淺談樁基施工鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理巖溶地質(zhì)施工技術(shù)

郭宇

摘 要： 本文以湖南省洞口至新寧高速公路第十八合同段鯉溪大橋8-2樁基溶洞處理實(shí)例，介紹了巖溶地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工溶洞處理的幾種施工方案，指出了鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理溶洞的施工原理和工藝流程，闡述了樁基礎(chǔ)施工鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理技術(shù)要點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了鋼護(hù)筒跟進(jìn)法在處理多層溶洞和大溶洞樁基中的應(yīng)用，總結(jié)了鋼護(hù)筒跟進(jìn)法在樁基礎(chǔ)施工應(yīng)注意事項(xiàng)。通過本工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，證明了鋼護(hù)筒跟進(jìn)法是處理多層溶洞、大溶洞的一種很好的施工方法，使得鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理技術(shù)得到很好的驗(yàn)證和發(fā)展，取得了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞： 巖溶地質(zhì);樁基;鋼護(hù)筒跟進(jìn)法;多層溶洞

【中圖分類號(hào)】U445.55 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）08-0054-02

1 工程簡(jiǎn)介

洞新高速公路第十八合同段位于新寧縣境內(nèi)，主線全長(zhǎng)約4.55km。本合同段樁基總根數(shù)為323根，共9109延米。鯉溪大橋上部構(gòu)造為15×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁;下部構(gòu)造為柱式墩配樁基、柱式臺(tái)、肋板臺(tái)配樁基礎(chǔ)，橋長(zhǎng)456m。樁基總根數(shù)為68根，樁基采用嵌巖樁或支撐樁，要求樁基嵌入完整微風(fēng)化巖層2D以上。

本合同段地處區(qū)域性大斷裂資源—新寧斷裂，斷裂造成斷裂東西兩側(cè)巖層大量缺失，沿線巖石硅化破碎現(xiàn)象明顯。橋位區(qū)處于構(gòu)陷盆地中，場(chǎng)地內(nèi)主要巖層為礫巖，單斜構(gòu)造，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育。其中在風(fēng)化層礫成分主要以灰?guī)r為主，局部巖溶發(fā)育。

由于溶洞分布范圍變化較大，地質(zhì)勘察不夠詳細(xì)，施工準(zhǔn)備不夠充分，導(dǎo)致施工進(jìn)展十分緩慢。對(duì)照《地質(zhì)勘察報(bào)告》和《地質(zhì)補(bǔ)勘報(bào)告》顯示，橋位處巖溶部分發(fā)育地區(qū)，溶洞及節(jié)理裂隙分布廣泛，地表覆蓋層厚，鯉溪大橋68根樁基發(fā)現(xiàn)溶洞58處，部分溶洞呈串珠狀發(fā)育，施工條件比較復(fù)雜。

2 施工方案比選

溶洞處理的成敗關(guān)系到樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量、工期和成本。項(xiàng)目部經(jīng)過討論研究在施工中的各種實(shí)際情況，通過對(duì)靜壓化學(xué)灌漿法、灌砂壓漿法、拋填法、灌混凝土法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法等溶洞處理方案進(jìn)行必選，并征得業(yè)主同意，確定采用以鋼護(hù)筒跟進(jìn)法為主，以拋填法相配合的比較穩(wěn)妥的方案處理鯉溪大橋8-2樁基溶洞。

3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理8-2樁基溶洞

3.1 概況。

鯉溪大橋8-2樁位中心里程樁號(hào)為K88+790，樁徑2.2m，樁頂標(biāo)高315.3m，樁底標(biāo)高268.8m，樁長(zhǎng)46.5m。經(jīng)補(bǔ)勘已經(jīng)發(fā)現(xiàn)樁8-2樁基垂向位置存在多層溶洞，其中24.2～41.3m（溶腔深度達(dá)到17.1m）為填充型大溶洞。

3.2 施工組織

3.2.1 人員安排。

針對(duì)該溶洞的樁基由項(xiàng)目部以總工為首組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行施工技術(shù)討論，研究出可行的施工方案并由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)主管和技術(shù)干部共同組織實(shí)施，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào)處理。組織樁基隊(duì)鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)學(xué)習(xí)溶洞處理的知識(shí)，使他們對(duì)溶洞處理做到心中有數(shù)?？傊?，在人員組織方面，明確分工，各負(fù)其責(zé)。

