巖溶地區公路橋梁樁基礎施工實例分析

陳榮林（龍巖市交通基本建設質量監督站，龍巖364000）

巖溶地區公路橋梁樁基礎施工實例分析

陳榮林
（龍巖市交通基本建設質量監督站，龍巖364000）

通過結合巖溶地區某公路橋梁樁基礎施工實例，針對巖溶地區改進沖擊鉆孔施工技術，并對溶洞進行水玻璃壓漿預處理，嚴格把控鋼筋籠與混凝土灌注施工技術，以保證對巖溶地區橋樁基礎施工質量。通過工程實踐證明，本文所論述的施工技術能有效滿足巖溶地區公路橋梁樁基礎施工要求。

巖溶地區公路橋梁樁基礎施工

1 工程概況

某公路橋梁大橋跨越當地河流，全長1638m，橋面雙向四車道設計，設計速度100km/h，橋寬25m。該大橋每個主墩基礎設計均為8根上部直徑D3.2m（水下）+下部直徑D2.8m（嵌巖）鉆孔灌注樁基，3個主墩21#～23#均位于深水區，其中21#墩處水深20m，22#墩處水深17m，23#墩處水深16m。

2 巖溶地質情況分析

該工程地質情況較為復雜，處于巖溶地區，其覆蓋層厚度為0.6m～2.3m，主要以漂石與卵石為主，基巖主要為中風化灰巖，其中巖溶地質情況比較突出，通過地質鉆探發現該區域溶槽、溶溝及其溶洞遍及，尤其在主橋23#位置巖溶嚴重發育，豎間溶洞數量達到6個，最大溶洞高度已達19m，給樁基礎施工帶來了很大難度。

3 巖溶地區橋梁樁基礎施工實例

3.1 巖溶地區樁基礎施工技術流程(見圖2)

圖1 某大橋主跨橋型圖（單位:標注單位為cm，標高單位為m）

圖2 巖溶地區樁基礎施工技術流程

3.2 溶洞預處理施工技術

進行樁基礎施工時，由于巖溶地區地質的特殊性，容易造成鉆孔時掉鉆、卡鉆、偏孔、失水的事故的發生，因此要對探明的溶洞進行預處理，以作為鉆孔時的圍護體，以避免鉆孔事故的發生。當前在溶洞預處理技術主要有片石黏土填充、高壓灌注砂漿、高壓旋噴水泥凈漿、混凝土填充等技術，針對本項目溶洞多數為半填充或全填充上部且填充物不嚴實，故選擇主要采用砂漿對該項目溶洞進行壓漿填實，出于工期與處理效果的考慮，加入水玻璃，以加快漿液凝固。水玻璃砂漿灌漿孔采用地質鉆機進行鉆孔，其具體灌漿孔布置如圖3所示。

圖3 水玻璃砂漿灌漿孔布置圖

表1 泥漿性能指標

由圖3可知，布置了兩個孔作為灌漿孔，在灌漿時采用單孔注漿，另一孔作為返渣返水排氣孔。在注漿孔內安放鋼套管，與注漿管進行連接，灌注水玻璃砂漿，注漿速度控制在15L/min～22L/min，使水玻璃砂漿壓注進溶洞，作為沖擊成孔時的圍護體。同時需確保注漿管道深入溶洞底部，并根據注漿的速度緩緩提升。采用間歇式注漿方式，讓先灌注的漿液初步凝固后，再進行注漿，以避免漿液滲透量過大，造成不必要的浪費。在還沒有達到漿壓控制值時需采用循環注漿的方式，確保達到漿壓控制值。

3.3 沖擊鉆孔施工技術

3.3.1 鉆孔的順序

由于所屬區域巖溶情況復雜，并且部分溶洞相互貫通，因此應依據該工程地質資料，針對巖溶分布情況進行仔細研究，充分了解各個樁位溶洞分布情況后，再確定鉆孔順序。在該工程中主要根據溶洞數量及其大小、巖面高低、巖溶裂縫走勢等地質情況來決定鉆孔順序，安排原則是由多到少、由大到小、由深到淺，有利于及時封閉溶洞，阻斷通道。

