南四湖大橋巖溶區(qū)樁基施工全護筒跟進(jìn)處理技術(shù)

張迎春，侯亞輝，王培森，張光橋，蘇小杰

（1.山東省路橋集團有限公司，山東 濟南 250021；2.山東省公路橋梁建設(shè)有限公司，山東 濟南 250021；3.山東建筑大學(xué)，山東 濟南 250101；4.山東中勘工程技術(shù)有限公司，山東 濟南 250014）

1 工程概況

南四湖特大橋是棗菏高速的關(guān)鍵性工程，樁基數(shù)量多，涉及溶洞樁基數(shù)量多、分布廣，溶洞樁基處理時間長，制約整個橋梁建設(shè)進(jìn)度，尤其主航道橋137#、138#主墩為群樁基礎(chǔ)，樁長長、溶洞復(fù)雜，存在2～5層連續(xù)溶洞，其中138#-9、14樁溶洞多達(dá)5層。由于溶洞處理工作集中，137#、138#墩全面開工后，需要的場地、機械及備用材料多。本工程的巖溶處理，給現(xiàn)場樁基施工帶來極大不便，采用覆蓋層全護筒跟進(jìn)處理技術(shù)解決了巖溶區(qū)遇到的施工難點。

2 覆蓋層全護筒跟進(jìn)處理技術(shù)

溶洞尺寸較大和呈現(xiàn)串珠形狀的溶洞，都會影響施工的順利進(jìn)行。對于中空溶洞或者有流塑態(tài)填充物的溶洞，若漏水嚴(yán)重、泥漿護壁效果不好，或者與地下暗河連通無法準(zhǔn)確判斷的情況下，采用拋填片石或者注低強度等級的漿液時，可采用全護筒跟進(jìn)處理技術(shù)對溶洞進(jìn)行處治，并鉆進(jìn)成孔。成孔過程中，邊沖孔、邊接高護筒，同時將護筒振動下沉至已成孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，已達(dá)到阻斷溶洞內(nèi)水或流塑填充物的目的，從而順利施工成樁[1-3]。

2.1 工法特點

（1）鉆孔灌注樁施工過程中，采用全護筒跟進(jìn)處理技術(shù)，解決了泥漿護壁的缺點，避免了膨潤土和化學(xué)泥漿的使用，減少了地下水的污染，文明施工，現(xiàn)場清潔，對周圍居民及企業(yè)工作、生產(chǎn)和生活沒有影響，滿足了文明環(huán)保施工要求。（2）鉆孔灌注樁施工過程中，因地層、地質(zhì)、溶洞等原因，無法成孔，發(fā)生偏斜，使得成樁質(zhì)量不高。通過全護筒跟進(jìn)技術(shù)，保證了樁基施工的順利進(jìn)行，解決了相應(yīng)的施工難題。（3）相比普通泥漿護壁鉆孔灌注樁施工，對配置泥漿要求比較高，受外界影響因素比較多，解決了護壁泥皮的影響，樁基承載力高，提高了樁身成樁質(zhì)量。（4）全護筒跟進(jìn)施工，施工速度相比普通泥漿護壁施工，效率明顯提高，速度提升近1倍以上，為橋梁上部施工打下了良好基礎(chǔ)，縮短了施工工期[4]。而預(yù)注漿處理在工藝上，需要根據(jù)物探結(jié)果，進(jìn)行注漿孔布孔、套管埋設(shè)、下放套管（同步套管隔離至完整巖石）、并鉆進(jìn)到第一層溶洞、注水試驗并清洗溶洞及裂隙充填物，在這過程中還需要判斷溶洞的發(fā)育特征與周圍聯(lián)通性、選擇注漿方法、充填骨料注漿加固、復(fù)鉆至下一層溶洞注漿加固、自下而上逐層封閉溶洞直至設(shè)計范圍內(nèi)所有溶洞全部處理完畢。

2.2 適用范圍

（1）鉆孔灌注樁：直徑為600～2 500 mm；長度不宜大于40 m。（2）較高地下水位，不易成孔，傳統(tǒng)材料無法護壁。（3）地層：角礫石土層、砂層、卵石土層等，可進(jìn)行嵌巖樁施工。

2.3 工藝原理

鉆孔灌注樁施工過程中采用全護筒跟進(jìn)處理溶洞技術(shù)，是采用專用振動設(shè)備，克服護筒與土層的摩阻力，使護筒下沉穿過巖溶區(qū)域至持力層再清孔，從而保證灌注樁成樁質(zhì)量。工藝原理流程[5-6]見圖1。

