輸電線路灌注樁溶洞鋼護筒跟進處理方法

李志福

摘 要：輸電線路基礎施工，特別是灌注樁基礎施工中，溶洞地質的處理是一大難點，也是質量控制的關鍵點。目前應用較多的溶洞處理方法有回填造壁法、混凝土灌注法及注漿預處理法等，但這些方法對于較高或較大的溶洞處理效果不理想。本文結合工程實例，介紹了一種對較高、較大溶洞地質更優良的灌注樁基礎處理方法——鋼護筒跟進法，并對該法施工中的關鍵環節進行歸納分析，對今后類似地質條件下的施工有借鑒意義。

關鍵詞：輸電線路；基礎施工；溶洞處理；施工方法

溶洞一般存在于地下，屬于隱蔽物，因而不能被人們直觀認識，給施工帶來不確定性。目前輸電線路灌注樁施工中遇有溶洞地質的情況，多采用以下方法進行處理：

回填造壁法 施工過程中，當樁機鉆頭穿過溶洞覆蓋層或頂板時，觀察到鉆孔內出現一定量漏漿，在及時補漿的同時提起鉆頭，向孔內向基對于高度大，體積大的溶洞，回填物無法保證一次性填滿溶洞，且還拋填片石、粘土、水泥及泥質強風化巖等填充，待觀察到孔內泥漿面基本穩定后，恢復繼續鉆孔。該方法操作較簡單、取材方便，適用于一些溶槽、溶溝、裂隙、溶蝕明顯的蜂窩狀灰巖碎塊、全填充溶洞。但對于稍高或體積稍大的溶洞，回填物無法保證一次性填滿溶洞，易造成沖孔過程中突然泥漿水位急速下降、地面塌方，產生隱患事故。

混凝土灌注法 該方法與與回填造壁法類似，當鉆頭穿過溶洞覆蓋層或頂板時，鉆孔內觀察到漏漿，在補漿的同時提起鉆頭，向孔內拋填片石、碎石、砂混合物和注水泥漿，然后用小沖程沖擊，將片石擠壓到溶洞邊，從而形成泥漿碎石外護壁，在水泥砂漿將片石空隙初步堵塞后，停止沖擊，待24小時后，水泥的強度達到2.5MPa的條件下，再繼續沖擊，達到安全穿過溶洞的目的。該施工方法同樣操作較簡單、取材方便，形成的護壁有一定強度，適用于溶洞高度在1～3米之間，且溶洞為填充或半填充的情況。對于高度超過3米或體積較大的溶洞，回填物不能一次性填滿溶洞，也無法形成泥漿碎石外護壁，會導致地面塌方，引發安全事故。

注漿預處理法 注漿預處理法是在灌注樁施工前向溶洞充分壓漿，將溶洞完全塞填充滿，樁底及樁身范圍內注漿加固后，再進行樁基成孔及澆注施工。該方法在灌注樁施工前對溶洞進行預處理，對地基起有效的加固作用，后續施工安全性較高，但其工序較繁雜、需反復采用抽芯法檢測注漿填充效果。當洞高在0.5米～3米之間時，該方法對于溶洞位置勘察準確，處理效果較好。在洞高度大于3米的情況下，注漿預處理法無法準確勘查溶洞大小及走向，且注漿數量及施工周期難以估算；并且注漿過程中的抽芯檢測只是代表取樣點的溶洞填充效果，無法反映溶洞整體填充情況，導致在實踐中常出現成孔時漏漿的現象，需做二次溶洞處理。

由上述的分析可見，傳統的施工方法只適用于洞高在3米以內的溶洞處理，對于洞高在3米以上、結構復雜的溶洞，尚無合適的處理方法。

1.工程應用背景

220kV嘉凱線途經溶洞地質區域，多數塔位在地質勘測時已發現存在大量溶洞。在灌注樁基礎施工過程中，根據不同的溶洞特點，分別采用了回填造壁、注漿預處理及混凝土灌注等多種方法對塔基溶洞進行處理，雖有局部塌方的現象存在，但處理效果仍能夠滿足施工安全質量需要。但在N25塔基灌注樁施工過程中，塌方現象非常明顯，常用的幾種處理方法沒有明顯效果，不能滿足施工安全的需要。

