摘要:在岩溶地区桩基施工是工程施工的关键,桩基施工的顺利与否,往往决定了工程的工期和成本。本文以广珠铁路官抱公路特大桥为例,对不同熔岩地区冲孔钻灌注桩的施工经验进行了总结。 
关键词:桩基施工;溶洞;地质勘测;钢护筒;袖阀管 
  一、工程概况 
  
广珠铁路官抱公路特大桥位于佛山市,属亚热带季风性湿润气候区,气候温和,雨量充足。大桥全长916.22m,全桥共228根钻孔灌注桩。本区属平原微丘区,海拔4.1~5.6m之间,沿线沟渠鱼塘多,地下水丰富。地质层情况分别为粘土、粉中粗砂、细圆砾土、泥质灰岩、灰岩等。 
  二、地质勘测 
  钻孔灌注桩施工前,根据超前地质勘测法准确了解溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶洞顶板以上地质情况,溶洞顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物、形状等,为采取稳妥的措施,保证施工的顺利进行是十分重要的。 
  三、施工处理方法 
  根据溶洞顶层的覆盖层厚度、溶洞顶板岩层的厚度、溶洞的高度、洞内充填物情况、是否漏水、洞体是否相互连通、周围钻探资料反映的地质情况及对钻探资料归纳总结、分析后采用的几种处理方法: 
  3.1 钢护筒全程跟进法 
  溶洞高度在5m以上或累加5m以上,覆盖层不稳定,砂层很厚,溶洞顶板岩层厚度小于2m,无填充或半填充全漏水,洞体连通好,且溶洞位置离地面较浅,采用灌注低标号水泥砂浆。 
  3.2袖阀管注水泥浆法 
  溶洞高度在5m以上或累加5m以上,覆盖层不稳定,砂层很厚,溶洞顶板岩层厚度小于2m,无填充或半填充全漏水,洞体连通好,且溶洞位置离地面很深,采用灌注水泥浆法。 
  四、方案实施 
  4.1 钢护筒全程跟进法工艺过程 
  官抱大桥22#-1、23#-5等桩基,溶洞较大,洞内无填充物,漏水很严重,采取片石加粘土反复挤密,仍然无法形成泥石护壁,最终采用钢护筒全程跟进法取得了一定效果,现已顺利施工完21#、22# 桥墩的桩基础。 
  钢护筒全程跟进法就是一边冲孔,一边接高钢护筒,直至把钢护筒下沉岩面,将其震动到溶洞底板,用以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。 
  桩径1.0m的,采用厚度为0.8cm到1.1cm的钢板卷制成直径为1.15m的钢护筒。每节长度为1.5m,每三节连在一起,单个长度为4.5m,接缝采用满缝焊接,并在其四周均匀布置四块铁板(10cm*20cm)以加固钢护筒焊缝强度。 
  沉放钢护筒前先用直径为1.2m桩基锤成孔至溶洞顶板以上3.0m左右,并采用高密度泥浆护壁,然后采用60kw以上的振动锤和25T以上的吊机配合震打钢护筒至溶洞底板。钢护筒下沉到设计位置以后,则换用1.0m的桩基锤继续冲打,直至桩基设计标高。 
  4.2袖阀管注水泥浆法 
  对于官抱公路特大桥26#-10等桩基,溶洞高度达11m的大溶洞,洞内半填充,填充物为流塑状黄色粘土,全漏水,覆盖层及其不稳定,砂层厚度达30m之多。桩基施工过程中极易出现急骤漏浆、塌孔、地陷等工程事故,甚至危及施工人员的安全,故先对覆盖砂层进行袖阀管注水泥浆加固,使其砂层成为一个整体,不会出现突然塌孔。再对其溶洞腔进行灌注水泥砂浆填充密实,使充填物能够与周围环境固结成为一个整体,且具有一定得强度,使其不再发育,以保证后续施工安全顺利进行,确保地基的稳定性。 
  4.2.1 袖阀管注水泥浆 
  4.2.1.1 袖阀管注浆设计参数 
  (1)钻孔布置:2m*2m正方形布置 
  (2)钻孔直径:91mm~110mm 
  (3)注浆范围:砂层分布区 
  (4)注浆段分段长度:1.0m~2.0m 