如在鉆進時發現地質情況與既有地質資料存在較大差異時，要及時通知建設單位，由建設單位組織監理、施工、設計各單位進行會談，對原有方案實施的問題進行探討與解決。如地質情況差異過大時，應重新進行地質補勘，補勘完成后，再針對新的地質情況進行相應的變更。3.3.2鉆孔泥漿的選用

該工程采用PHP優質的膨潤土化學泥漿作為鉆孔泥漿，具有高粘度、不分散與低固相的優良特性，其主要由PHP（聚丙烯酞胺）、Na2C03（堿）、CMC（輕甲基纖維素）及其膨脹土等原材料組成。在進行溶洞樁基施工時，可根據施工情況適當增加泥漿密度。為確保泥漿的優質性，當優質粘土短缺時，應用適當的水泥、燒堿進行代替，以確保泥漿的膠體率與懸浮能力，其配合比為燒堿∶水泥∶黃土=0.4∶0.2∶1，其具體泥漿性能指標如下表1。鉆進過程中，可采用泥漿分離器進行泥漿處理。當鋼護筒跟進后，要將鉆孔位的場地進行硬化，并做好排水溝與截水溝。

3.3.3 開孔時護筒跟進至穩定層

對于嵌巖樁結構類型，設計單位在進行設計時，通常沒有考慮補救措施，為了確保樁基100%的成功率，同時由于該工程樁基溶腔較大，并且覆蓋層不穩定，在進行開孔時采用護筒跟進進到穩定層，可避免溶洞或裂縫漏漿造成塌孔、護筒擠壓等鉆孔事故，并可有效保護孔壁，防止塌陷及成孔墻坍塌。

針對如23#墩的基樁溶腔大且覆蓋層厚的情況，要將鋼護筒跟進到巖面以下3m的穩定層。利用3m高，直徑為樁徑+50cm的護筒進行跟進開孔。并采用大一級的鉆頭鉆孔到巖面3m以下，采用直徑2m的護筒跟進到孔底。如3m范圍內存在溶洞，則應利用黏土與片石進行填充，再將鉆頭改為正常直徑后進行鉆孔。其護筒跟進流程如下圖4所示。

3.3.4 鉆進

該工程采用鉆機正循環鉆孔，利用泵吸進行反循環清孔，由于成孔較深，因此選用12t的卷揚機，采用Φ32的鋼絲繩。成孔位置巖石強度高，鉆頭重量確保在6t以上，連續梁墩位配置4～6臺鉆機進行同步鉆進，一般墩位配置2臺鉆機進行同步鉆進。首先采用回轉鉆機清理覆蓋層，在到達護筒底口再改由沖擊鉆，在進入巖層后，根據巖石硬度情況對沖程進行調整，如巖石強度低，則沖程可略高；如巖石強度高，則沖程應略低。

雖然先行對溶洞進行了預處理，但由于工程樁基深，部分壓漿孔孔底位置可能具有一定偏位，同時由該地區巖溶地質情況復雜，少數溶洞可能仍舊未達到預期處理效果。故當鉆頭將要鉆進溶洞部位時，要減少沖程，防止空錘，以便了解溶洞預處理效果，避免因為溶洞處理效果不理想造成卡鉆甚至掉鉆。并要結合預處理施工記錄及其地質資料，在鉆進過程中進行觀察孔口液面，一旦發現漏水，溶洞頂打穿，要立刻補水，并快速拋填足夠的片石黏土填充、封堵，等待液面穩定后在繼續進行沖擊鉆孔。