仔細分析N25溶洞的特點及處理時遇到的問題，我們發現，N25溶洞高度大于3米，且根據現有地質資料推斷，溶洞的結構復雜。現有的幾種溶洞處理方法已經不能滿足施工需要，必須制定新的施工方案。

由于地下溶洞較大，采用向溶洞內回填或者注漿的思路，不能保證在灌注的孔四周形成穩固的護壁，這樣做法不安全，也不經濟。從安全角度考慮，新方案在灌注樁沖孔或鉆孔時不能塌孔，必須能夠有一定的支撐力保持原有的地質結構；從成本和質量角度考慮，在澆筑時，不能有明顯的漏漿現象，澆筑時混凝土必須保持在孔內，不能漏到溶洞中。既然在“造護壁”的過程中很難保證安全，我們考慮了另外一種思路，那就是直接在孔內放進去一個“成品護臂”——鋼護筒。由于施工機械條件等的限制，鋼護筒不能再施工一開始就先行放置，于是選擇了一邊沖孔一邊下放鋼護筒，即鋼護筒跟進的方法。在沖孔的過程中，護筒又起了護壁的作用，原有地質周邊結構不會受影響而坍塌；在澆筑混凝土時，鋼護筒又起了圍擋的作用，有效防止了漏漿。

2.鋼護筒跟進法原理及適用范圍

2.1鋼護筒跟進法施工方法原理

在N25塔基灌注樁施工時，先用沖擊錘進行沖孔、擴孔處理，然后采用振動錘將鋼護筒振動下沉至溶洞底部。接下來一邊沖孔，一邊接高護筒，并將護筒震動下沉至已鉆成的孔內，形成牢固的鋼護壁，有效防止塌孔。灌注樁澆筑后，鋼護筒將成為樁的一部分。

2.2鋼護筒跟進法適用范圍

本法適用于各種溶洞地質的基礎處理，尤其對高度大于3米、結構復雜、多層分布的溶洞地質，能有效防止已成孔深度范圍內塌孔、漏漿、超灌等現象的發生。同時也應注意到，由于鋼護筒造價較高，在處理基礎小型溶洞地質方面，不如傳統方法經濟。

判斷是否采用鋼護筒法施工，主要根據勘探的地質資料和周圍環境，對于地質資料中顯示溶洞高度大于3米，或鄰近運行線路、房屋基礎的塔位，從保證安全的角度，施工中應優先考慮本方法。但對于采用傳統方法能夠安全、經濟地處理的溶洞地質基礎，則應從經濟角度考慮優先采用傳統方法。

3.鋼護筒跟進施工方法

3.1 施工步驟

（1）場地平整、定位并埋設護筒。

（2）樁機安裝就位，沖孔至溶洞頂。

（3）下放鋼護筒。

（4）溶洞頂部處理。

（5）鋼護筒跟進。

（6）正常成孔至樁底標高（終孔）。

3.2 施工方法

3.2.1場地平整、定位并埋設護筒

平整場地以便鉆機安裝和移位。對于不利于施工機械運行的松散場地，應采取硬化、加固措施。其次，場地要采取有效的排水措施。樁位放樣確定后，應埋設好護樁，并做好測量交底，隨時進行檢查。

護筒位置要根據樁位，按縱橫軸線中心埋設。埋設護筒的坑不能太大，坑挖好后，將坑底正平，然后放入護筒，經檢查位置正確，筒身豎直后，四周即用粘土回填，分層夯實，并隨填隨觀察，防止填土時護筒位置偏移。護筒埋好后應復核校正，護筒中心與樁位中心應重合，偏差不得大于50mm。護筒在粘土中不宜小于1米，在砂土中不宜小于1.5米，并保持孔內泥漿面高于地下水位1米以上。

