橋梁樁底溶洞旋噴處理工程施工技術

張盛鵬

(中鐵十六局集團有限公司第四工程有限公司，北京 100000)

1 工程概況

肇花高速公路第二合同段大旺大橋17-4，20-2，20-4三處為樁基底部溶洞，高度較大，溶洞頂板厚度小，易引發覆蓋層坍塌造成施工安全事故，在樁基成孔施工前必須進行溶洞預處理施工。

根據設計圖紙要求針對17-4，20-2，20-4三處樁底溶洞情況，對于此三處樁底溶洞在樁基成孔施工前對樁底溶洞進行旋噴處理。為保證旋噴處理效果及樁基施工安全順利進行，特制定此專項施工方案。

2 施工方法

根據大旺大橋設計圖紙及17-4，20-2，20-4三處樁基《詳細工程地質勘察報告》，樁基直徑均為1.5 m，樁底溶洞埋深、高度及填充物見表1。

為保證樁基基礎穩定及樁基施工順利進行，根據設計要求，對于17-4，20-2，20-4三處樁基，需對每根樁基樁底進行高壓旋噴水泥漿處理。具體施工方法為:樁基施工前在樁基范圍內合理布孔(本工程中布注漿孔三個，旋噴處理完畢后布檢查孔三個)，布孔完畢后，分別對三個注漿孔采用地質鉆機根據孔位進行抽芯引孔施工，考慮到填充物為全填充軟塑～流塑狀的粉質粘土，為保證旋噴水泥漿與周圍土體充分結合，先對注漿土體進行清水清洗切割，形成空腔，然后采用高壓旋噴樁機從下到上依次旋噴注漿進行溶洞處理。溶洞處理完成7 d后，在指定位置施工檢查孔進行自檢，以確定溶洞處理范圍內是否充填飽滿，不飽滿的需作二次注漿，以保證質量。

3 施工工藝流程及施工注意事項

1)施工工藝流程。施工準備→布孔(根據鉆孔灌注樁樁徑及旋噴范圍布置注漿孔)→地質鉆機就位→鉆芯引孔→旋噴樁機就位→旋噴清水切割土體→旋噴水泥漿形成樁體→噴射結束、拔管→機械清洗、移機→7 d后抽芯檢查→不合格從檢查孔二次注漿。

2)施工準備。a.施工人員安排。項目經理部安排1名現場工程師及1名質檢工程師進行施工技術方案實施及施工質量控制。設置現場施工隊長1名，施工人員15名。b.主要施工設備及材料見表2。c.平整場地。根據現場情況，填筑樁機施工平臺，保證樁機穩定就位準確。

表2 所需機械設備及材料

3)布設注漿孔及檢查孔。a.布孔。根據17-4，20-2，20-4三根樁基直徑為1.5 m，旋噴形成樁體范圍直徑約為1.0 m～1.4 m，以旋噴樁體覆蓋整個鉆孔樁截面為原則，布設注漿孔3個，檢查孔3個，具體位置見圖1。b.檢查孔的作用及目的。檢查孔布置如圖1所示，為確保旋噴樁體水平向覆蓋整個鉆孔樁截面，豎向貫穿溶洞，當注漿孔旋噴水泥漿(留取3組試塊，同條件養護)完成7 d后使用地質鉆機在圖示3個檢查孔抽芯檢查，所抽取的芯樣重點檢測溶洞范圍內樁體抗壓強度并觀察水泥柱體是否均勻、飽滿，當所檢芯樣抗壓強度達到規定要求(所應達到的強度值由設計方聯同監理通過水泥凈漿抗壓實驗確定)且水泥樁體均勻、飽滿、摻雜雜質較少則可判定旋噴處理范圍及成樁情況滿足要求，否則應按照上述步驟沿檢查孔二次旋噴注漿。

圖1 溶洞注漿孔布置圖

4)鉆芯引孔。采用XY-150型地質鉆機進行，按設計注漿孔位置將鉆機準確就位后鉆孔，φ127 mm地質鋼套管護孔跟進，φ108 mm鉆具成孔，基巖鉆孔孔徑為91 mm，孔深鉆至溶洞底板以下1.00 m。注意鉆孔至溶洞時提取土質芯樣，再次確認溶洞高度。

5)清水切割土體。引孔施工完畢后，高壓旋噴樁機就位，鉆頭沿引孔插入至溶洞底，旋噴清水，邊旋噴邊以5 cm/min～10 cm/min提鉆。為保證使溶洞填充物充分攪拌形成水泥土，清水切割2遍～4遍。

6)水泥漿制備及旋噴注漿。a.水泥漿制備。旋噴樁采用P.O32.5水泥，施工用水就近選取，水泥用量為450 kg/m，水泥漿液配制嚴格按水灰比為1∶1控制。進行灰漿攪拌時，先加水，然后再加入水泥，每次灰漿攪拌不小于2 min，水泥漿應邊使用邊制備，在灰漿拌和機中不斷攪拌漿液，直至噴漿。b.旋噴噴漿。旋噴鉆機的特殊噴嘴(單噴嘴)置入地層溶洞底板以下1 m位置，利用高壓泵噴射水泥漿，形成高壓噴射流，沖擊松散填充物，并利用注漿管的提升和旋轉，使從土體崩落(切割)的土粒、砂粒與漿液攪拌混合，凝固后，形成水泥、砂、土體混合的具有一定強度的固結體(樁體)。噴射段為溶洞底板下延1.00 m至溶洞內填充物頂面以上1.00 m。c.施工參數見表3。d.噴漿注意事項。開始時先送高壓水對溶洞土體進行切割。在樁底部(溶洞底部)邊旋轉邊噴射5 min后再進行邊旋轉，邊提升，邊噴射。鉆桿的旋轉和提升必須連續不斷;當注漿管不能一次提升完成而需分次拆卸時，拆卸動作要快，再次噴漿時，要保證30 cm的復噴段以防止斷樁。e.沖洗及移動機具。當噴射提升至設計高程，旋噴結束。應立刻把注漿管拔出，徹底清洗泥漿泵、高壓泵，管內、機內均不得有漿液和其他雜物殘留。高壓旋噴過程示意圖見圖2。

表3 施工參數表

圖2 高壓旋噴過程示意圖

7)溶洞處理加固效果檢查及二次噴漿。溶洞旋噴處理7 d后，使用地質鉆機，預定檢查孔抽芯檢查，確保處理范圍及成樁情況，合格后方可進行樁基施工。如處理加固范圍不夠，應按照上述步驟沿檢查孔二次旋噴注漿。

4 邊坡襯砌混凝土施工關鍵點

1)合理布孔確保旋噴樁體水平向覆蓋整個鉆孔樁截面，豎向貫穿溶洞。2)清水切割土體保證使溶洞填充物充分攪拌形成水泥土。3)水泥漿液配制嚴格按設計要求控制水灰比為1∶1。

5 結語

橋梁樁底溶洞旋噴處理的施工方法，經過本工程在施工過程中的應用，已經形成一套成熟的施工技術方法，按照該方法施工對樁基施工安全順利進行及工程的施工質量起到很大作用。