橋梁樁基基礎施工在溶巖洞地區的應用

摘要:在我國很多地區存在著各種各樣的溶巖洞，給橋梁施工帶來了各種問題。如何處理好在這些地區施工中所遇到的問題就成了橋梁施工中的重點和難點，本文主要探討在這些地區施工應該注意的問題以及解決的方法。

關鍵詞:樁基礎 橋施工 溶巖洞

1 樁基礎

樁基礎是一種基礎類型，主要用于地質條件較差或者建筑要求較高的情況。按照基礎的受力原理大致可分為摩擦樁和承載樁。

1.1 摩擦樁:系利用地層與基樁的摩擦力來承載構造物并可分為壓力樁及拉力樁，大致用于地層無堅硬之承載層或承載層較深。

1.2 端承樁:系使基樁座落于承載層上(巖盤上)使可以承載構造物。

按照施工方式可分為預制樁和灌注樁。

1.2.1 預制樁:通過打樁機將預置的鋼筋混凝土樁打入地下。優點是材料省，強度高，適用于較高要求的建筑，缺點是施工難度高，受機械數量限制施工時間長。

1.2.2 灌注樁:首先在施工場地上鉆孔，當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。優點是施工難度低，尤其是人工挖孔樁，可以不受機械數量的限制，所有樁基同時進行施工，大大節省時間，缺點是承載力低，費材料。

1.3 巖溶地質橋梁樁基分類

1.3.1 支承樁及嵌巖樁 支承樁及嵌巖樁安全性高、抗震性好，是首選的樁基類型，此類樁基的設計難點是如何確定樁底巖層的厚度，通常認為樁底有連續3倍樁徑的完整巖體是安全的，但無定量的理論依據。

1.3.2 摩擦樁 在巖溶地區采用摩擦樁有兩種情況:一種是覆蓋層的摩阻力足以提供樁基的豎向承載力，樁基不進入溶洞區;另一種則是樁底進入溶洞區并終孔在薄頂板或充填物中的情況，此時計人覆蓋層及溶洞充填物和溶洞巖體的摩阻力。設計的難點是:合理選取溶洞區樁側土的極限摩阻力及樁底支承力如何計入。

1.3.3 打入樁 在巖溶地區采用打入樁，目前并不是常規方法，但在合適的條件下也是一個很好的方案。打人樁避免了鉆孔樁施工時的塌孔風險，及多次回填或其它措施(如鋼護筒)帶來的費用增加。

2 巖溶地質橋梁樁施工的技術措施

2.1 巖溶地區樁基施工，必須根據不同的地質條件遵循相應的處理原則。根據地質鉆探資料和填充物情況，對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。

2.2 樁基穿過多層溶洞或暗河。

2.2.1 無地下水流溶洞的鉆孔處理 在鉆孔進入溶洞區時，可從孔內泥漿的變化來判斷溶洞是否存在地下水流。如孔內泥漿突然下沉，反復加漿能保持孔內泥漿和水位穩定，說明此處溶洞沒有地下水流。如孔內泥漿無法灌滿，且泥漿稠度不斷變化，說明此處溶洞有地下水流。對無地下水流的溶洞，采用拋填片石法進行施工處理。

2.2.2 有地下水流的溶洞施工處理 如出現的溶洞體積較小，地下水流較緩，孔內水位比較穩定，則仍可采用拋填片石進行施工，且拋填時可摻入適量的碎石土及絮狀物，仍至整袋水泥，以增強溶洞區內樁孔四周擠填片石的密實度和強度，減小地下水流速度，阻隔地下水流。遇到體積較大、有地下水流的溶洞，如地下水流較急，孔內水位不穩定，則采用在溶洞區內下沉內層鋼護筒的方法進行施工。當沖擊穿過溶洞頂部后，用鋼絲繩活扣綁住內護筒，用吊機(或沖機自吊)把內護筒放入外護筒內至孔底。內護筒長度一般宜比超前鉆所確定的溶洞高度值長3米。在內護筒底部100cm范圍內導管灌填小碎石素水泥混凝土，待固結后即可重新沖孔至終孔標高。終孔后，經成孔檢查和清孔驗收合格，吊裝鋼筋籠，采用導管法灌注水下混凝土。

2.3 對于上覆土層較厚、地下水較豐富的摩擦樁，采用鉆孔法為宜。當鉆進到達溶洞頂板時，沖擊鉆頭操作要平穩，盡可能少碰撞孔壁，并減少沖程懸距(不大于0.80 m) ，慢慢穿過并及時采取防護措施，按一定比例投入黃土和片石來封堵，防止漏漿。