圖4 護筒跟進示意圖

當鉆頭鉆進小型溶洞出現漏漿現象時，要立即填充黏土與片石，并在補充優質泥漿后再進行復鉆。當鉆頭鉆進大型溶洞出現漏漿現象時，經填充黏土與片石處理后達不到施工要求，應及時采用低標號混凝土進行填充，如仍舊達不到要求，則采取水玻璃雙液注漿或水泥壓漿方式進行處理。

鉆頭鉆進時，要及時清渣與換漿，在鉆孔深度在60m內時，可采用泥漿泵進行正循環換漿，鉆孔深度超過60m后應采取泵吸進行反循環，從而加快清渣換漿速度。

在鉆進時要及時對樁中心、主繩之間的偏差度與垂直度進行測量，鉆進過程中孔位的偏差度應控制在10mm，垂直度偏差不應超過1%，從而確保成孔質量。

3.4 鋼筋籠施工技術

當前鋼筋籠施工技術主要采用卡板成型法、支架成型法、臺座長線法等，由于該工程鋼筋籠長度長、直徑大、豎直度控制難大、變截面連接工藝要求高等實際情況，結合工程成本考慮，最終選擇的施工精度高且成本較為低的臺座長線法進行鋼筋籠制作。

在鋼筋籠預制場安裝由加勁筋與圓弧鋼板骨架構成的胎模（如下圖5所示），骨架參照鋼筋籠半徑采用1cm厚度的鋼板加工而成，中間設置有5道2cm厚度鋼板的加勁肋。其中加勁箍和胎模間距保持一致，沿鋼筋籠縱向間隔2m布置一道。

采用龍門吊進行鋼筋籠的吊裝，吊裝到位后，在上端加勁箍的位置穿入型鋼，以臨時固定鋼筋籠，從而便于鋼筋籠對接，在鋼筋籠下放時應根據護樁來調整樁基中心和鋼筋籠中心的重疊，確保其一致性，從而確保鋼筋籠豎直度誤差在1%以內。

3.5 混凝土灌注施工技術

混凝土原材料需根據設計要求與規范進行檢驗，通過混凝土拌合站進行集中拌制，并按照試驗人員對配合比的要求控制混凝土拌制質量，再由砼運輸車運止施工平臺附近，采用高壓輸送泵輸送至樁位進行灌注，施工人員要根據運輸距離、氣候等因素調整砼塌落度，以確保施工現場砼塌落度滿足工程要求。

在進行樁混凝土配合比設計時要確保初凝時間滿足施工要求，避免初灌混凝土在灌注完成之前不發生初凝現象，樁基利用泵吸反循環方式清孔，泥漿達標后馬上進行灌注。

圖5 臺座長線法胎模示意圖

圖6 樁底取芯檢測情況圖

利用垂直導管法進行水下混凝土灌注，初灌采用隔水栓方法進行，其灌注量不少于設計要求的15.1m3，確保導管深埋不小于1.5m?；炷凉嘧⒁B續，確保在初凝前完成整樁灌注，如遇特殊情況，加入緩凝高效減水劑延長初凝時間。混凝土面接近鋼筋籠底時，需放慢灌注速度，并將導管深埋，當混凝土面超過鋼筋籠底部4m時，應將導管緩提升，防止樁內形成空洞。同時在進行混凝土灌注時應保留混凝土試件，待試件養護完成后送至試驗室進行強度檢測。

在混凝土灌注過程中，孔內溢出泥漿要進行引流，并利用泥漿泵輸送至岸邊的泥漿處理池，避免對環境造成污染。

4 結語

該巖溶地區樁基礎施工中，采用上述施工技術，經質檢部門樁基樁底抽芯芯樣檢驗后，樁基質量全部優良，其中I類樁比例達90%以上，且所有樁基礎樁底沉渣經抽芯顯示為0cm沉渣（見圖6），取得了良好的施工效果。通過該工程實踐證明，本文所述的公路橋梁樁基礎施工技術完全能滿足巖溶地區施工要求，可為其他類似橋梁樁基礎施工提供借鑒與指導。

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