3.2.2 樁機安裝就位，沖孔至溶洞頂

樁機就位時，必須保持平穩，不發生傾斜、位移，其下部要用方木墊平，塞牢。

沖孔時沖擊錘直徑要比鋼護筒外徑大3-5cm。參照地質勘探資料，沖孔至孔底距離溶槽頂部1米位置。

3.2.3 下放鋼護筒

（1）鋼護筒需在廠家用機械集中卷制加工制作，焊縫全部為雙面坡口，首節鋼護筒長度應大于溶洞高度（可參考地質資料）+溶洞頂到地面高度+30cm，其他節鋼護筒的長度為方便運輸和施工可控制在3～6m之間，護筒內徑應比樁徑大10cm。鋼護筒的加工尺寸必須嚴格控制，護筒上下節的連接縫除焊接外，還需在接縫處焊50mm寬的加強鋼帶，護筒水平接縫所成平面與護筒豎向垂直，使整個鋼護筒的垂直度符合要求。

（2）采用25T汽車吊輔助20T振動錘，將鋼護筒壓入孔中，使其跟進至高于溶槽頂部1米，在下沉鋼護筒的施工過程中，振動錘必須平穩，牢固的焊在內鋼護筒頂部，并在護筒頂面的平面位置一定要居中，盡可能避免因偏心造成護筒產生偏斜。各節護筒連接的垂直度采用全站儀嚴格控制，不得超過施工規范要求的1/200；鋼護筒在下落過程中的垂直度通過鉤機推拉控制，并安排測量人員用全站儀觀測。

3.2.4 溶洞頂部處理

（1）沖擊錐錘沖至溶槽頂部范圍要做到上下輕提慢放，緩慢進尺至溶槽處形成一小的裂口，不得高提進行強烈的沖擊，以防止卡錘。

（2）進入溶槽后，孔內的泥漿勢必全部漏失。因此需單獨進行溶槽的處理：孔內漿漏失完畢后，盡快用25T汽車吊將沖擊錐錘吊開。并在回填片石或粘土后用沖擊錐錘反復沖砸，通過擠壓旁邊的溶洞空間，孔樁周圍形成護壁，再跟進鋼護筒。

（3）同一樁孔內若有多層溶洞、溶槽或空洞，需分層按上述方法處理、跟進下放鋼護筒。

3.2.5鋼護筒跟進

溶槽處理完畢后，先采用沖錘進行成孔一定深度（注：進尺為1.5-2米）。之后及時采用25t汽車吊輔助振動錘將內護筒下沉至進尺巖面標高處；然后再進行沖孔、下鋼鋼護筒；與之循環反復直至最下層溶洞底部3米以下處。同樣，在施工過程中控制各節護筒連接的垂直度不得超過1/200。

3.2.6 正常成孔至樁底標高

鋼護筒按上述方法穿過溶槽層后，即可采用正常成孔至樁底標高。待清孔后，便可進行混凝土澆筑。

4. 結束語

在220kV嘉凱線N25灌注樁施工過程中，我們創造性地采用了鋼護筒跟進法處理溶洞，施工效果顯示這種方法不但能夠有效提高施工效率，而且消除了安全隱患，同時相比大量填充溶洞的方法，本法節約了施工成本。在隨后本工程其他較高、較大、結構復雜的基礎溶洞處理中，大量采用了鋼護筒跟進法，處理效果都很理想。

鋼護筒跟進法施工程序簡單，安全性高；且施工材料、工器具及施工周期能準確預計；能一次性完成溶洞的處理，保證成孔后不會出現漏漿、塌孔、超灌等現象。實踐證明，采用鋼護筒跟進法處理灌注樁基礎溶洞，尤其對高度大于3米、結構復雜、多層分布的溶洞地質，能夠有效地保證施工安全、順利進行，是一種值得推廣應用的施工方法。

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