圖1 工藝原理流程

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

全護筒鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖2。

圖2 全護筒鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 放線定位

按照設(shè)計圖紙，對樁位進(jìn)行測設(shè)并標(biāo)記，以樁位為中心，畫樁半徑的圓，并進(jìn)行復(fù)核，無誤后進(jìn)行鉆孔。

3.2.2 鉆機就位

保持鉆機平穩(wěn)，旋挖鉆機與樁位中心對齊。

3.2.3 鉆機引孔

選用合適鉆頭，通過引孔可以達(dá)到：（1） 解決上覆土的影響。障礙物得到了有效克服，對于堅硬的障礙物，可采用挖掘機解決，防止護筒卷邊。（2）通過鉆機引孔，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的定位護筒，防止護筒偏差帶來的樁基偏差。（3）護筒下沉過程中，通過引孔段，保證了護筒穩(wěn)定性，減少了下沉?xí)r間，保證了垂直精度，保證護筒順利插入。

3.2.4 振動錘下沉護筒

根據(jù)前期勘測結(jié)果，考慮樁孔深度及巖溶發(fā)育情況，將護筒下沉至灰?guī)r20 cm，護筒最大深度可達(dá)35 m。設(shè)備采用360挖土機加裝液壓振動錘，履帶式行走方式，對環(huán)境適應(yīng)性強。振動和起拔護筒快，降低了成本，施工效率明顯提高。鋼護筒特殊要求：① 采用10 mm或12 mm的螺旋鋼管制作護筒。若壁厚小于10 mm，施工過程中，鋼護筒易卷邊、凹凸，導(dǎo)致其周轉(zhuǎn)率降低；若壁厚大于12 mm，鋼護筒質(zhì)量過大，給施工增加難度，降低施工效率。② 鋼護筒最末節(jié)宜設(shè)置內(nèi)刃，便于護筒切土下沉。③ 護筒連接采用高強度螺栓、螺母，不宜進(jìn)行焊接。④ 起吊護筒時需夾緊護筒，采用鎖定裝置鎖定后方可起吊。⑤ 護筒起吊后，靠自重下沉，通過測量調(diào)整護筒下沉垂直度。⑥ 下沉困難時，采用振動錘加壓下沉，控制下沉速度，防治護筒卷邊或彎折。

3.2.5 鉆機成孔

護筒跟進(jìn)到達(dá)指定深度后，成孔鉆機就位，鉆頭直徑采用合適尺寸，施鉆至設(shè)計樁底標(biāo)高。

3.2.6 下放鋼筋籠、灌注混凝土

下放鋼筋籠，鋼筋籠下放完畢后進(jìn)行二次清孔，保證沉渣符合設(shè)計要求，及時進(jìn)行混凝土灌注。

3.2.7 拔除護筒

灌注混凝土滿足質(zhì)量要求后，采用振動錘設(shè)備拔出護筒，以方便其循環(huán)利用。施工控制要點：①拔除護筒時，應(yīng)勻速操作，防止速度過快，影響混凝土密實度，從而導(dǎo)致成樁質(zhì)量差。② 拔除過程中，保持護筒直立，防止因護筒傾斜導(dǎo)致樁體局部夾泥。③ 為保證樁頭質(zhì)量，需超灌1 500 mm混凝土。護筒拔至最末節(jié)時，需檢查筒內(nèi)混凝土標(biāo)高；若混凝土標(biāo)高不足，需進(jìn)行二次灌注[7-9]。

4 結(jié)語

依托棗菏高速南四湖特大橋工程建設(shè)，在巖溶區(qū)樁基施工中開展全護筒跟進(jìn)技術(shù)施工研究，對全護筒跟進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分析了施工技術(shù)的特點、范圍、流程等，對巖溶區(qū)樁基施工有了更加明確的指導(dǎo)性意見。全護筒跟進(jìn)施工和預(yù)注漿處理溶洞技術(shù)相比：（1）在施工進(jìn)度方面，全護筒方案用時較短，處理效果較好，進(jìn)度明顯快于預(yù)注漿處理方案。（2）在經(jīng)濟上更優(yōu)越，可以節(jié)約工程投入，具有較好的經(jīng)濟效果。（3）全護筒方案法施工可利用現(xiàn)場機械和人員進(jìn)行施工，有利于大面積開展作業(yè)面，且施工技術(shù)工藝成熟可靠，簡單操作，利于控制，縮短了工期。（4）全護筒方案中的護筒和碎石壓漿固結(jié)混凝土可提高樁基承載力及海洋環(huán)境下的樁基防腐能力。