巖溶地區(qū)高鐵橋梁樁基施工技術(shù)

李崇

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024）

1 引言

我國地域廣闊，在許多特殊地區(qū)都有巖溶現(xiàn)象。高鐵橋梁施工時經(jīng)常會遇到巖溶問題，給施工建設(shè)帶來困難。因此，對巖溶地區(qū)高鐵橋梁樁基施工技術(shù)進(jìn)行研究，探尋有效的巖溶控制技術(shù)，對促進(jìn)高鐵橋梁工程發(fā)展具有積極作用。

2 工程概況

順安河特大橋?yàn)閷幇渤请H鐵路正線的一座跨河橋梁，該橋?yàn)殡p線橋，主要跨越新橋河、順安河，橋梁全長8 090.375m。本橋橋址區(qū)下伏了較為發(fā)育基巖巖溶，據(jù)鉆孔揭露，巖溶主要以溶隙、溶溝、溶槽及溶洞形態(tài)存在。本區(qū)屬覆蓋型巖溶區(qū)，地表被覆蓋，僅靠鉆探揭露，在已鉆的1 094個鉆孔中，見溶洞總數(shù)997個，見溶洞的鉆孔687個，鉆孔見洞率為68.91%。鉆孔揭露可溶巖總進(jìn)尺2 0511.40m（含溶洞深度），見溶洞總深度2 933.19m，鉆孔總線性巖溶率0.14%。其中，最大洞高32.05m，溶洞材料的填充方式為半填充以及全填充方式，填充的材料選擇黏土材料。

3 巖溶地質(zhì)形成背景

該施工區(qū)域的巖溶地質(zhì)包含石灰?guī)r成分，由于巖溶地質(zhì)具備化學(xué)特性，巖溶地質(zhì)受到水的影響后會使孔洞擴(kuò)大，且?guī)r石本身有裂隙與空隙，給流動水提供了滲水渠道，巖石縫隙若擴(kuò)大則存在的透水力度就越強(qiáng)，所以，需要采取有效的措施進(jìn)行控制。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

4.1.1 鉆孔平臺搭建施工

在橋梁樁基工程施工中，為了給鉆孔工程施工人員提供方便，應(yīng)將鉆孔平臺與山區(qū)地形和地質(zhì)研究的基本條件有機(jī)結(jié)合。除了確保鉆孔平臺的穩(wěn)定性外，大型平臺還能切實(shí)地將機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性提升。搭建平臺時，選擇的材料一般是鋼材、木材，并且搭建時在大平臺的頂面上豎起桁條、立柱和支撐框架。此外，當(dāng)平臺用于水鉆時，應(yīng)充分考慮泥漿循環(huán)和污染物排放所需要的相關(guān)條件。

4.1.2 測量放樣

首先，測量并確定橋墩位置的中心線，然后測量并確定每個空樁的中心線，將保持樁設(shè)置在相對穩(wěn)定的位置。

4.1.3 埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒時，其內(nèi)徑需要比外徑大，在實(shí)踐階段，當(dāng)鉆機(jī)采用的是旋轉(zhuǎn)井平臺時，它的內(nèi)徑鉆頭需要比外徑鉆頭大20cm；如采用的是沖擊鉆，那么鉆頭比內(nèi)徑的鉆頭要大出40cm。

同時，在埋設(shè)護(hù)筒階段中，針對保護(hù)柱頂面要比施工場地高出50cm；埋設(shè)完成后，需要采取防護(hù)措施，以提升護(hù)筒的質(zhì)量，要特別注意對鋼護(hù)筒的垂直度進(jìn)行確定[1]。

4.1.4 制備泥漿

在鉆孔灌注樁施工中，濕泥漿的整體性能會對墻體理想的防護(hù)效果產(chǎn)生很大影響，而且還會間接影響成孔質(zhì)量。因此，在制備泥漿時，必須嚴(yán)格控制關(guān)鍵性能指標(biāo)，以保證成孔質(zhì)量。黏土也是水化因子土壤，具有水化加速快、黏度高、制漿技術(shù)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。制備漿料前，需將黏土中的整個塊粉碎，在混合時盡可能快地制漿，使混合時間縮短，提升漿料的質(zhì)量。

