溶洞樁基礎(chǔ)施工方案探討

林文良

摘 要：目前，在橋梁建設(shè)中，溶洞樁基礎(chǔ)施工有著施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、樁基礎(chǔ)質(zhì)量難以保證等特點(diǎn)。本文結(jié)合英德市省道S292線延長(zhǎng)線一級(jí)公路新建工程第三合同段溶洞樁基礎(chǔ)工作，抓住溶洞樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量重點(diǎn)，并對(duì)行業(yè)內(nèi)進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化溶洞樁基礎(chǔ)施工方案。

關(guān)鍵詞：溶洞;樁基礎(chǔ);橋梁工程

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

現(xiàn)代公路橋梁施工中經(jīng)常碰到溶洞現(xiàn)象，有的溶洞較小或者位置較深，對(duì)橋梁影響不大，但是有小的溶洞剛好處于樁位附近，對(duì)施工影響較大，下放樁基鋼筋籠或者灌注混凝土?xí)r，鋼筋籠和砼消失不見(jiàn)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致樁身傾斜，對(duì)橋梁造成巨大安全隱患。因此，研究探討如何處理溶洞樁基礎(chǔ)對(duì)橋梁施工重要意義。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

英德市省道S292線延長(zhǎng)線一級(jí)公路新建工程位于粵北地區(qū)英德市西南部，是溝通英德市新城區(qū)北江東西兩岸第三條過(guò)江通道。路線全長(zhǎng)14.036 km。采用一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h。特大橋采用分離式斷面，全寬37 m。本合同段里程樁號(hào)為K10+400.0～K14+036.433，全長(zhǎng)3.636 km，其中路基段長(zhǎng)度為1 819 m，橋梁長(zhǎng)度為1 817 m，共6座橋梁，包括北江四橋、塘寮中橋、袁屋中橋、許屋村中橋、東屋村中橋、莫瑞村中橋。本項(xiàng)目樁基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁，按端承樁設(shè)計(jì)。

1.2 水文信息

（1）地表水。北江四橋橋址處江面寬約800 m，主墩區(qū)域常水位水深在8～11 m范圍，其余墩位水深在6～10 m范圍。（2）地下水。橋址區(qū)地下水主要為孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水。

1.3 地質(zhì)情況

（1）陸上樁基地質(zhì)情況。1）覆蓋層：覆蓋層主要由粉質(zhì)黏土以及軟石土層組成，兩者總厚度在25～31 m，其中粉質(zhì)黏土層厚度在13 m左右，其可塑性較高，粘性較好。軟石土層厚度11 m左右。2）基巖：施工區(qū)域的基巖主要為灰?guī)r，巖質(zhì)脆硬，裂隙較發(fā)育;區(qū)域內(nèi)的溶蝕作用較強(qiáng)，溶溝、溶槽發(fā)育，基巖面呈現(xiàn)出較大的起伏，巖溶的深度變化也較大。溶洞多為1～5層不等，部分溶洞可能會(huì)在地質(zhì)影響下，呈現(xiàn)出串珠狀。巖溶主要可以分為兩種，分別為無(wú)填充以及全填充，大部分填充物為卵石以及砂礫。3）該地層成樁常見(jiàn)問(wèn)題：在施工的過(guò)程中，覆蓋層可能會(huì)由于人為因素的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題，在整個(gè)鉆進(jìn)的過(guò)程中，也有可能在塌孔的影響下，出現(xiàn)埋鉆以及卡鉆等情形，影響工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。

（2）水中樁基地質(zhì)情況。1）水深：常水位下12～14主墩水深8～11 m范圍，其余墩水深在6～10 m范圍。覆蓋層：經(jīng)由檢測(cè)之后，其地質(zhì)中的覆蓋層，厚度約13 m，主要由砂以及粉質(zhì)黏土組成。2）基巖：基巖部分主要由灰?guī)r組成裂隙較發(fā)育;基巖面呈現(xiàn)出較大的起伏狀態(tài)，巖溶的埋藏深度也呈現(xiàn)出較大的浮動(dòng)形式。在進(jìn)行施工的過(guò)程中，需要尤為注意這一問(wèn)題。3）該地層水中樁成樁常見(jiàn)問(wèn)題：如若溶洞出現(xiàn)漏漿問(wèn)題，就會(huì)直接導(dǎo)致覆蓋層出現(xiàn)坍塌問(wèn)題，最終引發(fā)平臺(tái)垮塌等事故。

