高速公路橋梁樁基施工中溶洞處理技術

李志能

【摘要】隨著高速公路建設規(guī)模的逐漸增加，高速公路橋梁施工建設中常常會遭遇到溶洞等方面的地質問題，已經(jīng)成為影響高速公路橋梁工程質量的關鍵性因素，直接影響到高速公路橋梁工程穩(wěn)定性和安全性。溶洞具有較為復雜的地質結構，直接增加了高速公路橋梁樁基施工的難度，所以要深入分析橋梁樁基施工中溶洞處理技術，確保樁基施工的順利進行。本文主要以懷芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大橋東）項目為例闡述高速公路橋梁樁基施工中溶洞處理技術內(nèi)容，希望能夠對相關人士有所幫助。

【關鍵詞】高速公路;橋梁樁基;溶洞處理技術

1、案例基本概況

懷芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大橋東）項目東起湖天大道，西至沿河路，是懷芷城際大道中的一段。橋梁起點樁號為K1+492.000，終點樁號為K1+784.000，橋梁跨徑布置為（3×40）+（4×40）m，橋梁中心樁號為K1+638.000，橋梁全長292m。橋面寬度：6.5m（含人行道4m+2.5 m非機動車道）+14.5 m機動車道+14.5 m機動車道+6.5m（含人行道4m+2.5 m非機動車道）=42m，上部結構采用預應力砼連續(xù)組合箱梁，下部結構采用柱式墩、柱臺、U型臺、鉆孔樁基礎。橋梁設計汽車荷載為城市-A級。本項目共有58根樁基，有兩種規(guī)格，分別為：Ф150cm，Ф180cm。其中：0#橋臺樁徑為Ф150cm，共16根;1#墩～6#墩樁徑為Ф180cm，共6根;7#橋臺樁徑為Ф150cm，共6根。樁基鋼筋主筋采用HRB400 25mm鋼筋，箍筋采用HPB300 12mm鋼筋。

2、溶洞處理技術分析

2.1小型溶洞的處理技術

為保證溶洞處理的安全可靠，對于小型溶洞采用回填膨潤土+片石+水泥堵洞固壁法，具體施工方法如下：

第一，在利用沖擊鉆實施鉆進時一定要特別關注護筒內(nèi)部泥漿面高度的變化情況，一旦內(nèi)部泥漿面出現(xiàn)快速下降的情況就要立即對其進行補水漿。

第二，在正式鉆孔前需要在樁機周邊合適位置配備相應的膨潤土（≥20m?）、片石以及袋裝水泥，一旦泥漿面產(chǎn)生下降就要利用通過大型的挖掘機將之前準備好的膨潤土+片石+水泥投入到鉆孔當中。片石和膨潤土按照3：1的比例投放，回填高度高于溶洞處3m以上。片石強度必須采用強度高的片石。然后采用低提慢進的方法重新沖孔，通過沖孔堵住溶洞并重新造漿。

第三，當再次漏漿時，表明上述方法無法完全保證處理后的效果，孔壁強度無法滿足相應的要求，必要時采用下述的多層溶洞處理方法進行處理即回填片石混凝土，對孔壁的強度進行相應的加固，達到填充溶洞及固壁的作用。

第四，在鉆孔時出現(xiàn)較大面積的塌孔或者泥漿快速流走等問題，若是鉆孔時造成原有泥漿面大程度下降（超過2m），那么就說明鉆孔時已經(jīng)破壞了原有小型溶洞而形成了更大的溶洞，需要采取其他方式處理。

2.2中型溶洞的處理技術

對于中型溶洞來說，可以通過片石混凝土固壁法進行施工處理，具體施工方法如下：

第一，按照具體的地質勘察情況，在中型溶洞樁基施工過程中需要安排專人特別關注鉆機周邊地面、巖樣、護筒泥漿面的變化情況，要牢牢記住相關資料中所記載的溶洞位置。

第二，在鉆孔到擊穿洞頂之前要采取小沖程的方式來進行，緩緩對洞頂造成沖擊，以此種方式來避免發(fā)生卡沖擊錘的情況。

第三，若是產(chǎn)生了泥漿面下降、孔內(nèi)部水位較大的改變、泥漿的稠度和顏色發(fā)生較大變化或者鉆孔速度明顯加快并且沒有產(chǎn)生偏孔的情況，這就說明已經(jīng)鉆透溶洞頂部而進入到了溶洞。

