試析高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)探討

尹彪 李德杰

摘要：改革開放以來，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，高速公路橋梁溶洞作為一項(xiàng)常見的地質(zhì)工程，其施工質(zhì)量不僅對道路工程的整體質(zhì)量和整體效率具有重要影響，同時不穩(wěn)定因素的存在也給人們的生命安全埋下了極大的安全隱患，嚴(yán)重地破壞了社會和諧，故而在施工過程中提高對橋梁溶洞施工的重視程度，加快施工技術(shù)的研發(fā)成為了現(xiàn)階段施工企業(yè)的核心發(fā)展方向。鑒于此，本文主要闡述了高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)要點(diǎn)，并對施工過程中的常見問題進(jìn)行了重點(diǎn)剖析，以期在為同類工程施工提供參考的同時，加快推進(jìn)和提升我國高速公路橋梁的建設(shè)水平。關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁溶洞;施工技術(shù);技術(shù)要點(diǎn)剖析

中圖分類號：U445.551

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0066—02

1 橋梁溶洞樁基施工基本技術(shù)剖析

1.1 施工前的準(zhǔn)備工作

相對于其它地質(zhì)工程，溶洞樁基礎(chǔ)的施工復(fù)雜性較高，因此在進(jìn)行施工時，倘若未能對溶洞問題進(jìn)行很好地處理，不僅會降低公路橋梁的整體施工質(zhì)量和施工效率，同時也會對其安全性造成一定影響，故而為有效地提升施工單位的施工效益和社會效益，在進(jìn)行橋梁溶洞施工前，相關(guān)企業(yè)應(yīng)做好如下工作，即：

其一，逐樁探明溶洞的地質(zhì)情況，收集巖溶區(qū)域的數(shù)據(jù)信息。與普通地區(qū)相比，巖溶區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，因此在進(jìn)行施工時，為保障施工單位的整體施工質(zhì)量和施工效率，工作人員需在施工前按照“一樁一鉆”的測量方式，逐樁探明地質(zhì)情況，摸清樁底有無溶洞以及溶洞的大小以及分布情況，然后根據(jù)側(cè)向的數(shù)據(jù)，制定科學(xué)合理的施工方式，以此來提高工程的整體安全性，即一方面施工人員需對業(yè)主所提供的每根樁地質(zhì)鉆探資料進(jìn)行詳細(xì)復(fù)核，確認(rèn)其各巖層地質(zhì)狀況、溶洞位置、深度、高度、填充物類型和充滿程度，從而為施工方案的制定提供科學(xué)準(zhǔn)確的詳細(xì)依據(jù)，另一方面還要根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，查明溶洞或土洞的發(fā)育地質(zhì)條件、地下水位高度等，進(jìn)而為溶洞處理方案、成孔方法及施工措施的方案的制定奠定良好基礎(chǔ);

其二，選擇合適的鉆孔方法，保證工程的施工質(zhì)量，提高施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。人工挖孔、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔、沖擊鉆進(jìn)成孔是目前施工單位施工過程中樁基成孔的幾種常用方式，一般來說，由于巖溶地區(qū)有巖溶發(fā)育，巖面傾斜角度較大，基底巖石軟硬不均，局部巖石呈陡壁分布，因此在進(jìn)行樁基施工的過程中為有效地保證工程的施工質(zhì)量和施工效率，可采取人工挖孔、沖擊鉆孔及靜壓管樁的樁基礎(chǔ)施工方法，且鉆孔設(shè)備一般選用“沖擊型”鉆機(jī);

其三，主要施工材料和機(jī)械配備的準(zhǔn)備。在進(jìn)行高速公路橋梁溶洞樁基礎(chǔ)施工過程中，為有效地提高工程的施工效益，在進(jìn)行施工前，還需做好主要材料以及主要機(jī)械的準(zhǔn)備工作，即一方面施工單位需根據(jù)溶洞大小，準(zhǔn)備相當(dāng)數(shù)量的片石、粘土、水及鋼護(hù)筒，而另一方面還需配備億定的沖擊鉆機(jī)、裝載機(jī)、吊車、挖掘機(jī)、運(yùn)輸車、應(yīng)急發(fā)電機(jī)等，以滿足施工需求。