3.2.2 勞動(dòng)力安排。

項(xiàng)目部安排所有具備處理溶洞經(jīng)驗(yàn)的樁基工人共10人參與該樁基施工。

3.2.3 主要機(jī)械設(shè)備。

裝載機(jī)50型1臺(tái)、25噸吊車1臺(tái)、50噸吊車1臺(tái)、1m3以上的挖掘機(jī)1臺(tái)，混凝土運(yùn)輸罐車5臺(tái)。

3.2.4 主要材料。

施工現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)確保備足主要材料：片石、粘土、水泥、編織袋、鋼護(hù)筒。

3.3 施工工藝。

針對(duì)鯉溪大橋8-2樁基地質(zhì)情況，根據(jù)方案采用大鉆頭開孔，下放鋼護(hù)筒保證覆蓋層穩(wěn)定，并在鉆孔施工過程中配合采用拋填法和鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。該方案可以防止在遇到較大溶洞時(shí)因泥漿瞬間流失導(dǎo)致塌孔甚至引起鉆頭被埋，使得樁基混凝土能夠順利灌注，保證樁基質(zhì)量。

3.3.1 開孔前準(zhǔn)備工作。

詳細(xì)掌握溶洞出現(xiàn)位置：14.1-15.3m、17.5-21.2m（小溶洞）和24.2-41.3m（大溶洞）?？孜坏牡刭|(zhì)柱狀圖和施工方案都單獨(dú)列出，發(fā)給有關(guān)人員，讓具體操作者、技術(shù)人員、作業(yè)隊(duì)長(zhǎng)都知道溶洞的位置、大小、充填情況以及應(yīng)采取的施工方案。

備足成孔用水、粘土、片石、碎石等必備材料，確保溶洞鉆穿時(shí)迅速補(bǔ)水、補(bǔ)漿，預(yù)防坍孔，并及時(shí)拋填粘土、片石，以恢復(fù)正常鉆孔作業(yè)。要有處理施工故障的備用機(jī)具設(shè)備，如打撈、急救以及不同性能的其他鉆機(jī)、鉆具等。

3.3.2 開孔。

鉆孔前先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，清除雜物，再進(jìn)行樁基定位放樣，利用2.8m直徑鉆頭開孔。同時(shí)定位放線應(yīng)注意：a.依據(jù)已布設(shè)的平面控制加密導(dǎo)線控制點(diǎn)坐標(biāo)和經(jīng)復(fù)核計(jì)算無誤的各鉆孔樁中心坐標(biāo)，利用全站儀精確測(cè)設(shè)各樁位的中心樁;b.采用正交線法定出該樁位的法線方向線控制樁，供護(hù)筒安裝及機(jī)具定位使用;c.每個(gè)鉆孔樁的護(hù)筒安裝就位后，應(yīng)測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，供檢測(cè)孔深度、樁底標(biāo)高時(shí)使用。

3.3.3 下放一級(jí)鋼護(hù)筒。

據(jù)鯉溪大橋8-2地質(zhì)勘測(cè)資料顯示，礫巖層頂至原地面距離較厚，因此為防止出現(xiàn)遇溶洞時(shí)水頭短時(shí)間下降，導(dǎo)致土層的坍塌埋鉆，一級(jí)鋼護(hù)筒應(yīng)埋設(shè)至巖層頂面，以防止土層的坍塌。鉆至標(biāo)高302.49m，下放長(zhǎng)14.5m，鋼板厚度為14mm，外徑2.6m的一級(jí)鋼護(hù)筒。

護(hù)筒長(zhǎng)度L=H+30cm（H為覆蓋層厚度，30cm為鋼護(hù)筒超出地面的高度）。鋼護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確，連接要順直，在廠家用卷板機(jī)成型，可直接使用。鋼護(hù)筒要有一定的剛度。

鋼護(hù)筒下放時(shí)，用鋼絲繩活扣綁住鋼護(hù)筒，用吊車（或樁機(jī)自身重量）把護(hù)筒放入至孔底，必要時(shí)用分節(jié)焊接下沉。施工中充分利用沖擊鉆的擴(kuò)孔性能，使護(hù)筒能利用自重順利下沉。鉆頭直徑大于鋼護(hù)筒外徑20cm，為保證鋼護(hù)筒順利下滑，要求樁孔要豎直，無歪斜、縮頸，下放鋼護(hù)筒前進(jìn)行檢孔。下放一級(jí)鋼護(hù)筒后，澆注混凝土于護(hù)筒外圍與護(hù)壁的之間空隙，使之形成穩(wěn)定的整體。