大尺徑灌注樁穿越復(fù)雜溶洞技術(shù)研究

趙軍升

摘要：以樁基工程現(xiàn)場(chǎng)施工為課題進(jìn)行探討，對(duì)于樁基穿越復(fù)雜溶洞地區(qū)所遇到的工程問(wèn)題進(jìn)行探討，提出雙護(hù)筒施工方法，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)也確保了工程按照工期順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜溶洞;穿越;施工工藝

0 引 言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型交通項(xiàng)目的建設(shè)也呈現(xiàn)井噴式，與此同時(shí)樁基礎(chǔ)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大。樁基礎(chǔ)的應(yīng)用則涉及到頂板厚度的問(wèn)題，但目前，對(duì)于樁基以及溶洞頂板厚度的研究相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)外主要采用理論研究、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)等方法進(jìn)行研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者梅國(guó)雄[1]等通過(guò)建立二維離散元模型，得出帶承臺(tái)單樁由于成拱現(xiàn)象，使得樁基整體承載力得到提高。夏煉[2]等通過(guò)ANSYS軟件建立模型進(jìn)行樁基荷載-位移特性分析，得出巖溶對(duì)樁基承力性能有不利影響的結(jié)論。蔣明鏡[3]等通過(guò)模擬單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，得出隨著樁的沉降增大，單位樁長(zhǎng)側(cè)摩阻力從樁頂?shù)綐抖顺史蔷€性增長(zhǎng)趨勢(shì)的結(jié)論。謝上飛[4]等結(jié)合具體工程案例，考慮樁端下伏巖溶頂板沖切破壞模式，提出了樁端下伏巖溶頂板厚度與樁體承載力的關(guān)系。陶可[5]等為優(yōu)化巖溶區(qū)橋梁摩擦型樁基的設(shè)計(jì)計(jì)算，針對(duì)某工程采用的摩擦樁進(jìn)行樁長(zhǎng)優(yōu)化分析與計(jì)算，給出了樁端嵌巖深度的優(yōu)化方法。雖然對(duì)于樁基以及溶洞頂板厚度的研究較多，但是對(duì)于樁基下伏多個(gè)溶洞等工程情況所進(jìn)行的研究較少。

因此本文對(duì)大尺徑灌注樁穿越多個(gè)溶洞的施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

樁基采用沖擊鉆成孔法成孔，水下砼灌注法施工，在施工時(shí)尤其應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題即為漏漿、塌孔問(wèn)題，漏漿問(wèn)題將會(huì)導(dǎo)致塌孔問(wèn)題的發(fā)生，由于溶洞頂板溝槽相互連通，以及裂隙發(fā)育，因此當(dāng)鉆孔至此位置時(shí)，以及發(fā)生漏漿，如果發(fā)生漏漿則應(yīng)該馬上向孔內(nèi)投入水泥包、片石以及黃土包，并且立即補(bǔ)漿。對(duì)于復(fù)雜溶洞施工時(shí)，可以采用預(yù)注漿的方法，其原理是對(duì)溶洞內(nèi)填充物進(jìn)行固話，堵塞溝槽，防止溝槽與溶洞、樁孔相連通;第二個(gè)問(wèn)題為偏孔、卡鉆問(wèn)題，由于基巖起伏較大以及侵蝕、溶洞頂板傾斜、巖石強(qiáng)度不盡相同等問(wèn)題，導(dǎo)致鉆孔時(shí)極易發(fā)生卡鉆等問(wèn)題，對(duì)于此類問(wèn)題，多層溶洞可以采用兩層鋼護(hù)筒的方法，同時(shí)加強(qiáng)鉆頭強(qiáng)度，盡量減少孔位的凈沖時(shí)間，如若發(fā)生偏孔，則應(yīng)該反復(fù)向孔內(nèi)投入片石以及優(yōu)質(zhì)粘土，直至偏孔修正為止;第三個(gè)問(wèn)題為斷樁問(wèn)題，一方面由于鉆捶沖擊力較大，鉆進(jìn)時(shí)在孔徑周圍形成了較大負(fù)壓，澆筑混凝土?xí)r壓力釋放，使黃泥等雜質(zhì)進(jìn)入混凝土中，形成斷樁，另一方面也可能是因?yàn)楣嘧r(shí)對(duì)于混凝土量把控不清以及設(shè)備等問(wèn)題造成。