2 溶洞樁基施工事故及危害

在溶洞樁基施工的過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)榭陀^因素的影響或者人為因素的影響，引發(fā)各類施工事故，導(dǎo)致施工作業(yè)無(wú)法順利進(jìn)行，面對(duì)這些施工事故以及危害，需要秉承預(yù)防為主、補(bǔ)救為輔的理念展開(kāi)施工。在溶洞樁基施工的過(guò)程中，施工事故及其造成的各類危害主要如下：

（1）卡錘：在施工過(guò)程中，卡錘問(wèn)題主要在于對(duì)并未事先對(duì)溶洞分布情況進(jìn)行了解，在作業(yè)過(guò)程中，錘頭沖破溶洞頂板巖石時(shí)，錘頭出現(xiàn)傾斜。（2）斜孔偏孔：在穿越溶洞的過(guò)程中，洞頂以及洞底的巖層分布不均，在進(jìn)行沖孔施工時(shí)，便可能會(huì)出現(xiàn)斜孔偏孔。（3）塌孔：當(dāng)遇溶洞、溶穴、溶槽，孔內(nèi)水頭突然損失，覆蓋層失穩(wěn)容易造成塌孔。（4）漏漿：在沖孔通過(guò)強(qiáng)透水性底層時(shí)，如若遭遇熔巖全風(fēng)化層，礫石之間的空隙較多，整個(gè)孔壁密實(shí)度不夠;在沖孔時(shí)，部分溶洞未填充、溶穴、溶槽等。施工到溶洞或裂隙處。（5）埋錘：埋錘問(wèn)題主要呈現(xiàn)為兩種情況：一種是沉渣埋錘;另一種是塌孔埋錘。沉渣埋錘的主要原因是錘頭在孔底停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致埋錘;塌孔埋錘則是在施工的過(guò)程中，工作人員需要在發(fā)現(xiàn)漏漿的第一時(shí)間，將沖錘提至孔外，如若并未第一時(shí)間將其提出，由于漏漿而出現(xiàn)塌孔問(wèn)題時(shí)，錘頭便會(huì)被埋在孔中。

為了徹底消除溶洞樁基施工過(guò)程中的安全事故與質(zhì)量隱患，保證全橋的總體工期計(jì)劃，使得施工能夠安全順利進(jìn)行，溶洞處理務(wù)必謹(jǐn)慎。結(jié)合同類型溶洞處理的成功案例，針對(duì)本工程地質(zhì)情況制定對(duì)應(yīng)的樁基溶洞處理方案。

3 樁基溶洞處理的總體原則

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及溶洞大小差異，全橋溶洞樁基分水中樁基、大站岸側(cè)北江大堤兩側(cè)樁基和引橋陸地及中橋樁基三種形式，在不同的環(huán)境條件下，選用的樁基處理方法也存在一定的差異性。

水中墩所處位置的地層覆蓋層主要由中砂層以及卵石土層組成，整個(gè)覆蓋層的透水性較強(qiáng)，自穩(wěn)定性相對(duì)較差，在鉆進(jìn)的過(guò)程中，如若出現(xiàn)溶洞漏漿，便很容易引發(fā)覆蓋層坍塌問(wèn)題?？紤]到這一問(wèn)題，需采取如下處理措施。

4 溶洞處理工藝介紹

在溶洞處理施工的過(guò)程中，面對(duì)各類問(wèn)題以及施工事故，需要通過(guò)切實(shí)有效的施工處理方法對(duì)其進(jìn)行處理，解決各類事故以及問(wèn)題所造成的損失，保障整個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施，并確保最終的施工質(zhì)量能夠滿足工程項(xiàng)目的質(zhì)量需求。

4.1 鋼護(hù)筒護(hù)壁法

水中墩所處位置的覆蓋層主要由中砂層以及卵石頭層逐層，其覆蓋層的穩(wěn)定性較差，在施工的過(guò)程中，如若溶洞漏漿，便會(huì)導(dǎo)致覆蓋層坍塌。通過(guò)鋼護(hù)筒支持，能夠進(jìn)一步提高鉆孔過(guò)程中覆蓋層自身的穩(wěn)定性，以順利成孔。

北江大堤為重要的防洪結(jié)構(gòu)物，為確保施工過(guò)程中大堤的安全，避免樁基施工對(duì)大堤的不利影響，河堤兩側(cè)橋墩樁基施工采用鋼護(hù)筒穿過(guò)覆蓋層。

在鉆入前，需要打入外層護(hù)筒，鉆孔深度在巖面以上2 m，套內(nèi)層護(hù)筒至基巖面，確定位置后，對(duì)空隙進(jìn)行填充，而后繼續(xù)鉆進(jìn)。

