吉蓮高速公路巖溶區田村溶江大橋樁基施工

魏建華 謝 群

1 工程概況

吉蓮高速公路起于吉安市泰和縣石山附近——大廣高速公路吉安至贛州段K128+600處，與泉南線石城至吉安段高速公路終點相接，沿線途經泰和縣石山、吉安縣永陽鎮、敖城鎮、天河鎮、永新縣高橋鎮、楊橋鎮、澧田鎮、龍門鄉及蓮花縣三板橋、升坊鎮、神泉鄉，在神泉鄉的坪里與規劃的萍鄉至蓮花高速公路相交后，終止于贛湘兩省交界處的界化壟。本項目路線全長106.464 km。

田村溶江大橋位于吉蓮高速B2標，是為跨禾水河支流溶江而修建的一座大橋，中心樁號為K63+549，全橋6跨30 m，橋梁全長為186 m。上部構造:預應力混凝土小箱梁，采用預制安裝方式進行施工。下部構造:1號～5號橋墩采用柱式墩，橋臺采用肋式臺，橋墩及其橋臺基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。鉆孔灌注樁共36根，樁徑均為1.6 m。樁長一般20 m～30 m，最長33 m，設計要求樁底嵌入微風化灰巖1.0 m～3.0 m，其持力層厚度至少要5 m以上，大部分為嵌巖樁設計，其中位于溶洞的樁基多達31根，占86.1%。

2 地質條件

①粉質粘土:褐黃色，稍濕，可塑～硬塑，組分以粉粒、粘粒為主，表層含少量植物根系。該層除ZK31，ZK32外，其余孔均有揭露，揭露層厚1.00 m～4.00 m。根據野外原位測試及土工試驗結構提供:

②卵石土:褐黃色，稍濕～飽和，稍密～中密，卵石主要成分為石英、砂巖、灰巖等，粒徑13 cm～23 cm之間，大者有25 cm，含量約53%～60%，呈亞圓狀，磨圓度較好，中粗砂充填，沖洪積成因。該層在鉆孔中均有揭露，揭露層厚0.60 m～17.70 m。根據野外原位測試及土工試驗結構提供:

白堊系上統南雄組下部灰巖(K2n1):

③溶洞:黃褐色，砂礫土或粉質粘土夾灰巖碎塊或卵石土充填，該層在鉆孔中均有揭露，揭露層厚0.10 m～17.20 m。

④全風化灰巖:灰黑色，巖石風化劇烈，原巖結構已被破壞，基本風化呈土狀。該層僅在ZK5，ZK6中揭露，揭露層厚1.00 m～4.60 m。根據野外原位測試及土工試驗結構提供:

⑤中風化灰巖:灰色、灰白色，隱晶質結構，中厚層狀構造，巖石中溶蝕裂隙很發育，方解石脈充填，裂面鐵泥質物渲染，巖質較硬，錘擊聲清脆，所見巖芯呈柱狀、短柱狀，少量塊狀，節長10 cm～60 cm，該層在橋位區均有揭露，揭露層厚0.10 m～17.90 m。根據野外鉆進及取樣試驗結果提供:

其中，[fa0］為容許承載力;qik為摩阻力標準值;fr為單軸飽和極限抗壓強度。

在5號墩、6號臺出現巖溶塌陷等不良地質現象，如圖1所示。

圖1 5號墩，6號臺出現巖溶塌陷的現場圖片

3 巖溶地區樁基處理

3.1 樁基巖溶主要處理方案

施工時根據地質鉆孔柱狀圖來判別溶洞大小、溶洞填充物狀態、性質等情況，采取不同的方案來進行處理，具體可采用常規泥漿護壁方法、向孔內拋填片石、回填素混凝土、鋼護筒跟進等不同施工工藝。

3.1.1 常規成孔法

當溶洞為填充物，是全填充可塑或軟塑的亞粘土，且溶洞不漏水，這時不管溶洞大也不管有多少個，都可以不考慮溶洞的存在，而按正常地質情況施工。

3.1.2 片石回填法

當溶洞封閉且比較小時(通常高度小于5 m)，施工采用正常成孔方法施工，鉆頭將溶洞頂板擊穿漏漿時，馬上提錘、補充泥漿，并向孔內回填片石、袋裝粘土(片石與粘土的比例為3∶7)、袋裝水泥(每米2包)混合料，至溶洞頂板以上1 m處，等泥漿面不再下降并穩定后，采用小沖程鉆頭輕打擠壓將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中堵塞溶洞通道，形成泥石孔壁成孔。

3.1.3 素混凝土回填法

當溶洞沒有填充物且比較小時(通常高度小于3 m)采取正常成孔方法施工，鉆頭將溶洞頂板擊穿漏漿時，馬上提錘、補充泥漿，并向孔內填入摻加一定早強劑的C25(C20也可)素混凝土至溶洞頂板50 cm。待回填48 h后混凝土強度達到75%后再采用沖擊鉆成孔。