2 溶洞處理辦法及合理性對(duì)比

對(duì)于溶洞的處理辦法，第一種為壓注雙液漿法，這種方法的原理是對(duì)溶洞內(nèi)填充物進(jìn)行固化并且達(dá)到一定強(qiáng)度以及填充溶洞空間，以防止在鉆孔時(shí)發(fā)生泥漿流失、塌孔等情況，但是這種方法一般只適用于10m以下的溶洞;第二種為灌砂、壓漿法，原理是通過(guò)灌入的砂來(lái)填塞溶洞空間，然后灌入漿液固化砂，所達(dá)到的目的和第一種方法相同，這種方法一般適用于6-10m高的且溶洞內(nèi)無(wú)填充物的溶洞;第三種為填充粘土和片石法，這種方法一般適用于鉆孔到達(dá)溶洞頂板造成泥漿流失，導(dǎo)致塌孔時(shí)，這種方法適用于6m以下溶洞，比較經(jīng)濟(jì)、方便、快捷;第四種方法為灌注低標(biāo)號(hào)混凝土法，對(duì)于較大溶洞，會(huì)出現(xiàn)填充片石、粘土仍然難以成孔或者水下灌注的混凝土被沖垮，此時(shí)可以選擇此種方法;第五種方法為鋼護(hù)筒跟進(jìn)法，這種方法一般適用于較大且情況比較復(fù)雜的溶洞，可以通過(guò)鋼護(hù)筒阻斷溶洞內(nèi)填充物或者水的流動(dòng)，同時(shí)可以根據(jù)溶洞的數(shù)量調(diào)整護(hù)筒的級(jí)數(shù)。

3 處置措施

對(duì)于樁基所處地區(qū)為灰?guī)r地區(qū)，巖溶發(fā)育，且樁基下伏多個(gè)溶洞，在這種情況下，一旦溶洞頂板被擊穿，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏漿、塌孔以及地面等災(zāi)害的發(fā)生，因此為了避免此類情況的發(fā)生，保證安全以及順利施工，在該工程中選用內(nèi)外鋼護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工，一面焊接高護(hù)筒，一面進(jìn)行沖孔，之后將鋼護(hù)筒壓到或者震動(dòng)到孔內(nèi)。

在施工時(shí)應(yīng)該注意以下兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題為鋼護(hù)筒的沉放過(guò)程，每層鋼護(hù)筒之間都要灌注混凝土漿液，以防止周圍土壓力造成縮孔、斷孔情況的發(fā)生，同時(shí)外層鋼護(hù)筒中的漿液可以提供水壓力，可以防止孔的坍塌。在遇到溶洞時(shí)，三層鋼護(hù)筒所起的作用分別是最外層的鋼護(hù)筒只在淺層，中間的鋼護(hù)筒到達(dá)溶洞頂板底部，最里面的鋼護(hù)筒穿透溶洞，依次向下進(jìn)行鉆孔。

同時(shí)也應(yīng)該注意內(nèi)層鋼護(hù)筒的沉放問(wèn)題，外層護(hù)筒下沉?xí)r先利用重力讓其下沉，之后再利用振捶將其振動(dòng)至指定位置，之后更換直徑為小直徑樁錘鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高。內(nèi)護(hù)筒沉放時(shí)用型鋼制作雙層定位架輔助定位，確保護(hù)筒垂直度，下放過(guò)程中分節(jié)下放，內(nèi)護(hù)筒懸吊在定位架上。

4 結(jié)論

對(duì)于樁基下伏多個(gè)溶洞的情況采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工，在工程上已經(jīng)取得了較大成功，極大程度的避免了塌孔、漏漿等問(wèn)題的發(fā)生。預(yù)注漿對(duì)于處理溶洞是一種常用的方法，可以用來(lái)預(yù)防多種問(wèn)題的發(fā)生，但是對(duì)于復(fù)雜溶洞，尤其是串珠狀溶洞，并不能徹底依賴，而且也不能徹底防止漏漿、塌孔等情況的發(fā)生。對(duì)于文中所述的灰?guī)r地區(qū)巖溶發(fā)育區(qū)相類似的地質(zhì)條件，采用內(nèi)外鋼護(hù)筒跟進(jìn)法和預(yù)注漿法，以及其他應(yīng)急手段，可以保證樁基順利施工并成孔。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊濟(jì)銘，張小勇，張福友，曾超峰，梅國(guó)雄.砂土中樁-土-承臺(tái)協(xié)同作用下樁基承載特性細(xì)觀研究[J].巖土力學(xué)，2020，41（07）：2271-2282.

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