  (5)注浆设备:袖阀管、搅拌机、BWS-200/10注浆机 
  (6)注浆配合比:水泥:水=1:1(根据注浆情况适当调整) 
  (7)注浆压力:0.3Mpa~0.9Mpa 
  (8)注浆结束标准:在注浆压力下,灌入量<1L~2L/min 稳压10分钟。 
  4.2.1.2袖阀管施工工艺 
  袖阀管施工工艺是目前比较先进的注浆工艺,其适应性强,对砂层、粉土、淤泥层等均能达到较好的注浆加固效果。能进行定深、定量、分序、分段间歇、重复注浆,集中了劈裂注浆法、压密注浆法与渗入注浆法的优点。袖阀管注浆使用的注浆工具为袖阀管,袖阀管内径为50mm~60mm,一次性使用的塑料管,由两部分组成,注浆段位带射浆孔的花管,注浆段以上为实管。花管每隔33cm钻一组蛇浆孔,射浆孔成梅花形布置,其外为5cm~8cm的橡皮袖阀包裹。基本施工工序为泥浆护壁成孔,浇注封壳料,下袖阀管及圆管止浆,注浆等步骤。 
  4.3 常规处理溶洞法 
  对于官抱公路特大桥,21#-1、21#-5 等桩基,覆盖层较稳定,溶洞内半填充或全填充,溶洞高度不太大,单层溶洞在3m以内,多层溶洞累加不超过5m,但存在严重漏水,故采用常规处理方法。常规处理溶洞法分:片石粘土筑壁法和水泥浆筑壁法。 
  4.3.1 片石粘土筑壁法 
  冲孔桩基按设计桩径冲孔至溶洞位置,发现漏浆时,及时用粘土加片石(按2:1的体积比)回填冲击,边回填边冲击,反复在溶洞处,每冲进1.0m左右,就投入足够的片石、粘土,粘土和片石挤密填筑溶洞,形成坚实的护壁,使其溶洞不再漏浆为止。 
  4.3.2 水泥浆筑壁法 
  此法类似于片石粘土筑壁法,对于采用片石粘土筑壁反复多次,还是出现回填后不漏浆,重新冲孔又开始漏浆,则采用水泥浆筑壁法。用冲击桩基冲到溶洞位置,反复漏浆,则回填足够的粘土和少量的片石再加入整包的水泥,一般每次投放0.5吨左右,每次回填2m~4m,再用冲击锤充分搅拌形成水泥浆,重复几次,然后回填2m~4m的粘土,取出冲击锤,等待24小时,待水泥浆达到一定强度,再进行冲孔,一般会取得良好的效果。如还是漏浆,再重复回填,使其不再漏浆,穿过溶洞底板达到设计标高为止。 
  五、结语 
  1. 广珠铁路二标段官抱公路特大桥溶洞桩基成孔施工方法,是经过一段时间不断总结,不断翻阅大量资料和现场试验等摸索总结出来的,施工伊始,由于对桩位处溶洞大小估计不足,备用的片石,粘土及水泥数量不够,打穿溶洞后,补浆和回填不及时,和对施工方法选择不得当,造成了两次地面塌陷。经过两个月才处理完成,因此岩溶地区成孔预防措施和施工方法的选择非常重要。 
  2.在岩溶地区桩基施工是工程施工的关键,桩基施工的顺利与否,往往决定了工程的工期和成本,若出现问题,对工期和成本的影响更是难以估量。在施工过程中,我们运用上述溶洞的处理方法,基本实现了小溶洞不塌陷,大溶洞少塌陷,比较顺利、安全的完成了溶洞地区冲击钻灌注桩的桩基基础施工。 
  3. 由于溶洞桩基施工具有不可预见性、复杂性、危险性,施工前应认真仔细阅读施工图纸及勘察资料等有关文件,弄清桩基溶洞的地质情况,为确定施工方案提供依据。 
  4. 根据地质资料,制定详细的施工方案,做好逐桩技术交底。遇见各类异常问题时能够及时做出处理,确保工程进度、质量和施工安全。 
  参考文献: 
  [1]湖南交通科技.2002年第一期《岩溶地基处理方法》 
  [2]交通世界.2004年第5期《岩溶地区地基处理及桩基施工技术》 
  [3]岩土注浆理论与工程实例. 北京 .科学出版社 .2001 
  [4]建筑地基处理技术规范 . 中国建筑工业出版社 . 2003 
  [5]铁路特殊路基设计规范 . TB 10035-2002 
  [6]实用桩基工程手册. 北京. 中国建筑工业出版社 . 2003