第四，之后通過較大功率泥漿泵實施補漿補水施工，同時要及時將沖擊錘提出，避免造成沖擊錘埋設的問題。

第五，根據(jù)片石混凝土填充的方案將提前準備好的導管迅速放入孔內(nèi)，接好料斗，將等待在旁邊的混凝土攪拌車就位，朝孔內(nèi)進行混凝土填充。后續(xù)的工作參照片石混凝土填充的相應工序進行施工。

第六，由于中型溶洞的體積較大，需要的相應的材料多，攪拌站和現(xiàn)場根據(jù)需要進行提前備料，確保遇到緊急情況時可以及時處理。

第七，若同一溶洞封堵后再次塌孔，出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，未能有效封堵住溶洞，為降低灌注樁時塌孔風險，按下述鋼護筒跟進法方案處理。

第八，在失漏的泥漿完全消失之后就可以進行正常鉆進施工，通過重復上述操作直到鉆孔完全穿過溶洞。在將溶洞頂、底板完全擊穿之后，要利用小沖程、低頻率的方式通過鉆錘對溶洞頂?shù)装暹M行修整，確保所形成樁孔的圓滑性，避免后續(xù)施工時出現(xiàn)卡鉆等問題。

2.3大型溶洞的處理技術

對于大型溶洞來說，因為其具有非常大的泥漿側向壓力并且自穩(wěn)性相對較差，所以可以通過灌注砼護壁二次成孔鉆進法進行施工。具體施工方法如下：

第一，按照具體的地質勘察情況，在大型溶洞樁基施工過程中需要安排專人特別關注鉆機周邊地面、巖樣、護筒泥漿面的變化情況，要牢牢記住相關資料中所記載的溶洞位置。

第二，鉆孔過程中要進行有效控制，在距離洞頂1m左右位置要逐漸放緩鉆進進程，可以改為小沖程的方式逐漸將洞頂擊穿，避免發(fā)生沖擊錘卡死的情況。一旦出現(xiàn)漏漿就表明已經(jīng)產(chǎn)生穿孔，此種情況下要利用通過泥漿泵向孔內(nèi)補充泥漿，避免發(fā)生孔壁坍塌的問題。另外，要一定程度上提升泥漿的比重，避免涌水、涌漿造成泥漿的稀釋而降低泥漿護壁能力，防止產(chǎn)生孔壁坍塌的問題。

第三，鉆到溶洞底板位置后要向孔內(nèi)部灌注水下片石混凝土，確保其累計到溶洞頂部1m之上位置。待混凝土達到75%強度后，重新鉆進。

2.4特大型溶洞的處理技術

因特大型溶洞的溶洞高度大，對鋼護筒的側向承受力要求高，故在采用與大型溶洞相同溶洞處理方法的同時，對鋼護筒材料的要求進行相應的提高。具體要求如下：

第一，提前進行鋼護筒的加工。針對溶洞不同孔深要采用不同規(guī)格的鋼護筒，例如對于溶洞孔深在15m之內(nèi)的情況來說，可以通過12mm厚度的鋼板加工鋼護筒;對于溶洞孔深在15-30m的情況來說，可以通過14mm厚度鋼板加工鋼護筒，要控制每一節(jié)的長度在4m左右，正常情況下護筒內(nèi)直徑要超出設計樁徑10cm左右。一般情況下鋼護筒的總體長度按照如下公司進行計算：