1.2 施工難點(diǎn)和溶洞處理原則剖析

高速橋梁作為我國主要的交通運(yùn)轉(zhuǎn)道路，在推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升我國企業(yè)市場競爭力等方面都發(fā)揮了重要作用，但不可否認(rèn)的是，由于大橋所處的地質(zhì)條件相對復(fù)雜，因此在進(jìn)行施工的過程中，倘若只是采取了簡單的拋填處理，不僅未能達(dá)到預(yù)期的施工效果，溶洞的成孔率以及漿體現(xiàn)象等也不容樂觀，進(jìn)而在一定程度上還增加了廢樁或劣質(zhì)樁的產(chǎn)生率，給人們生命安全造成極大隱患的同時也降低了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，故而為有效地提高橋梁工程溶洞樁基的整體質(zhì)量，并保證施工安全.有序進(jìn)行，以“預(yù)處理”為主、“沖孔過程處理”為輔的溶洞處理是當(dāng)前企業(yè)的主要施工方式。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，高速公路橋梁的溶洞規(guī)模相對龐大，且多處溶洞之間相互連通，因此為有效地提高溶洞樁基施工的施工質(zhì)量和施工效率，制定以“預(yù)處理”為主、“沖孔過程處理”為輔的樁基施工方案，且在施工過程中謹(jǐn)遵“保質(zhì)保量、按時完成、降低造價”的施工原則，對不同類型的溶洞樁基采取不同的方法進(jìn)行處理，是目前施工企業(yè)的根本施工前提和工程質(zhì)量保證。

1.3 高速公路橋梁溶洞地基的處理措施

由上述可知，為確保施工單位在進(jìn)行溶洞樁基施工過程中各項(xiàng)施工工序的順利進(jìn)行，在正式施工前需按照“一樁一鉆”的測量方式，逐樁探明地質(zhì)情況，以期為后期的地基處理奠定良好基礎(chǔ)。在溶洞地基處理的具體施工過程中，為提高施工質(zhì)量和施工效率，增強(qiáng)工程的安全性，相關(guān)工作人員一方面需根據(jù)溶洞的測量數(shù)據(jù)以及實(shí)際施工現(xiàn)場環(huán)境，制定出科學(xué)合理的施工方案，另一方面施工人員在進(jìn)行地基處理工作時，還需根據(jù)溶洞勘測數(shù)據(jù)，將施工過程中容易出現(xiàn)的溶洞問題提前預(yù)測，并制訂相應(yīng)的處理方案，以保證工程在施工周期內(nèi)的施工質(zhì)量達(dá)到施工要求。

不同的溶洞所采取的施工處理技術(shù)也不盡相同，一般來說，高壓射水的溶洞處理方式通常用于埋深較淺的溶洞，這種方式的應(yīng)用在一定程度上不僅能有效地清除溶洞中的淤泥，為混凝土的填充創(chuàng)造了良好條件，同時還最大程度地提高了地基的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性;混凝土樁的建設(shè)通常用于埋深較深、狹窄的溶洞，與其它溶洞相比，這種溶洞的洞內(nèi)土壤清除難度較大，因此在進(jìn)行溶洞地基處理時，利用預(yù)制混凝土樁填充溶洞可最大程度的保障工程的整體質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo);鋼筋混凝土覆蓋溶洞通常用于埋深較深、狹窄且位于基礎(chǔ)底面的溶洞地基施工處理中;對于埋深較深、體積較大的溶洞，施工人員在進(jìn)行溶洞地基處理時，可根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，采取沉入樁基或鉆孔樁基礎(chǔ)穿越的方式來解決。

1.3.1 鉆進(jìn)工藝

在進(jìn)行高度公路橋梁溶洞樁基施工過程中，為最大程度地保障溶洞樁基施工過程的安全有序進(jìn)行，加強(qiáng)對鉆進(jìn)施工工藝的控制也是施工人員在溶洞樁基施工過程中的重要工作之一，即在在溶洞樁基的鉆孔過程中，為有效地提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔效率，不同深度的土層需采取不同的鉆進(jìn)施工工藝，其中：

對位于上層的粉土層，施工人員在進(jìn)行鉆孔時，所用泥漿的密度應(yīng)當(dāng)控制在合理的范圍內(nèi)，且在施工過程無須使用黏土材料也可達(dá)到一定的“預(yù)防塌孔埋鉆等問題發(fā)生”的施工目的。