外層護(hù)筒以實(shí)際打入長(zhǎng)度計(jì)，內(nèi)層護(hù)筒長(zhǎng)度取平臺(tái)面至基巖面之間的高差值。

4.2 回填處理法

面對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生的漏漿問(wèn)題，可以通過(guò)回填的方式，按照4∶6～5∶5的比例回填片石與黃泥。對(duì)于部分由于巖層裂縫引發(fā)的漏漿問(wèn)題，則需要額外拋填袋裝水泥，單次投入3～5 t左右。

完成回填后，使用鉆機(jī)進(jìn)行反復(fù)沖擊，以保障黃泥以及片石能夠充分的填充到裂縫當(dāng)中。通過(guò)反復(fù)沖擊，讓片石攜帶黃泥向裂隙排擠。

4.3 溶洞孔內(nèi)靜壓注漿

靜壓注漿作業(yè)需要采用套管法，從上而下進(jìn)行分段注漿作業(yè)，采用Φ146 mm套管，穿越整個(gè)覆蓋層并抵達(dá)巖面，而后采用Φ127 mm套管進(jìn)行鉆孔作業(yè)，深入到最底層溶洞，確認(rèn)套管到位后，便開(kāi)始?jí)簼{作業(yè)。注漿的濃度要越來(lái)越濃，注漿的壓力要控制在0.5～1.5 MPa，注漿的過(guò)程中，需要緩慢均勻降低注漿速度。

4.4 溶洞孔內(nèi)壓砼（根據(jù)溶洞規(guī)模按需采用）

溶洞灌注的混凝土砼強(qiáng)度為C20，以試驗(yàn)室試配的配合比為準(zhǔn)，配備好施工所需的輸送泵、水泥罐車等施工設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的孔位初步施工放樣。布置2～3個(gè)孔作為灌注孔，灌注孔需要沿著樁基護(hù)筒內(nèi)側(cè)3 cm范圍進(jìn)行布置，并且要保障每個(gè)孔呈現(xiàn)中心對(duì)稱狀態(tài)。在灌注的過(guò)程中，相對(duì)單個(gè)孔泵送砼，另外幾個(gè)孔則用于排水排氣等，在完成第一個(gè)孔的灌注后，再利用其他幾個(gè)孔，進(jìn)行補(bǔ)灌作業(yè)。

灌漿標(biāo)準(zhǔn)為基巖巖溶、溶洞灌漿孔泵送壓力約10～15 MPa，達(dá)15 MPa時(shí)可終止灌注;砼灌注量明顯減少，或不大于0.05 m3/min。

4.5 雙液旋噴注漿（根據(jù)溶洞規(guī)模按需采用）

該種方法需要利用水泥凈漿與水玻璃混合液展開(kāi)作業(yè)，從下至上進(jìn)行旋噴注漿作業(yè)。通過(guò)該種方式，讓空洞充填水泥漿固結(jié)體。

4.6 覆蓋層帷幕注漿（根據(jù)溶洞規(guī)模按需采用）

該種方法需要利用單管旋噴注漿進(jìn)行施工。在成孔后，工作人員需要將特制的單管下放到孔底。而后利用高壓脈沖，將水泥漿液噴出，形成高壓射流。而后，將旋噴樁順樁軸進(jìn)行膠結(jié)，形成樁軸帷幕。

5 結(jié)語(yǔ)

以收集、整理溶洞樁基礎(chǔ)施工工藝為基礎(chǔ)，根據(jù)溶洞情況的不同、樁基礎(chǔ)所處環(huán)境的不同進(jìn)行分析，最終確定溶洞處理原則，用于指導(dǎo)實(shí)際施工，并在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)，確保成孔及清孔質(zhì)量，從而有效的控制了樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。通過(guò)英德市省道S292線延長(zhǎng)線一級(jí)公路新建工程第三合同段溶洞樁基礎(chǔ)施工，進(jìn)行研究及施工實(shí)踐，取得良好的成績(jī)，北江四橋全部200根樁基已完成檢測(cè)，均為Ⅰ類樁。

參考文獻(xiàn)：

[1]李純澎.喀斯特地貌地區(qū)中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用探究[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（4）：180-181.

[2]夏承明，馮忠居，袁川峰，等.高壓旋噴帷幕注漿預(yù)加固法在超大型巖溶區(qū)樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用[J].公路，2020（7）：98-103.

[3]董藝.巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工處理措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（21）：204-205.

[4]程文才.廣珠鐵路巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].鐵道勘察，2012（4）：81-84.