3.1.4 鋼護筒跟進法

采用鋼護筒跟進法:一邊沖孔，一邊接長鋼護筒，并且將其壓到或振動下沉至已鉆成的孔內。

1)鋼護筒選擇:a.內護筒長度和內徑的確定:護筒長度L=(H+h)m(其中，h為溶洞高度;H為溶洞頂到地面加50 cm的高度);單層護筒內徑大于樁直徑20 cm，多層護筒最內層護筒內徑大于樁直徑20 cm，其外面一層護筒內徑大于內層護筒外徑20 cm，并以此類推。鋼護筒孔徑要準確，連接順直，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒，并以此類推。b.內護筒壁厚的確定:對于樁直徑不大于1.6 m鋼護筒，打入深度小于10 m，護筒壁厚采用8 mm，打入深度大于10 m，小于25 m，護筒壁厚采用10 mm，打入深度大于25 m，護筒壁厚采用12 mm。對于樁直徑大于1.6 m鋼護筒，打入深度小于10 m，護筒壁厚采用10 mm，打入深度大于10 m，小于25 m，護筒壁厚采用12 mm，打入深度大于25 m，護筒壁厚采用14 mm。2)內護筒沉放:當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，保證溶洞頂部已成孔并且圓滑垂直，此時用鋼絲繩活扣綁住內護筒，用吊機把內護筒放入外護筒內沉至孔底，必要時用振動錘下沉。護筒接長焊縫一定要飽滿，保證不漏水。為保證鋼護筒剛度和強度，每隔2 m～3 m設置鋼板加強箍。3)內、外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理:a.在內護筒底部及頂部100 cm范圍內回填砂、碎石，中部回填中砂。b.用高壓噴射灌漿法(施噴法)對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結，固結強度要求達到30 MPa，其抗滲系數可達10 m/s～7 m/s。灌漿處理后，即可重新沖孔。c.在內護筒頂部及底部100 cm范圍內回填小碎石素水泥混凝土，內護筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。

3.2 樁基處理原則

由于本橋溶洞太復雜，工期又很緊，為保證樁基施工工期，防止同一根樁基不同方案來回反復，設計院與項目辦的專家根據地質鉆孔柱狀圖來判別溶洞地層地質情況、空洞大小、溶洞填充物等情況，制定以下樁基施工方案:

1)溶洞高度小于3 m時，可采用拋填片石加粘土進行處理。2)溶洞高度3 m～6 m時，溶洞內全填充或半填充，可采用拋填片石加粘土進行處理;無填充物時，填充量可控條件下，可先采用拋填片石加粘土、水下混凝土封堵或鋼護筒跟進。3)溶洞高度6 m～10 m時，半填充狀態的，可采用拋填片石加粘土進行處理，如填充物孔隙率較高且為弱透水性，可考慮注漿填充輔助技術;如無填充物，可采用鋼護筒跟進，或水下混凝土封堵。4)溶洞高度大于10 m時，無填充物或填充物較少，宜采用鋼護筒跟進。5)三個及以上串珠狀的溶洞間的巖層厚度較薄，宜采用鋼護筒跟進;如果溶洞之間巖層相對較厚，宜采用上述單個溶洞的處理措施。

4 樁基施工常見事故及處理措施

4.1 偏孔

施工中遇到傾斜巖面或孤石情況，出現鉆孔速度降低、鉆頭擺動、偏孔等現象。采取的措施是:1)拋片回填:應使鉆頭保持水平，鋼絲繩保持豎直，淺程緩進。要求所填片石的強度要高于巖層的強度，回填到斜面頂后再重新鉆進，進行多次回填。3-1號橋墩采用此方法成功避免偏孔，順利穿過傾斜巖面。2)澆筑水下混凝土:對于在嚴重的斜面和溶洞交匯處造成的偏孔，可先向孔內灌注高強度的C40水下混凝土(摻早強劑)，將溶洞填充滿，待混凝土達到一定強度，與基巖形成整體后，再鉆進。3-3號、5-1號、6-2號等橋墩采用此方法成功避免偏孔，順利穿過傾斜巖面。

4.2 漏混凝土

鉆孔樁基礎出現灌注混凝土泄漏的原因通常是由于混凝土沖破已形成的片石粘土孔壁而產生混凝土泄漏。預防措施有:

1)對高度比較小的溶洞(采用片石回填法)，再次拋入粘土和片石混合物(最好每米1袋水泥)，并超過溶洞頂板1 m，重新成孔以增加孔壁的厚度和強度。2)對高度大且無充填物的空溶洞，應采用鋼護筒跟進，并把不大于設計樁徑的鋼護筒要跟進至溶洞底0.5 m處，使鋼護筒與灰巖緊密接觸不漏漿后，鉆孔到設計標高。

5 結語

巖溶地區樁基施工存在很多困難，田村溶江大橋的大部分墩位樁基處于巖溶特別發育地區，由于預先逐樁針對不同的巖溶地質特點，相應采取了不同的施工方法，在工期很緊的情況下避免了樁基施工方案的反復，順利地完成了樁基礎的施工，保證施工工期。所有巖溶地區樁基經過檢測，成樁質量均達到了優良標準，取得了較好的經濟和社會效益，為今后類似巖溶地質條件下樁基礎施工提供了借鑒和參考。

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