巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)

張少波 胡長令

【摘要】為了解決巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的溶洞問題，本文通過分析工程地質(zhì)和水文條件，介紹了巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中溶洞處理技術(shù)。在鑒于巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜、溶洞分布廣泛等發(fā)展?fàn)顩r和由于溶洞對施工安全和工程質(zhì)量的重要影響，本文提出了溶洞頂板處理技術(shù)、溶洞填充處理技術(shù)和溶洞處理效果分析技術(shù)。研究結(jié)果表明，合理選擇溶洞處理技術(shù)能有效提高施工安全性和橋梁樁基穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】巖溶地區(qū)；橋梁樁基；溶洞處理

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.056

Urban Rail Transit in Karst Areas Karst Cave Treatment Technology in Bridge Pile Foundation Construction

ZHANG Shaobo， HU Changling

（Chengdu Hydropower Construction Engineering Co.， Ltd. of Sinohydro Bureau 7 Co.， Ltd.， Chengdu 611130， China）

Abstract： In order to solve the karst cave problem in the pile foundation construction of urban rail transit bridge in karst area， this paper introduces the karst cave treatment technology in the pile foundation construction of urban rail transit bridge in karst area by analyzing the engineering geological and hydrological conditions. In view of the complicated geology and wide distribution of karst caves in karst areas and the important influence of karst caves on construction safety and engineering quality， this paper puts forward the treatment technology of karst cave roof， filling treatment technology of karst caves and analysis technology of karst cave treatment effect. The research results show that reasonable selection of karst cave treatment technology can effectively improve construction safety and stability of bridge pile foundation.

Key words： karst areas； bridge pile foundation； karst cave treatment

0引言

巖溶地區(qū)是地下溶蝕作用發(fā)育的特殊地質(zhì)地貌，其廣泛分布于世界各地。隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，橋梁作為軌道交通的重要組成部分，其基礎(chǔ)施工面臨著巖溶地區(qū)特有的挑戰(zhàn)，尤其是溶洞問題。溶洞作為巖溶地區(qū)常見的地下空洞，對橋梁樁基的施工安全和穩(wěn)定性產(chǎn)生著重要影響。因此，針對巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)進(jìn)行研究和探討，對于保障施工質(zhì)量、提高工程安全性具有重要意義。本文旨在介紹巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)，為解決該類問題提供技術(shù)支持和參考。

1工程概況

本文以武漢市軌道交通16號線建設(shè)為例，探究巖溶地區(qū)橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)。16號線一期線路自南向北延伸，總長18.386 km，其中高架部分占15.156 km。在第三標(biāo)段工程中，涉及5個車站和8個區(qū)間，穿越馬影河、大軍山等地，線路經(jīng)過地勢起伏較大的清檀區(qū)間。根據(jù)地勘報告，起點至周家河站、周家河站、周家河站至職教園站、馬影河站至清江站、清江站、清江站至檀軍路站區(qū)間存在巖溶分布，其中部分樁基下方存在溶洞。

工程地質(zhì)和水文條件方面，整體地面高程范圍在17.8～ 52.8 m之間，地貌形態(tài)涵蓋剝蝕堆積壟崗區(qū)、堆積平原區(qū)、過渡區(qū)和剝蝕丘陵區(qū)。土層組成主要包括雜填土、素填土、第四系全新統(tǒng)沖積黏土和粉質(zhì)黏土，上更新統(tǒng)沖洪積黏土和粉質(zhì)黏土，下伏基巖為古新統(tǒng)—白堊系上統(tǒng)公安寨組泥質(zhì)粉砂巖和礫巖，以及三疊系大冶組、二疊系棲霞組和石炭系黃龍組的中分化灰?guī)r和含泥炭質(zhì)灰?guī)r。

2溶洞對橋梁樁基施工產(chǎn)生的影響以及施工問題

2.1溶洞對橋梁樁基的影響

在巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中，溶洞對施工產(chǎn)生的影響主要涵蓋以下幾個方面。首先，溶洞的存在使得地質(zhì)條件變得復(fù)雜，樁基施工時可能會遇到地下空洞、裂隙以及不規(guī)則的巖體，這些不均勻的地質(zhì)條件會影響樁身的承載能力和穩(wěn)定性，增加了施工風(fēng)險。其次，溶洞的發(fā)育可能導(dǎo)致地表或地下水體的變動，造成橋梁基礎(chǔ)在沉降、側(cè)移和傾斜等方面產(chǎn)生變形，進(jìn)而影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。特別是在長期濕潤的地區(qū)，溶洞內(nèi)部的水體可能對樁基施工產(chǎn)生干擾，可能引起涌水、沖刷或泥流現(xiàn)象，增加了施工的難度和風(fēng)險。

