淺談廣州白云國際機場5#滑行道橋溶洞處理施工方法

丁成玉

(上海公路橋梁工程有限公司)

1、工程概述

廣州白云國際機場5#滑行道橋場區位于廣花盆地西北部的邊緣。寬61.0米，長50.9，為2跨連續箱梁結構，沖孔灌注樁基礎，W形薄壁造型墩。地層主要由沉積層和基巖組成。沉積層為第四系沉積，有表土、粘性土、砂性土等，其中粘性土為具弱脹縮性的膨脹土；各層土的埋深和厚度變化較大。在沉積層下部常有土洞(分空土洞和有堆積物土洞2種)分布。基巖層處珠江三角洲巖溶發育地段，主要為石灰巖，巖層分布相對較淺，但巖面起伏較大，石灰巖為巖溶含水層，有多層溶洞發育，溶洞也有空溶洞和有堆積物溶洞之分，地質情況較為復雜。

2、處理方案

經過詳勘和超前鉆的排查，發現5#滑行橋樁位內有較多土、溶洞存在，按充填狀態分為三種：①覆蓋層中的土洞內一般有充填物，但不密實，空洞范圍不大；②基巖中的小溶洞，且洞內無充填物，或有充填物，但不密實，即小空洞；③基巖中的大溶洞，且洞內無充填物，或有充填物，但不密實，即大空洞；按設計要求，我們對①、②兩種情況（洞高小于3m，高寬比值≤1），采用拋石填沖法處理，即洞頂打穿后拋填膨脹土、片石、整包水泥后沖擠壓密實，凝固后復沖。對③情況，分二種進行處理：土溶洞內全充填型：采用袖閥管注漿處理方法。土溶洞內半充填型或無充填型：采用泵注低標號混凝土與袖閥管注漿相結合的處理方法。

3、溶洞施工處理方法

3.1、拋石填沖法

（1）、在孔位附近備有大量膨脹土、片石和適當數量的袋裝水泥，設置2個容量較大的泥漿池，保證樁孔一旦出現漏漿，能及時補漿和回填樁孔。

（2）、在接近溶洞頂板1m左右時拋填膨脹土，加大泥漿比重，小沖程沖擊，逐漸擊穿頂板，同時加強對孔內泥漿面變化的監測，發現孔內泥漿面明顯下降，立即提起沖錘，及時補充泥漿，回填膨脹土、片石和袋裝水泥（重量比1:1:0.2），停置一段時間（一般24h）。在停置期間，若孔內泥漿繼續下降，應隨時補充泥漿和回填混合物，待孔內泥漿穩定后，方可繼續沖孔，采用小沖程沖擊投下混合物，使其擠入溶洞中，堵塞溶洞通道。

（3）、在沖擊過程中，孔內泥漿還會多次下降，每次泥漿下降，都要及時提起沖錘，補充泥漿和回填膨脹土、片石，并停止沖孔一天，待穩定后繼續沖孔。如此循環反復，直到樁孔不再漏漿為止，順利穿越溶洞。

（4）、穿越溶洞進入的巖層如果為微風化石灰巖，沖擊時沖程不宜過大，以免振坍溶洞已固結的護壁。清孔、下放鋼筋籠及灌注砼同一般鉆孔灌注樁施工方法。

3.2、泵送低標號混凝土施工法

⑴采用低標號混凝土泵送填充到土洞內，混凝土采用現場攪拌，由配料機自動送料至攪拌機充分攪拌均勻，混凝土攪拌出槽后，混凝土輸送泵加壓輸送。

⑵低標號混凝土配合比將通過現場試驗確定。初定配合比（重量比），水泥：粉煤灰：砂：石粉：水 =1：0.55：4.05：4.14：1.09；施工中根據泵送情況調整配合比，確保泵送不堵管。

