巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁溶洞處理技術(shù)淺析

摘要：文章以貴廣客運(yùn)專線七標(biāo)第三項(xiàng)目部管段內(nèi)位于巖溶極度發(fā)育的五座大橋鉆孔樁施工為實(shí)例，主要闡述巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的溶洞處理的工藝原理、方案的選擇，針對(duì)不同類型及大小的溶洞所采用的各種不同的處理方法等，通過(guò)該工程試驗(yàn)及實(shí)踐，使得巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)的施工工藝及技術(shù)得到了成功驗(yàn)證和發(fā)展，取得了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；橋梁鉆孔樁；溶洞處理；巖溶地區(qū)

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0095-03

一、工程簡(jiǎn)介

貴廣鐵路巖溶樁基集中在廣西壯族自治區(qū)桂林市恭城縣境內(nèi)，第三項(xiàng)目部地處典型的喀斯特地貌，據(jù)地質(zhì)資料揭示，峻山坪雙線大橋、黃皮沖水庫(kù)雙線特大橋、松樹嶺雙線特大橋、廖洞苦竹河雙線特大橋、廟背苦竹河雙線特大橋都位于溶巖極度發(fā)育地區(qū)，橋位覆蓋層較厚，上覆層以砂礫石或松軟土為主，下伏可溶性灰?guī)r，裂隙發(fā)育，或有大、小不等的溶洞，最大溶洞高度達(dá)29.1m，溶洞串最多個(gè)數(shù)達(dá)6層。橋梁基礎(chǔ)采用樁基、承臺(tái)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為嵌巖樁或摩擦樁，共1539根，孔徑為φ1.00m、φ1.25m、φ1.5m，最長(zhǎng)樁長(zhǎng)75.5m。

二、溶洞處理方法

（一）拋填法

該方法在目前的樁基施工中均有運(yùn)用，工藝比較成熟，效果較好；適用范圍也比較廣，主要適用在：

1．溶洞的范圍小，溶洞高度小于1m，則往樁孔中拋填片石、粘土（比例1﹕1），高于溶洞2～3m，先用小沖程（60～80cm）沖擊，使溶洞范圍形成護(hù)壁后，再繼續(xù)施工。

2．溶洞高度在1.0～3.0m之間，且溶洞為充填或半充填的，先向孔內(nèi)拋填片（碎）石、砂混和料和注水泥漿，用小沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿碎石護(hù)壁，水泥砂漿將片石空隙初步堵塞后，停止沖擊24h后，待水泥漿護(hù)壁強(qiáng)度達(dá)到要求后，再繼續(xù)沖擊，能順利通過(guò)溶洞。

3．對(duì)于裂隙比較發(fā)育的巖溶地質(zhì)，一般同一墩（臺(tái)）位處的幾個(gè)樁基具有較強(qiáng)的連通性，采用回填少量片石、大量黏土（摻少許水泥）的方法進(jìn)行處理。

松樹嶺雙線特大橋0號(hào)臺(tái)處巖溶裂隙極為發(fā)育，并且可從地質(zhì)剖面圖可看出巖溶連通性較強(qiáng)。0～8#樁基首先施工，鉆孔到達(dá)灰?guī)r裂隙發(fā)育處時(shí)，漏漿量較大，首先回填少量小片石和大量黏土，再補(bǔ)充漿液，加大泥漿比重重新鉆進(jìn)，鉆孔—回填—鉆孔反復(fù)作業(yè)，多達(dá)7次，共使用片石38m3，黏土336m3，最終使片石及泥漿充滿該位置裂隙，得以成孔。成樁后，在以后0號(hào)臺(tái)其它樁基鉆孔作業(yè)中基本無(wú)大范圍的漏漿現(xiàn)象出現(xiàn)。

（二）灌注低標(biāo)號(hào)混凝土填充法

溶洞的高度在1.0～3.0m之間，且為空洞的；分為兩種方式處理：

1．先利用超前鉆孔（φ110）向孔內(nèi)灌注混凝土干料，填滿溶洞，在固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度后（2.5MPa）即可進(jìn)行沖孔施工。混凝土干料采用42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，如溶洞空間容積大、導(dǎo)水性強(qiáng)，則在混凝土干料中添加一定量水玻璃；

2．在沖擊溶洞過(guò)程中用拋填法無(wú)法解決漏漿病害的，可采用水下灌注低標(biāo)號(hào)砼（C15），砼面高出溶洞頂板1m以上，停鉆24h待砼強(qiáng)度達(dá)到?jīng)_擊要求后，再進(jìn)行沖孔施工。

廖洞苦竹河雙線特大橋11-8#樁基根據(jù)圖紙標(biāo)示在距樁底4～7米位置有3m左右的溶洞，且無(wú)填充物，在沖孔過(guò)程中多次回填大量片石、黃土、水泥進(jìn)行處理，但由于該處地下水位太高，潛水流動(dòng)性較大（可能存在地下暗河），沖擊過(guò)程中漏漿嚴(yán)重，泥漿無(wú)法堵住，造成孔口坍塌，因此采用水下灌注低標(biāo)號(hào)砼（C15），以斷絕地下暗河，砼面高于溶洞頂板以上1m，待砼強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，再進(jìn)行沖擊，成孔過(guò)程基本順利，而且在水下灌注中砼超方問(wèn)題得到基本解決。同時(shí)對(duì)周邊樁位的成樁也相當(dāng)有利，11號(hào)墩后續(xù)成孔的樁，水下灌樁砼，雖仍有超方但基本不存在灌注困難，后施工樁位要比先施工樁位灌注過(guò)程順利。

（三）鋼護(hù)筒跟進(jìn)