在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆頭將要到達(dá)已探明的巖溶發(fā)育處時，為保障橋梁溶洞樁基施工過程中鉆孔工藝的施工質(zhì)量和施工效率，施工人員需先將黏土、泥塊等碎磚石等加入鉆孔中，然后再通過沖擊鉆低錘密擊的處理措施，盡量地將黏土、石塊擠入裂隙、溶洞中，以期有效地堵塞裂隙漏漿，進(jìn)而為工程的順利進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。此外，一方面施工單位在進(jìn)行鉆孔時鉆機(jī)應(yīng)選用“八”字?jǐn)堬L(fēng)繩栓位，當(dāng)鉆機(jī)就位后，底座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移或沉陷，且在鉆孔過程中嚴(yán)禁將鉆機(jī)支撐在孔口，支撐點(diǎn)也應(yīng)遠(yuǎn)離樁位，而另一方面在進(jìn)行鉆進(jìn)過程中，施工人員還需密切觀察護(hù)壁泥漿性質(zhì)和狀態(tài)，當(dāng)其發(fā)生一定變化時需立即向孔內(nèi)補(bǔ)入泥漿，以最大程度地提高工程的整體施工質(zhì)量。

1.3.2 多級鋼護(hù)筒護(hù)壁的埋設(shè)

在高速公路橋梁溶洞樁基礎(chǔ)施工過程中，漏漿且堵塞失敗現(xiàn)象屢見不鮮，在一定程度上不僅影響了工程的整體施工質(zhì)量，同時也給人們的生命安全埋下了巨大的安全隱患，因此針對工程施工中的漏漿問題，采取多級鋼護(hù)筒護(hù)壁的埋設(shè)處理工作是目前施工單位經(jīng)過十幾年來不斷實(shí)踐發(fā)現(xiàn)的一種有效手段，具體的護(hù)壁埋設(shè)步驟如下，即

首先，根據(jù)施工現(xiàn)場的施工需求，計(jì)算出黏土層的厚度、埋深深度，然后在完成樁孔回填工作后需重新進(jìn)行鉆孔工作;

其次，在進(jìn)行回填后的鉆進(jìn)工作時，當(dāng)鉆頭進(jìn)入黏土層深度大概一米左右，工作人員需再次提起并下放鋼護(hù)筒，一般來說鋼護(hù)簡節(jié)長2～3m為宜，且其整體長度要大于黏土層厚度;

最后，護(hù)筒埋設(shè)工作在溶洞樁基施工過程中極為重要，在進(jìn)行下鋼護(hù)筒操作時，為保證工程的施工質(zhì)量和施工效率，工作人員應(yīng)選擇內(nèi)徑、壁厚均符合設(shè)計(jì)要求的鋼護(hù)筒，且在安放之前，井口還需采用滿焊的連接方式進(jìn)行焊接。

1.3.3 壓密注漿

一般來說，在進(jìn)行高速公路橋梁溶洞地基施工過程中，為確保較大溶洞的樁孔成孔質(zhì)量和成孔效率，施工人員一般會采用“壓密注漿法為主、鋼護(hù)筒護(hù)壁為輔”的施工方法，即一方面進(jìn)行工作人員會在每個漏漿部位以及周邊布設(shè)形狀呈等邊三角形注漿孔，以及時將漏出的漿體灌注到工程中，同時未來讓注漿液最大限度吸收，鉆孔的深度要深于溶洞和裂縫，當(dāng)鉆井與溶洞底部相距20cm左右時，停止操作實(shí)行注漿，而另一方面當(dāng)工作者人員采用注漿機(jī)實(shí)行注漿操作時，漿液以水泥漿和水玻璃混合漿為宜，必要的時候還需采用外加劑，以提高注漿的時效性，此外鉆孔工作需在注漿工作完成Ih后進(jìn)行，以確保留下足夠的漿液凝固時間，起到良好的堵塞作用。

1.3.4 清孔操作

在高速公路橋梁的溶洞樁基施工鉆孔過程中，為提高工程的整體施工質(zhì)量和施工效率，工作人員在進(jìn)行施工過程中，首先需確保鉆進(jìn)深度要比溶洞底部深0.5m，以保證樁基底端能夠深入巖石中，為其穩(wěn)固效果的良好發(fā)揮奠定了良好基礎(chǔ)，而后當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，施工人員要立即采取相關(guān)措施進(jìn)行清孔作業(yè)操作，具體流程如下：

其一，在進(jìn)行清孔操作時，為提高清孔質(zhì)量，相關(guān)工作人員需實(shí)時觀測孔底沉渣厚度和沖洗液含渣量，當(dāng)沖洗液含渣量小于4%、孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求時立即停止清孔，但卻同時還要保持孔內(nèi)水頭的高度，以防止坍孔發(fā)生;

其二，當(dāng)再一次進(jìn)行清孔作業(yè)時，相關(guān)工作人員可借助澆注導(dǎo)管內(nèi)插氣管進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔，待二次清孔符合要求后，應(yīng)立即進(jìn)行灌注混凝土。