⑶泵送壓力：根據輸送距離，混凝土配合比情況現場試驗確定。保證混凝土洞內有一定的流動性，并對原有充填物有一定加固效果。

⑷泵送低標號混凝土量應根據洞體的充填情況確定，以充填密實為準，直到該孔注不進為止。同時泵送低標號混凝土不應跳孔灌注，應依次挨孔灌注。

⑸進行泵送施工時，應在每個洞體地表面設置3～5個水準觀測點進行監測，監控地面的變化情況；根據地面的變化情況隨時調整泵送壓力和灌注量。

3.3、袖閥管注漿施工法

3.3.1、注漿工藝流程圖

3.3.2、工藝要求

⑴鉆孔：根據設計要求鉆到土洞底板，開孔直徑90～110mm，垂直度偏差小于3%，要求全段跟管跟套管鉆進。

⑵灌入封殼料：鉆孔到位之后，從鉆桿向內注入封殼料。

⑶插入塑料袖閥管到設計深度。

⑷待封殼料凝固后，在塑料袖閥管中插入雙向密封注漿芯管進行注漿。

⑸注漿完畢用清水沖洗塑料袖閥管中的殘留漿液，以利下沉重復注漿。

⑹注漿芯管應有雙向密封裝置，保證上下密封良好，達到定位注漿的目的。

3.3.3、鉆孔取芯

⑴因為需處理區的地質詳情還不知道，必須利用布置好的注漿孔對地層分布進行勘察，以確定施工的范圍和注漿層的深度。

⑵鉆孔施工采用XY-100型鉆機，φ110mm鉆頭泥漿護壁鉆進，并跟管取芯，從中心向外漸次推進，并一邊施工，一邊判定處理區邊界。

⑶在施工前，現場技術人員要熟悉場地巖（土）層發育情況，了解待處理區代表地質鉆孔柱狀圖，詳細了解土洞分布的頂、底界埋深及洞高度。有的一序孔均要全孔取芯，并做好成孔記錄（各地層及土洞的頂、底界埋深、厚度等），原始記錄必須真實準確。鉆孔資料須交現場監理驗收，并作為注漿深度的依據。

3.3.4、埋設袖閥管

⑴澆筑套殼料：在注漿段范圍內要澆筑套殼料（水泥漿），用來防止袖閥注漿管在注漿過程中變形、變位或損壞，并能保證水泥漿通過。要求套殼料收縮性小，脆性較高和早期強度高。套殼料配合比為水泥：水=1:1～1:0.8。用注漿泵將拌好的套殼料經鉆桿注入孔內，直至注漿段高度以上0.2m。

⑵安放袖閥管：袖閥管分花管和實管兩部分，根據注漿段長度配備花管，下管時管內灌入清水克服浮力，使花管下至孔底，占據注漿段，（對淤泥質土體要超出頂底界各0.20m），花管以上至地面為實管，實管要出地面0.20m，盡量使袖閥管垂直居于孔中心。花管與實管連接牢固。袖閥管下端要套好錐形堵頭，上頂端要戴上保護帽。

⑶固管止漿：在袖閥管與孔壁之間注入固管水泥漿，套殼料頂面以上，水泥漿配合比為水泥=1:1。孔口漿面下沉后應多次回灌，保證固管止漿效果。

3.3.5、分序注漿

⑴根據鉆孔平面布置，自外向內“分序”注漿施工，一序注漿孔按間隔一個分段注漿，二序注漿孔為一序孔中間加密的孔。

⑵待套殼料灌注滿3～7天后，將帶雙塞的注漿鋼管從袖閥管中下到注漿段位置，自下而上分段注漿，分段長度1.0～2.0m。⑶漿液配合比為水泥:水=1:1。注漿施工時，根據注漿效果調整漿液配合比。⑷注漿壓力為0.2～0.6Mpa，在注漿壓力表上觀測。終灌標準為在正常注漿壓力下，注入量<1～2L/min，穩壓15min。⑸注漿量控制：注漿時根據攪拌桶的容積和漿液流量確定注漿量，在攪拌桶中配好漿液測定體積后再輸入注漿池中。注漿時再通過壓力表和漿液流量來控制注漿量。一般先期注漿孔的注漿量大于后期孔，外圍注漿量大于內部孔。⑹設置觀測點：注漿前在地面設置3～5個沉降觀測點，注漿時觀測控制地面變化。⑺在注漿過程中，應觀察相鄰注漿孔的返水、排氣、冒漿情況，若周圍孔有漿液冒出，說明注漿效果好，當注漿量過大時，應采用“間歇定量分序注漿法”，間隔時間為12小時。