另外，巖溶地區(qū)開展施工建設(shè)時需高度重視對溶洞內(nèi)部樁基自身穩(wěn)定性的影響，避免產(chǎn)生不利影響。在施工過程中，可能會出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，主要原因是未對頂板位置進(jìn)行合理分析，導(dǎo)致孔內(nèi)漿液流失，產(chǎn)生孔內(nèi)外明顯的壓力差，進(jìn)而造成樁基受力不均的問題。另外，鉆孔作業(yè)也可能受到影響，因為溶洞洞壁可能受到外界影響而風(fēng)化，導(dǎo)致內(nèi)部軟硬程度偏差。在進(jìn)行鉆孔時，可能會遇到兩壁之間的偏差，導(dǎo)致鉆孔工作傾斜，增加施工的復(fù)雜性。

2.2施工問題

在巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工過程中，存在一些特殊的施工問題需要克服。首先，溶洞的位置和分布通常并不明確，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察和探測。這要求施工單位采用合適的地質(zhì)勘察方法和探測技術(shù)，以確保準(zhǔn)確識別和定位溶洞，避免施工中的不確定性和風(fēng)險。其次，針對不同類型的溶洞，需要采取相應(yīng)的處理措施。對于較大的空洞和裂隙，可能需要進(jìn)行填充或加固處理，以提高樁基的穩(wěn)定性。對于溶洞中的水體，需要進(jìn)行有效的排水和防水處理，以確保施工現(xiàn)場的干燥和安全。同時，為了保護(hù)地下水資源和地質(zhì)穩(wěn)定性，施工單位應(yīng)嚴(yán)格遵守環(huán)境保護(hù)規(guī)定，確保施工過程不會對周圍環(huán)境和地質(zhì)條件造成進(jìn)一步破壞。在施工過程中，需要加強監(jiān)測和質(zhì)量控制，對溶洞處理效果進(jìn)行實時監(jiān)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施，確保施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的保障。

3巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中溶洞處理技術(shù)

3.1溶洞頂板處理技術(shù)

溶洞頂板處理是巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的重要環(huán)節(jié)。首先，對于較大的溶洞，需要采取防護(hù)措施，如設(shè)置頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)，以確保洞頂?shù)姆€(wěn)定性。其次，對于小型溶洞，可以采用鉆孔注漿或灌漿處理，將漿液注入洞內(nèi)，填充空洞并加固巖體，從而增強洞頂?shù)某休d能力。同時，需結(jié)合溶洞頂板的具體情況，采取不同的處理方法，確保施工過程中洞頂?shù)陌踩€(wěn)定。

例如，在武漢市軌道交通16號線建設(shè)中，采取對溶洞頂板進(jìn)行擊穿的方法，可以有效保護(hù)橋梁樁基的穩(wěn)定性和安全性。為確保施工質(zhì)量，可利用先進(jìn)的測量工具進(jìn)行溶洞周圍固定鋼架的準(zhǔn)確定位，采用預(yù)制埋設(shè)的方式提升其穩(wěn)定程度。通過鉆樁機在溶洞頂板進(jìn)行鉆孔工作，使用低垂密機技術(shù)進(jìn)行操作，實現(xiàn)溶洞頂板的擊穿。在施工過程中需密切關(guān)注泥漿液面變化，若出現(xiàn)滲漏問題，及時監(jiān)測地面裂縫，必要時撤離施工人員以確保安全。對于下沉情況，先保證周圍地面穩(wěn)固，按照施工設(shè)計方案有序進(jìn)行工作，使用樁錘、剎車推動擴(kuò)孔工作，并通過探孔管控施工情況，確保鉆孔質(zhì)量得到保障。

3.2溶洞填充處理技術(shù)

溶洞填充處理是巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的關(guān)鍵措施。針對較大的溶洞空洞，可以采用填充劑充填的方法，如水泥砂漿、泡沫混凝土等填充材料，將空洞填滿，增加地基的承載能力和穩(wěn)定性。對于較小的裂隙或孔洞，可以采用高壓注漿技術(shù)，將漿液注入其中，加固巖體并填充空隙，從而提高樁基的穩(wěn)定性和承載能力。此外，填充處理過程中要注意填充材料的選擇和施工質(zhì)量的控制，確保填充效果達(dá)到預(yù)期要求。

例如，在武漢市軌道交通16號線建設(shè)中采用了溶洞填充處理技術(shù)。施工步驟包括測量護(hù)筒尺寸，進(jìn)行開孔與護(hù)筒工作，然后進(jìn)行溶洞填充。溶洞被擊穿后，需要保證鉆機到達(dá)孔內(nèi)，將黏土和混凝土等填充材料注入，通過錘擊和擠壓確?；靥畈牧系拿軐嵭浴Ｌ畛渫瓿珊箪o置24小時，以確保施工質(zhì)量。鉆孔工作過程中，可加強泥漿的比重，通過黏土封堵孔內(nèi)位置，若效果不理想，可采用其他填充材料處理。這些嚴(yán)謹(jǐn)施工步驟保證了溶洞填充的可靠性和穩(wěn)定性，為樁基提供了堅實的支撐。