L≥h+H

其中L表示鋼護筒總長度，單位為m;h表示地質初勘溶洞高度，單位為m;H表示溶洞頂?shù)降孛娴木嚯x。一定要嚴格控制鋼護筒的加工尺寸，在不同鋼護筒連接時，不同上下節(jié)之間的連接除了采取焊接之外，為了確保其強度也要在焊縫位置焊接5cm寬的加強鋼帶。對于護筒的水平接縫來說，要確保其所形成的平面和護筒豎向相垂直，確保整個鋼護筒的垂直度（下轉192頁）（上接190）滿足標準規(guī)范，保證振動錘和護筒頂面能夠牢牢焊接，不存在松動的情況。同時也要保證振動錘處在護筒頂面中間位置，要嚴格控制每一節(jié)下沉護筒的垂直度。

第二，要保證所用鉆頭成孔直接設計樁直徑，該工程設計樁為Φ1.8，所以可以通過Φ2.0m的鉆頭進行成孔。在成孔過程中，對于溶洞頂3m以上的區(qū)域來說可以采取普通沖孔成孔的方式來進行，在接近溶洞頂位置時需要更換可以滿足設計樁徑的普通鉆頭，并且也要埋入鋼護筒，之后邊打邊跟進鋼護筒。

第三，進行護筒的沉放。在進行長護筒下放過程中一定要確保位置的準確性，完成下放之后要仔細檢查高程、垂直度、護筒頂面水平度等指標。在沖擊穿過溶洞頂部過程中要多次提升沖錘，若是沖錘沒有發(fā)生顯著阻塞就表明頂部成孔完成。之后通過鋼絲繩將內(nèi)護筒綁牢，并且利用吊機+振動錘將護筒沉入到孔底。施工過程中要最大程度發(fā)揮沖擊鉆的擴孔性能，確保鋼護筒可以順利下沉。

第四，護筒安裝到位之后要改為滿足成孔標準的鉆頭，一定要保證樁孔的偏斜率滿足標準規(guī)定，從而保證鋼護筒可以順利下滑。在對溶槽頂部進行沖擊時要緩慢進行，要逐漸在溶槽位置形成較小的裂口，避免通過強烈沖擊的方式施工。進入到溶洞之后孔內(nèi)部泥漿會完全漏沒，所以要單獨實施溶槽處理。具體方式為：在孔內(nèi)漿完全漏沒之后要通過汽車吊將沖擊錐錘移開，之后將水下砼導管投入到孔內(nèi)部，然后通過C20砼對其實施封堵。需要注意的是，每一次所灌砼不能較多，并且需要在已經(jīng)灌注的砼達到初凝之后才可澆筑，要有效控制砼的塌落度在30-50mm范圍內(nèi)，利用砼流動性較慢的特性實現(xiàn)暫時性封堵。在砼凝固到標準強度后再利用沖擊錘實施回鉆并且跟進內(nèi)鋼護筒。

第五，加強各部分間隙的有效處理。

①要在內(nèi)護筒底部和溶洞底部100cm范圍內(nèi)回填碎石或者砼;

②通過高壓噴射灌漿法對于回填體實施灌漿處理，完成灌漿之后要通過砂、碎石、水泥砂漿對內(nèi)護筒上下兩側空隙進行填充，保證其固結強度≥300MPa，完成灌漿后就能夠實施鉆進;

③通過小碎石混凝土對內(nèi)護筒頂部和外護筒底部100cm范圍內(nèi)實施回填，利用砂對于內(nèi)護筒中部進行回填，現(xiàn)場根據(jù)實際情況進行處理。

④鋼護筒外壁與沖孔間間隙的處理采用小鋼管（開小孔）下至底部，用高壓噴射灌漿法對回填體進行灌漿處理。

⑤對于多層溶洞的鋼護筒跟進處理，可以同樣采用上述的方法進行空隙的堵塞。

結語：

本文主要以懷芷快速干道高堰西路（湖天大道至舞水大橋東）項目為例分析了橋梁樁基施工時不同類型溶洞的處理技術內(nèi)容，通過本文的介紹能夠對樁基施工溶洞處理技術提供一定參考和幫助，對于確保高速公路橋梁樁基施工具有現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]康興華.高速公路橋梁溶洞樁基施工處理關鍵技術分析[J].山西建筑，2019（03）：15-17.