4.2 施工技術(shù)

4.2.1 旋挖鉆孔

1）正式鉆進(jìn)前，可以在鋼護(hù)筒中放入一定量的泥漿，然后以低速再次鉆孔。當(dāng)鉆至護(hù)筒下1m左右時，方可采用正常速度；在軟巖地層中成孔時，為避免塌孔，施工時不僅需要控制施工工藝進(jìn)度，同時還要做好泥漿密度的控制；在砂土中鉆進(jìn)時，可選用高鉆桿控制沖程，并以各種方式低速、厚泥漿和使用增壓器鉆進(jìn)。

2）在礫石層的一端鉆孔時，砂層的硬度分布不均勻，很容易導(dǎo)致偏斜問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重地影響工程的進(jìn)行。對于這種泥層，可以用高質(zhì)量的泥漿和相同的低速、使用增壓器鉆進(jìn)。

3）在正負(fù)重復(fù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，是否以多種方式使用傳統(tǒng)循環(huán)，都應(yīng)在釋放壓力下鉆進(jìn)，使鉆桿始終保持垂直于自身方向的拉力，以保持鉆削力，控制桿始終垂直。鉆頭可以在孔中穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，降低并避免鉆桿折斷、斜孔等問題。

4.2.2 沖擊鉆孔

施工階段中，若遇到鵝卵石，則需要選擇沖擊鉆成孔的方式進(jìn)行施工。打開孔時，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)較小沖程，當(dāng)鉆孔寬度達(dá)到鉆孔設(shè)計高度時，采用普通沖程；當(dāng)用強(qiáng)沖擊頭進(jìn)行鉆進(jìn)時，孔中的低水位應(yīng)比地下的高水位高1.5～2.0m，同時，需要做好護(hù)筒頂面的距離控制，另外，還需要及時補(bǔ)充漿液[2]。

4.2.3 制作與安裝鋼筋籠

1）制作鋼筋籠

在鉆孔樁的施工中，鋼籠的質(zhì)量與現(xiàn)澆樁的整體質(zhì)量有關(guān)。因此，應(yīng)注意每個環(huán)節(jié)，以確保鋼制保持架的安裝質(zhì)量。除質(zhì)量證明書外，鋼筋籠制造中使用的優(yōu)質(zhì)鋼還應(yīng)具有性能試驗(yàn)和分析報告。使用前應(yīng)抽樣檢查，并按照標(biāo)準(zhǔn)用于鋼筋籠的制造；按照施工規(guī)范進(jìn)行寬度裝卸；采用吊機(jī)進(jìn)行吊裝；針對長樁鋼筋籠要將材料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后進(jìn)行組裝，并嚴(yán)格執(zhí)行點(diǎn)焊工藝，以保證點(diǎn)焊的整體質(zhì)量。

2）鋼筋籠的安裝

在進(jìn)行鋼筋籠的安裝過程中，采用吊機(jī)進(jìn)行吊裝施工；具體操作階段的技術(shù)要點(diǎn)內(nèi)容為：鋼柱籠可分段吊裝。為保證鋼筋籠的垂直面在孔內(nèi)，需與孔位對齊，并緩慢減速，避免接觸孔壁。如果在下降過程中有任何障礙物，應(yīng)查明原因，不要試圖強(qiáng)制降低下孔，以免損壞孔洞。將鋼筋籠插入孔中后，未經(jīng)允許禁止旋轉(zhuǎn)。延伸鋼筋籠時，應(yīng)將上部和下部的主桿對齊，以確保2個延伸部分的縱向軸線在同一直線上。同時，將鋼筋籠降低時，可以將支架放在孔位置并固定；將鋼管籠放入孔中后，需要對結(jié)構(gòu)的規(guī)格進(jìn)行檢測，相關(guān)的偏差值要≤10mm。在通過相關(guān)的檢測，確定誤差內(nèi)容控制后，方可進(jìn)行鋼筋籠的固定工作[3]。

4.2.4 混凝土灌注

1）安裝導(dǎo)管

導(dǎo)管安裝時，需要對導(dǎo)管管道進(jìn)行清潔，連接牢固。混凝土的澆筑速率應(yīng)與所選管道的直徑大致相同。安裝前，需要測試導(dǎo)管的水密性，并且，在安裝時相互的誤差不能太大，當(dāng)導(dǎo)管完成安裝后，需要在導(dǎo)線的位置上預(yù)留間隙。

