公路桥梁桩基溶洞处理的技术分析

关键词：公路桥梁；桩基溶洞；防治技术措施 

　　工程概况 

　　该段高速公路全长33.066km，路基宽33.5m，许多桥梁均通过岩溶区。施工项目第15合同段处于石灰岩地区， 桥位地层由第四系冲积层及海陆交互沉积层、下石炭统灰层、炭质灰岩、粉砂岩及其风化层组成。沉积层主要由亚粘土、粗细砂、淤泥质粘土、砾砂等组成，基底岩石绝大部分为灰岩，仅局部为粉砂岩，岩面略有起伏，灰岩分布区岩溶发育。桥梁桩基设计大部分为嵌岩桩，钻孔资料显示本标段桥位大部分处隐伏岩溶分布区，土洞、溶洞发育，溶土洞多达102个，洞大小不一，洞高约0.2～8.0m。由于工程地质勘察无法做到一桩一孔，为此，我们进行地质勘察补钻后，依据变化的施工实际资料，按桩基溶洞处理原则采取相应防治措施。 

　　1、溶洞地质桩基的施工方法 

　　1.1常规成孔法：若溶洞内充填物为可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，可不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工，可以采用冲击钻成孔。 

　　1.2片石粘土筑壁法。溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采有片石加粘土（按1：1体积比）回填冲击，使其形成泥石护壁。青绥特大桥、军营跨线桥以及K97+069通道桥大部分桩基是采取这种方法成孔的，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护简必须穿透砂砾及卵石层等透水层，沉放在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水引起水头高度急剧下降而造成的坍孔。 

　　1.3钢护筒跟进法。溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。该方法就是一边冲孔，一边接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，用以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。在距孔口4～5m的位置设一个导向用的环形钢筋，内径也是大于钢护筒外径10mm左右，锚固在砼护壁上，钢护筒沿这两个定向装置下滑。 

　　2、坍孔 

　　2.1 预防坍孔的方法：（1） 在砂层较厚的情况下，分段采用回填片石粘土方式冲砸固壁，粘土与片石比例为6：4，冲砸过程中，不循环泥浆，采用0.8m小冲程轻击慢锤进行施工，以减少对砂层扰动，使砂层形成一层坚韧的护壁，这种方法对砂层较厚的溶洞桩基预防坍孔比较有效。青绥特大桥18#～27#墩部分桩基都采用了以上方法进行护壁，即使溶洞出现漏水现象，在回填片石粘土反复冲击反复漏水的情况下，仍可有效防止坍孔现象。（2）采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒打设至亚粘土层上，再继续冲击成孔，也可避免坍孔。 

　　2.2 坍孔的处理方法：（1）当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔。（2）当成孔深度较大时，可将钢护筒一直打设至坍孔的嗽叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。 

　　2.3 卡钻的原因和处理方法：（1）冲击钻刃脚磨钝、孔径变小，造成卡钻。应经常对冲击钻进行补刃。（2）孔不圆，形成梅花孔。最好用6刃和4刃钻头打圆孔，不用一字钻。（3）钻头在冲击填充的片石时，迸起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下。可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头的石碴松动再提出。（4）钻头冲破溶洞顶板，掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸顶板岩。一般用药量为300 -500g即可，一次不行可反复几次。 

　　3、桩基溶洞处理防治技术措施 

　　3.1 防止卡锤、掉钻措施：根据地质情况，不管溶洞上部采用人工挖孔还是冲击钻成孔，常规处理时，溶洞顶面以上部位的孔径按设计桩径加大20cm左右，冲孔时采用导向圈。钻至溶洞顶板岩层时，及时检测剩余厚度，不断补充片石等。 

　　3.2漏水、漏浆处理措施：漏浆严重时，采用片石加粘土、水泥回填，再冲击开孔，或用钢护筒法。采用钢护筒方案发生漏浆情况，则复打比上层钢护筒直径小的钢护筒，抛适量片石、粘土，用冲锤密击封堵钢护筒脚，以达到堵漏目的。为保证堵漏目的实现，采用注浆法施工。 

　　（1）用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.5～1.0MPa范围，具体压力值由现场试验确定。速度为15～2OL/min，其目的是使浆液渗透到填充物内（包含灌入的砂或碎石），然后固结，渗透最小直径定为3.0m，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插到填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，应使渗透半径控制在允许范围内。 

　　（2）单花管注浆，管头花管段长度为100cm，孔眼直径和间距根据现场试孔后确定，注浆管外径为70mm，比钢套管内径要小。注浆时，通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间，压入量根据渗透半径、固结体积计算。 

　　（3）为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂子（或碎石）初步胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。 

　　3.3漏混凝土的预防：我们在施工中，溶洞顶板冲透并在洞内形成封闭护壁后，再抛填粘土、片石、水泥等充填物，并超过溶洞顶板高度，进行复打，重新冲击形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。影响全岩面判定的因素较多，而现有的桩基技术规范、规程等均未列出统一的判定标准，受地质条件复杂的影响，全岩面的判断往往意见不一，成为质量控制的一大难题。实际施工中，根据岩溶地区地质条件的特殊性、复杂性及工程特点，经过试桩检验，主要从4个方面来进行全岩面的综合判断。第一，以桩孔实际见岩高程时算起，至少进尺50cm后，可申报全岩面检验，超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只作为参考。第二，查阅机台施工记录，可将基岩进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度。第三，可观察井口钢丝绳的摆动情况，锤头触岩面时会出现轻微反弹。第四，使用细目筛网捞取岩渣，岩屑含量50%～70%，且含泥、含砂量小于4%时，认为入岩。 

　　4、结语 

　　在溶洞地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得尤为重要。工程经质量监测部门检测，桩基检测合格率达100%。溶洞处理取得了较好的质量效果，这也进一步证明了桩基施工中溶洞处治工艺的实用性。 

　　参考文献： 

　　[1] 郦华伟；王国建；潘益民；；诸永高速公路浦阳东江大桥桩基础施工溶洞处理技术[J]；公路交通技术；2010年01期 

　　[2] 张景华；；牛角坪隧道左线溶洞处理施工[J]；铁道建筑技术；2009年11期