使用該工藝較復(fù)雜，技術(shù)要求高，需配置大噸位吊機(jī)、振動(dòng)錘（W60）等大型設(shè)備，造價(jià)偏高，但也是

巖溶極度發(fā)育地區(qū)，橋樁施工中關(guān)鍵工序的施工技術(shù)。

1．溶洞高在3.0

圖 1溶洞高3m

廖洞苦竹河雙線特大橋12-4#樁在沖孔過(guò)程中未下鋼護(hù)筒時(shí)，成孔非常困難，經(jīng)常出現(xiàn)坍孔，并且在灌注過(guò)程中，在溶洞部位導(dǎo)管下放困難，灌注過(guò)程異常艱難，且超方嚴(yán)重，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)16m，設(shè)計(jì)砼用量30m3，樁身消耗砼共計(jì)72m3，超出設(shè)計(jì)140%，而12-3#樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)38m，通過(guò)改變施工方法，全程單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)，至溶洞底，雖然地表覆蓋層厚達(dá)24m，但成孔過(guò)程基本順利，灌注過(guò)程正常。

2．溶洞高大于5.0m(多層)，且溶洞間距較大時(shí)，采用套內(nèi)護(hù)筒法施工，首先用振動(dòng)錘下沉比設(shè)計(jì)樁徑大20cm的外護(hù)筒到基巖面，其次當(dāng)鉆穿頂板后暫停鉆孔，將孔徑大于樁徑5cm，的內(nèi)護(hù)筒沉入巖溶層，隨鉆孔跟進(jìn)至穩(wěn)定巖面以下0.5m，再按正常鉆進(jìn)。

3．外護(hù)筒間空隙及內(nèi)護(hù)筒與溶洞底部間空隙的處理。

（1）在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填砂、碎石，中部回填中砂。

（2）用高壓噴射灌漿法（施噴法）對(duì)回填體進(jìn)行灌漿處理。灌漿后，內(nèi)護(hù)筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)，固結(jié)強(qiáng)度灌漿處理后，即可重新沖孔。

（3）在內(nèi)護(hù)筒頂部及底部100cm范圍內(nèi)回填小碎石素水泥混凝土，內(nèi)護(hù)筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。?

（4）對(duì)于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結(jié)空隙進(jìn)行施工。目的是為了增加溶洞底部（同時(shí)有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強(qiáng)度，并且增加內(nèi)、外護(hù)筒間的膠合力。廖洞苦竹河雙線特大橋14號(hào)墩、15號(hào)墩、16號(hào)墩由于緊鄰苦竹河，溶洞、暗河上下分層，縱橫交錯(cuò)，地下水流量較大，上覆層又松散易塌，施工過(guò)程中按照常規(guī)回填片石、灌注低標(biāo)號(hào)砼、跟進(jìn)單層鋼護(hù)筒的方法均已失效。如15-1#設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)46m，累計(jì)鉆進(jìn)31m，在沖進(jìn)過(guò)程中大量回填片石黃土，及時(shí)跟進(jìn)鋼護(hù)筒30m，仍然出現(xiàn)塌孔埋錘、地表塌陷，被迫停止施工，鉆機(jī)移位到15-4#樁，重新開孔鉆進(jìn)，采用W60振動(dòng)錘下內(nèi)、外護(hù)筒，內(nèi)外護(hù)筒用砂漿固結(jié)，順利成樁。

（四）高壓注漿

對(duì)于溶蝕破碎帶處的樁基，可采用高壓注漿固結(jié)的方法。

圖 2高壓注漿位置圖

峻山坪雙線大橋1～5#樁基165.67～184.57m處于溶蝕破碎帶。采用衡探100型地質(zhì)勘探鉆機(jī)，灰漿機(jī)，CZJB型液壓雙液注漿泵。用衡探100型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，開孔直徑127mm，終孔直徑91mm，每根樁補(bǔ)充4個(gè)鉆孔，并補(bǔ)充詳勘地質(zhì)資料，用高壓注漿，注漿壓力1.12MPa，水泥漿液配合比為水泥：水：外加劑=1413﹕537﹕7.065，注漿量124m3。注漿3天后進(jìn)行鉆孔，鉆孔過(guò)程中未出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

三、巖溶地區(qū)溶洞處理注意事項(xiàng)

樁孔附近要備足回填材料和挖掘機(jī)、鏟車、水泵等機(jī)械，接近巖溶時(shí)主繩放長(zhǎng)量控制為1～2cm，防止擊穿溶洞頂板時(shí)造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生，鉆穿溶洞頂板時(shí)一旦漏漿，及時(shí)投放粘土塊、片石并補(bǔ)水補(bǔ)漿，保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴(yán)重時(shí)，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補(bǔ)漿補(bǔ)水，再重新沖擊鉆進(jìn)，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過(guò)溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。灌注混凝土灌注中導(dǎo)管提升時(shí)，要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深，避免灌注過(guò)程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。

四、結(jié)語(yǔ)

在貴廣鐵路七標(biāo)第三項(xiàng)目部管段內(nèi)5座橋梁鉆孔灌注樁的溶洞處理方面針對(duì)不同類型及大小的溶洞所采用的各種不同的處理方法等，所有樁基成功的通過(guò)溶洞，保證了工期和質(zhì)量，通過(guò)本工程試驗(yàn)及實(shí)踐，使得我項(xiàng)目部在巖溶發(fā)育地區(qū)橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)的施工工藝及技術(shù)得到了成功驗(yàn)證和發(fā)展，取得了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鐵建設(shè)[2005]160 號(hào)客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)．

[2]TZ213-2005客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南．

作者簡(jiǎn)介：陳劍（1977-），男，湖南永州人，中鐵二十三局集團(tuán)第七工程有限公司工程師，研究方向：工程管理。

（責(zé)任編輯：劉晶）