2）二次清孔

在澆筑水泥混凝土前，應(yīng)檢查孔底沉積物的總厚度。清孔時若厚度太厚，則需要進(jìn)行二次處理，以提升整體工程質(zhì)量。

3）混凝土灌注

鉆孔灌注樁用于水下水泥混凝土灌注時，應(yīng)嚴(yán)格控制第一批保護(hù)層水泥混凝土的總量，保證水泥混凝土在跟蹤時具有較強(qiáng)的沖擊能量，能順利地使體內(nèi)導(dǎo)管中的泥漿排出，并將導(dǎo)絲埋入砂漿，將端沉渣處理。在進(jìn)行混凝土灌注施工時最好采用連續(xù)澆筑的施工方式，縮短澆筑的停留時間。導(dǎo)管宜埋深于混凝土中3～6m處，混凝土澆筑完畢后，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定及時養(yǎng)護(hù)，防止后期發(fā)生裂縫[4]。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 編制合理可行的施工方案

在具體工程施工環(huán)節(jié)中，為了提升高速鐵路橋梁樁基的施工質(zhì)量，需要結(jié)合改造工程的突出特點(diǎn)，為工程的施工單位做出更加合理的方案來指導(dǎo)項(xiàng)目的建設(shè)[5]。施工單位和有關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照計劃規(guī)范實(shí)施，以確保建設(shè)項(xiàng)目計劃具有針對性，并可以以多種方式運(yùn)作。

5.2 做好培訓(xùn)與技術(shù)交底工作

在鉆孔灌注樁施工前，考慮到施工地形較為復(fù)雜，具體施工過程很容易受到外界因素的影響，為保證建設(shè)工程質(zhì)量，應(yīng)對相關(guān)從業(yè)人員進(jìn)行基礎(chǔ)的培訓(xùn)和安全技術(shù)培訓(xùn)，對施工人員的操作技能與施工安全意識進(jìn)行培訓(xùn)，提高施工人員的技能和責(zé)任意識。

5.3 做好材料質(zhì)量控制工作

施工材料質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到橋梁基礎(chǔ)工程建設(shè)的進(jìn)度與質(zhì)量。如果所選的基本材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，即使采用先進(jìn)的施工技術(shù)也很難達(dá)到項(xiàng)目建設(shè)的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，必須嚴(yán)格控制主要材料的質(zhì)量。如鋼管和砂漿等，可以通過招標(biāo)選擇在基礎(chǔ)概念項(xiàng)目中廣泛使用的材料，供應(yīng)商必須確保材料的可用性以及訂購的質(zhì)量和及時性。

5.4 擊穿溶洞處理方式

在溶巖區(qū)域施工過程中，擊穿溶洞后，設(shè)備在施工時的進(jìn)度會加快，該過程泥漿的指標(biāo)會擴(kuò)大，這種方式稱之為溶洞。在溶洞施工時，沖擊鉆反復(fù)沖擊就會落空，無法達(dá)到設(shè)計方案的要求?；诖?，針對此類問題，在沖擊施工時，需要對沖擊鉆的沖程進(jìn)行控制，同時，還可以對溶洞填充后進(jìn)行二次鉆孔，通過反復(fù)的施工處理來達(dá)到工程的施工效果。

6 結(jié)語

簡而言之，要做好在巖溶地區(qū)架設(shè)橋梁的灌注樁施工，需要認(rèn)真開展水文地質(zhì)調(diào)查，掌握巖溶地貌的正常發(fā)育規(guī)律，采取最佳方案。結(jié)合工程建設(shè)實(shí)況，制定和實(shí)施工程建設(shè)計劃，進(jìn)行科學(xué)合理的工程建設(shè)，實(shí)施地下巖溶洞穴治理。在建設(shè)項(xiàng)目具體內(nèi)容實(shí)施期間，要及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相關(guān)措施解決，以更好地保證巖溶地區(qū)橋梁樁基項(xiàng)目的施工質(zhì)量。