設(shè)施方面，需要將成孔用水、黏土、片石、水泥等物資進(jìn)行中轉(zhuǎn)庫(kù)式調(diào)運(yùn)。并注意儲(chǔ)存，確保現(xiàn)場(chǎng)施工前的物料到位和補(bǔ)水、補(bǔ)漿、預(yù)防塌孔作業(yè)過(guò)程的連續(xù)性。其次在特殊施工過(guò)程和緊急情況時(shí)需要進(jìn)行打撈、急救以及不同性能的其他鉆機(jī)、鉆具的調(diào)配，該項(xiàng)也因格外注意。

（5）鉆機(jī)支撐點(diǎn)部署時(shí)應(yīng)該遠(yuǎn)離樁位，特別是在坍塌范圍的估算與部署過(guò)程應(yīng)格外注意。其次機(jī)應(yīng)用“八”字?jǐn)堬L(fēng)繩拴拉確保工作過(guò)程中的底座、頂端平穩(wěn)，嚴(yán)防設(shè)備底座移位或沉陷

（6）鉆孔的進(jìn)尺參數(shù)需要格外注意，特別是在擊穿洞頂之前應(yīng)注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化情況，防止缺液而照成的損失。

5結(jié)語(yǔ)

巖溶地質(zhì)中樁基的施工是復(fù)雜的，充滿(mǎn)了許多未知因素。施工前、施工中、施工后必須采取有效的控制和檢查措施，保證樁基質(zhì)量，消除隱患。在洞室、灌漿、洞室、斜巖面等情況下，有必要制定切實(shí)有效的措施?？傊鶕?jù)實(shí)際地質(zhì)條件，綜合考慮洞穴治理中的各種因素，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理、有效的設(shè)計(jì)和施工治理方法，確保工程質(zhì)量和施工安全。

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（作者單位：中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司）