2.4 通常穿透巖溶頂板比較困難，溶溝、溶槽內施工時易卡鉆，溶洞施工易掉鉆，同時沖孔易沿溶溝、溶槽的基巖面傾斜。巖溶內護壁困難，易造成混凝土流失，導致斷樁或短樁。對此，施工中巖溶上的地層可采用鉆孔鉆，但鉆至巖面時，改用沖孔法成孔。而在在溶洞、溶槽、溶溝中鉆孔施工時，采用邊拋片石、碎石夾粘土，邊沖擊，保證沖擊作業基面強度均勻，以防孔斜和卡鉆。在接近溶洞地段，宜采取小沖程沖擊，以防掉鉆。卡鉆后不宜強提，可用小錐沖擊或用沖、吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提起。

2.5 對水下混凝土灌注流失及成樁質量問題，措施一是加大混凝土生產和運輸能力，采用混凝土集中拌和站，確保灌注過程的連續;二是要加大首盤混凝土初存量，防止首盤混凝土數量不夠造成導管埋深不足而斷樁;三是要在灌注過程中適當加大導管埋深，灌注時要勤于測量混凝土面高程，對灌注過程中出現的緩慢下降要有準確的判斷，防止混凝土面突然下降造成導管懸空而斷樁;四是在灌注時應適當加大混凝土灌注高度，一般考慮要超過設計高程1.5～2.0米，避免在灌注完成后混凝土面下降造成短樁。

2.6 成孔時注意事項 ①沖擊成孔必須待注漿凝固后才能進行，一般要等10d左右時間。②為防止以外，沖孔前應有備用措施，備好材料，一旦泥漿泄露，及時向孔內投放粘土、水泥和片石，依靠沖擠在容洞內形成片石加粘土的維護結構墻，保持孔內泥漿高度，使得沖鉆順利進行。③加大泥漿質量和密度。采用優質泥漿，當缺少優質粘土時，可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末，以提高泥漿膠體率和懸浮能力。④當巖面的傾斜較大時，鉆頭擺動撞擊護筒或孔壁，這時，回填片石，使孔底出現一個平臺再轉入正常沖孔。

2.7 合理選擇鉆孔設備 樁基成孔目前常用方法有人工挖孔，旋轉鉆機成孔，沖擊鉆進成孔，沖抓鉆進成孔。人工挖孔，無需鉆孔設備，造價低，靈活方便，但局限性大，只適合于無水或地下水量不大，孔深較淺，巖溶發育強度較弱的情況下采用;旋轉鉆機成孔(又可分為正循環旋轉鉆機成孔和反循環旋轉鉆機成孔)適用于黏性土，砂類土，含少量砂礫石的土(砂礫石含量少于20%，粒徑小于鉆桿直徑的2/3)，孔徑為80-250cm，孔深30-100m;沖擊鉆成孔適用于黏性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、較軟巖石，孔徑80-200cm，孔深小于50m;沖抓鉆適用于淤泥、腐殖土、密實黏性土、砂類土、砂礫石，孔徑100-200cm，孔深適宜20m以下。

3 樁質量監測

成品樁的常規質量檢測方法包括小應變動測法、預埋聲測管超聲波檢測法和抽芯檢測法等，通常同一根樁只采用動測法或聲檢法進行檢測，抽芯檢測只作為樁基隨機抽檢或對有質量缺陷懷疑樁作抽芯復驗。鑒于巖溶地質的復雜性，對嵌巖樁，不管樁基是否已采用聲測法檢測，仍建議炭溶地區的嵌巖樁應全部進行小應變檢測，理由是動測法不僅可以檢測樁身的質量和完整性，同時也可在一定程度上反映出樁底持力層的完整情況，更好地保證樁基質量的可靠性，在巖溶區施工的樁，宜加大鉆芯檢測的頻率，對于未在地質鉆孔位置的樁，特別是在鉆進過程中出現了如漏漿等異常情況的樁，宜作鉆芯檢測，且宜鉆至樁底4-5m以下，以探明樁底巖基情況。

4 總結

由于溶巖洞地區地質的復雜性，給施工帶來了很大的困難，因而必須充分了解地質結構所帶來的影響，采取適當的方法，認真總結施工過程中經驗教訓，才能使施工順利的進行。

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