1.3.5 灌注混凝土

混凝土的灌注在一定程度上對工程的整體施工質(zhì)量和施I效率具有重要影響，因此在灌注混凝土的過程中，倘若施工人員遇到多個溶洞，為保證灌注效率，需對多個溶洞做好標(biāo)高位置的控制，即可反復(fù)移動導(dǎo)管來提高混凝土灌注的密實(shí)度，而后當(dāng)完成注漿作業(yè)之后拆除導(dǎo)管時，施工人員還需首先測量和校核混凝土的突出高度，確保其達(dá)標(biāo)后再拆除，預(yù)防斷樁的情況發(fā)生。除此之外，在進(jìn)行混凝土的灌注過程中，施工人員還需注意以下問題，即：

其一，注漿孔的布置需結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況以及每一根樁的中心位置;

其二，注漿原料選用時，水泥標(biāo)號不宜低于三十二點(diǎn)五級，粗骨料宜優(yōu)先選用卵石，細(xì)骨料宜采用級配良好的中砂;

其三，注漿時，灌漿壓力最開始應(yīng)保持在0.2MPa左右，而后隨著作業(yè)量的增加隨之增大，直至全壓力灌注。

2 高速公路橋梁溶洞樁基礎(chǔ)施工過程的常見事故處理對策

溶洞地質(zhì)問題是高速公路橋梁溶洞樁基施工過程中質(zhì)量問題的誘發(fā)引導(dǎo)因素，在進(jìn)行施工過程中此類因素引發(fā)的施工問題屢見不鮮，增加施工難度，影響施工質(zhì)量的同時也給周遭人們的生命安全埋下了巨大的安全隱患，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，漏漿問題和塌孔問題是溶洞樁基施工中最常發(fā)生的兩項(xiàng)重大安全施工問題，具體原因及處理措施如下：

2.1 漏漿問題

一般來說，在高速公路橋梁溶洞樁基施工過程中，溶洞本身內(nèi)有填充物，當(dāng)施工人員在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時，破碎填充物的表層，填充物就會滲人到鉆孔中，導(dǎo)致漿液被擠出以及因橋梁溶洞之間的互通性，當(dāng)其中一個溶洞被破壞流出漿液后，當(dāng)液會順著溶洞進(jìn)人其它溶洞是導(dǎo)致漏漿問題發(fā)生的兩大主要原因。若在施工過程中遇漏漿現(xiàn)象，施工人員需及時向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，加大泥漿的密度和粘度，向孔中回填粘土夾片石、塊石、片石、水泥等混合物，或直接投入袋裝水泥和黏土，回填高度超過漏漿位置，以增加護(hù)壁的密實(shí)度和強(qiáng)度，防止?jié)B漏。

2.2 塌孔問題

塌孔是溶洞樁基施工中常見的問題，一般來說導(dǎo)致塌孔問題發(fā)生的原因主要有以下兩點(diǎn)，即其一當(dāng)體積比較大的溶洞發(fā)生漏漿問題后，漿面會在短時間內(nèi)持續(xù)下降，此時工作人員難以通過采取補(bǔ)漿的方式恢復(fù)漿面，導(dǎo)致了塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，其二當(dāng)鉆孔經(jīng)過溶洞出現(xiàn)大量涌水時，孔內(nèi)的泥漿會出現(xiàn)壓力失衡的情況，最終引起塌孔問題的發(fā)生。為防止施工過程中塌孔問題的發(fā)生，在進(jìn)行施工時，施工人員需對易出現(xiàn)孔壁坍塌的地層，應(yīng)事先預(yù)備好供加長用的鋼護(hù)筒，必要時采用雙套筒的施工處理方式。

3 結(jié)束語

總而言之，作為我國重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，高速公路橋梁的施工質(zhì)量和施工效率受到了社會各界及人們的廣泛關(guān)注和高度重視，因此為保證人們的出行安全和社會經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定發(fā)展，在高速公路橋梁建設(shè)的過程中，施工單位和施工人員一方面需提高對溶洞樁基施工的重視程度，采取多種合理措施以降低各類安全問題的發(fā)生，同時并牢牢掌握其技術(shù)控制的要點(diǎn)，從而為后期高速公路工程的科學(xué)化合理建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡嗣恒.高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)淺析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（06）：175—176.

[2]何培楷.高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014（14）：134—135，138.

[3]張貴誼，黃家勇.對高速公路橋梁樁基施工中溶洞處理的探討[J].經(jīng)營管理者，2013（17）：381.