3.3溶洞處理效果分析技術(shù)

在巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中，溶洞處理效果分析技術(shù)至關(guān)重要。通過使用地質(zhì)雷達(dá)、聲波測試儀等先進(jìn)設(shè)備，對填充處理后的溶洞進(jìn)行全面檢測和評估。利用地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)和施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析填充效果是否達(dá)到設(shè)計要求，檢查是否存在漏漿、空洞或松散層等問題。例如，在武漢市軌道交通16號線建設(shè)中，通過地質(zhì)雷達(dá)掃描和聲波測試，評估溶洞填充體的穩(wěn)定性和密實程度。如果發(fā)現(xiàn)問題，如漏漿或空洞，施工團(tuán)隊及時調(diào)整施工方案，采取修復(fù)措施，確保溶洞處理效果符合要求。

溶洞處理效果分析技術(shù)為橋梁樁基施工提供了重要的參考依據(jù)。通過及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，可以確保溶洞處理后的填充體具有高密實度和穩(wěn)定性，提供堅實的基礎(chǔ)支撐。這對于保障橋梁的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，在巖溶地區(qū)的城市軌道交通工程中，溶洞處理效果分析技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的，它能夠幫助施工團(tuán)隊全面了解填充效果，做出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，確保橋梁的施工質(zhì)量和工程進(jìn)展。

4溶洞處理過程的質(zhì)量控制要點

在巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中，溶洞處理過程的質(zhì)量控制是確保工程安全和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。首先，在處理較小的溶洞時，采用打孔的方式對頂板進(jìn)行處理，需要注意泥漿的損失情況，并及時進(jìn)行補充，以保證鉆進(jìn)作業(yè)的順利進(jìn)行。對于高度較高的溶洞，除了進(jìn)行類似小溶洞的鉆孔工作外，還需要在鉆孔后安裝鋼護(hù)筒，并對溶洞內(nèi)部進(jìn)行封堵，以增強處理效果。而對于深度較大的溶洞，需要采用超前地質(zhì)鉆探等技術(shù)，對溶洞內(nèi)部的連通性進(jìn)行考慮，確保鉆孔施工不會影響溶洞穩(wěn)定性。

在整個溶洞處理過程中，需要對周圍地質(zhì)情況進(jìn)行仔細(xì)觀察，特別是地下水和巖層滲漿情況。通過分析并采取相應(yīng)的處理措施，防止出現(xiàn)塌方等不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外，對于樁基內(nèi)部孔洞，需要進(jìn)行詳細(xì)處理，尤其是在深度較大的溶洞，對鋼護(hù)筒的下放要密切關(guān)注，以保障橋梁樁基的穩(wěn)定性和安全性。

同時，在填充過程中，需要選擇合適的填充材料，并嚴(yán)格控制施工參數(shù)，確保填充材料充實密實，避免出現(xiàn)空洞和松散層。監(jiān)測與調(diào)整是質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，通過地質(zhì)雷達(dá)、聲波測試儀等技術(shù)手段，實時監(jiān)測填充體的變形和密實度。如發(fā)現(xiàn)問題，及時調(diào)整施工方案，采取修復(fù)措施，確保填充效果符合要求。最后，為了保障橋梁樁基的穩(wěn)定性，填充完成后需要給予一定的靜置時間，讓填充體充分固結(jié)和穩(wěn)定。

5結(jié)束語

在巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中，溶洞處理技術(shù)的應(yīng)用對保障工程的安全和穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過對溶洞頂板的精確處理和填充工作，確保樁基在復(fù)雜地質(zhì)條件下的承載能力和穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提升。在處理過程中，合理選擇填充材料并嚴(yán)格控制施工參數(shù)，如注漿流量、壓力和速度等，是確保填充效果良好的關(guān)鍵。通過先進(jìn)的地質(zhì)雷達(dá)、聲波測試儀等設(shè)備進(jìn)行溶洞處理效果的定量評估和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中可能出現(xiàn)的問題，保障工程質(zhì)量的穩(wěn)步推進(jìn)。此外，合理安排施工順序和加強安全防護(hù)，也是保障溶洞處理工程成功的重要措施。通過不斷優(yōu)化和實踐，巖溶地區(qū)城市軌道交通橋梁樁基施工中的溶洞處理技術(shù)將為城市軌道交通建設(shè)提供更加可靠和安全的基礎(chǔ)。

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【作者簡介】

張少波，男，1986年出生，國家二級注冊建造師，研究方向為工程施工技術(shù)管理。

（編輯：謝飛燕）