4、土、溶洞的處理措施

4.1 對于單個土溶洞的情況，主要采取回填的方法進行施工。對于深度小于5m的土、溶洞的樁進行施工時，先要準備好泥漿、粘土、小塊石或低標號的混凝土。根據地質柱狀圖，在快接近土溶洞時，采用低沖程、低頻率進行沖擊以減少沖錘的沖擊力。一旦突破土溶洞頂，根據孔內液面情況判明溶洞、土洞內的充填物情況。若孔內液面沒有下降或下降不大，則說明有充填物，此時向孔內投入小塊石或低標號的混凝土并同時用鉆頭進行沖擠，邊回填邊沖擠，直至溶洞頂面以上1～2m，待充填物沉積、固結密實具有一定強度后，再進行沖擊；若孔內液面突然下降很大，則判明是空洞，無充填物，此時應立即回灌大比重泥漿，以防止坍孔，然后再立即投入小塊石料、低標號混凝土，必要時挖機配合投石，邊沖擠邊回填，待回填至溶洞頂以上1～2m時，待充填物沉積、固結具有一定強度后，再進行沖擊。對于土、溶洞深度在5M以上的樁，開孔采用大一級的鉆頭，在接近土、溶洞時停止沖擊，按要求全孔段下入護筒，以防止液面突然下降后孔壁坍塌。護筒下好后，再換用正常的鉆頭進行沖擊，沖破土、溶洞頂部。根據液面下降情況，決定是否補充漿液。對于溶洞，則護筒下至溶洞頂，溶洞內再進行回填沖擊；對于土洞，則將護筒壓入土洞底部，以防止土洞頂面坍塌，再進行回填沖擊，防止樁空傾斜。

4.2 對于多根樁位于同一土溶洞的處理：

（1）、對于深度在5M以內體積不大的土、溶洞，在沖破土、溶洞頂層以后仍然采用回填片石加低標號混凝土，并同時采用鉆頭沖擠，待形成具有一定強度的密實的混和物結構時，再用正常的沖擊方法成孔。

（2）、對于大于5m深度的土、溶洞，則需采用下鋼護筒護壁加回填的措施來進行處理。開孔時采用大一級孔徑的鉆頭進行沖孔，便于鋼護筒能順利下入孔內。沖破土溶洞前，停止沖擊，全孔段下好鋼護筒。沖破土、溶洞后，根據液面下降情況決定是否補充泥漿。針對土洞為防止洞頂坍塌，快速壓入準備好的鋼護筒至土洞底部；若為溶洞則不必將鋼護筒下至溶洞底部。考慮到土、溶洞底部的不平程度，采用碎石加低標號混凝土回填，邊回填邊沖擠到一定高度，待具有一定強度后，再換用正常的鉆頭進行沖擊。這樣便有效地防止了塌孔現象。在灌注混凝土過程中，應隨時測量砼面高度，控制導管埋深，加大超灌高度，以防止混凝土面下沉而影響樁頂強度。

（3）、為解決土、溶洞較深、較大和多根樁位于同一溶洞內，在進行沖擊時可能造成地面大面積塌陷，產生嚴重事故，我方將充分利用現成的超前鉆孔進行高壓注漿加固，加固范圍為土、溶洞部分。超前鉆孔結束后，立即在超前鉆孔內下入塑料花管，塑料花管外徑比鉆孔稍小，長度為下至土、溶洞底部。若為單根樁土、溶洞，則下三根花管，一為注漿管，其余為透氣、返漿孔；若為多根樁土、溶洞相連，則每根樁可只下一根花管，其中一部分為注漿管，另一部分則為透氣、返漿孔。塑料花管在孔口進行固定保護，以免破壞。待塑料花管都安放完畢后，邊攪拌水泥砂漿（1：1.5）邊在花管內下入注漿芯管，芯管離土、溶洞底部10cm左右。待芯管安放好后，開始注入高壓水泥砂漿，壓力為1.0Mpa，利用砂漿的流動性及在高壓作用下，充分沖填在空洞及裂隙發育的地方，觀察透氣孔返漿情況，便可基本掌握洞內充填情況。若土、溶洞體積較大，考慮到砂漿固結密實，則可利用花管進行多次注漿，以保證洞內完全被高壓水泥砂漿所充填。待3～5天后水泥砂漿固結密實形成具有一定強度的充填物后便可進行正常的沖擊成孔。即使沖破土、溶洞頂后，孔內液面也不會突然下降，確保孔壁不會坍塌。

[1]滕小楷，申冠鵬.淺談巖溶地區橋梁樁基施工處理方法.山西建筑，2009年27期.