巖溶地段樁基施工溶洞決策法處理技術(shù)

劉彩霞

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司， 北京 100142）

1 工程概況

新建南玉鐵路站前工程位于南寧市橫縣校椅鎮(zhèn)，工程主要包括石獅特大橋、學(xué)沖特大橋、羅塘村特大橋、旺村特大橋及白花特大橋，并且這些橋梁的部分樁基工程位于巖溶區(qū)，需要進(jìn)行溶洞處理，其中白花特大橋328#-4、328#-5、328#-6樁長最長，為71.5m，溶腔層數(shù)為9 層，具有工程數(shù)量大、施工工藝復(fù)雜、風(fēng)險較大的特點。白花特大橋位于橫縣縣城北側(cè)，穿越馬嶺、橫州、校椅三鎮(zhèn)，鄉(xiāng)村便道直達(dá)橋位，交通較便利。

2 處理方案

目前巖溶地段在樁基施工過程中，對大型溶洞尤其是空腔類型的溶洞，宜選擇灌漿填充法，但此法造價比較高；對小型溶洞尤其是溶隙、溶槽等一般選擇片石黏土水泥回填的方法；穿溶洞樁基施工時對于高度＜5m 的空腔溶洞或填充物為軟塑狀溶洞，采用拋填片石、黃泥、水泥。對于空腔高度≥5m 溶洞、半填充溶洞以及串珠狀溶洞時，串珠狀溶洞各串珠間硬質(zhì)巖的厚度＜2m，采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)。

在對樁基溶洞進(jìn)行處理時，應(yīng)結(jié)合溶洞大小所引發(fā)的風(fēng)險大小選擇多種方式相結(jié)合的綜合處理法[1]。該工程項目根據(jù)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)信息，對溶洞數(shù)量、大小、位置埋深和填充等情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，并對其失穩(wěn)風(fēng)險等進(jìn)行研判。

2.1 溶洞分類

2.1.1 根據(jù)溶洞的大小進(jìn)行分類

對巖溶而言，溶洞的大小是一個重要特征，會對其處理方式及具有的風(fēng)險大小產(chǎn)生直接的影響，根據(jù)溶洞的大小進(jìn)行分類一般有以下幾種：（1）小型溶洞：單個溶洞高度＜5m，或串珠狀溶洞各串珠間硬質(zhì)巖的厚度＞2m。（2）中型溶洞：單個溶洞高度介于5～10m，或多個溶洞之間的距離比較小（沖孔時會被擊穿而形成一體化的溶洞），則其累積溶洞高度高于5m 的。（3）大型溶洞：單個溶洞高度在10m 以上或多個間隔距離比較小的溶洞，其累積高度高于10m 的。

如果在某一樁進(jìn)行超前地質(zhì)鉆施工中沒有揭露溶洞，但在相鄰樁進(jìn)行鉆探的時候發(fā)現(xiàn)有中型以上的溶洞，那么此種情況便可認(rèn)為疑有溶洞，這主要是由于在樁基施工過程中，會存在鉆頭擊穿周圍溶洞的可能性，而導(dǎo)致本樁出現(xiàn)塌孔和漏漿問題[2]。

2.1.2 根據(jù)充填狀態(tài)進(jìn)行分類

溶洞空腔里可能會有填充物，則存在的坍塌風(fēng)險也不一樣，其中沒有填充的溶洞存在的坍塌風(fēng)險要相對較大，根據(jù)充填狀態(tài)進(jìn)行分類主要有：（1）無充填型溶洞：溶洞之內(nèi)沒有充填物；（2）半充填型溶洞：溶洞之內(nèi)的空腔有一半被充填；（3）充填型溶洞：溶洞之內(nèi)的空腔全部被充填。

根據(jù)地質(zhì)勘察相關(guān)資料表明，溶洞多數(shù)為無充填型，局部為半充填或全充填溶洞，填充物為黏土和砂土。

2.1.3 根據(jù)漏水情況進(jìn)行分類

因為DK89+121～DK90+580 段環(huán)境水具硫酸鹽侵蝕性，可能造成溶洞的巖溶裂縫，會使溶洞和地下水相連通，導(dǎo)致其在地質(zhì)鉆探過程中或者樁基施工過程中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，而溶洞發(fā)生漏水則會加大其巖溶風(fēng)險。根據(jù)漏水情況進(jìn)行分類主要有：（1）不漏水：即沒有漏滲水現(xiàn)象的溶洞；（2）半漏水：即存在少量漏滲水現(xiàn)象的溶洞；（3）全漏水：即漏水量比較大甚至和地下水進(jìn)行連通的溶洞。

2.1.4 根據(jù)垂向個數(shù)進(jìn)行分類

（1）單層溶洞：即樁基施工或鉆孔施工揭示只有一個溶洞；（2）多層溶洞：即樁基施工或鉆孔施工揭示其中不止一個溶洞，且溶洞之間的距離較近，所以又稱之為“串珠狀溶洞”。

2.2 處理樁基溶洞的方法

先對巖溶進(jìn)行勘察，并分析勘察資料。按照不同溶洞具有的風(fēng)險大小將其分類，然后再一一選擇相應(yīng)的處理方案。

2.2.1 回填法

（1）采用拋填片石、黃泥、水泥進(jìn)行回填的方法。適用高度＜5m 的空腔溶洞或填充物為軟塑狀溶洞現(xiàn)象的處理。采用旋挖鉆施工。（2）素混凝土灌入方法。適用于中大類型溶洞、孔內(nèi)漏漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重的情況，通常在利用片石粘土回填法處理無效后才選用此法，也適用于斜孔、傾斜巖層等問題。

2.2.2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

（1）鋼護(hù)筒跟進(jìn)到易塌層下面2.5m，最后拔出鋼護(hù)筒，適用于小型溶洞且覆蓋層部分有容易塌土層（砂層或者淤泥層），采用旋挖鉆施工。

（2）適用于鋼護(hù)筒跟進(jìn)到土洞底下1.0m，采用旋挖鉆施工。

（3）鋼護(hù)筒跟進(jìn)到覆蓋層部分的底面：①和建構(gòu)筑物距離非常近的小型溶洞；②中型溶洞（全填充式或已完成預(yù)處理的）并且和建構(gòu)筑物相距較遠(yuǎn)。采用旋挖鉆施工。

（4）單層鋼護(hù)筒跟進(jìn)到溶洞底部：①單個形式的中型溶洞（半填充式或無填充式溶洞）且其頂巖層厚度≤1m；②單個形式的大型溶洞且其頂巖層厚≤1m；③和建構(gòu)筑物相距十分近的全填充式中型溶洞，且其頂巖層厚度≤1m，采用旋挖鉆施工。

（5）雙層鋼護(hù)筒跟進(jìn)到溶洞底部：①單個形式的中型溶洞（半填充或無填充式）且溶洞頂巖層部分厚度＞1m；②單個形式的大型溶洞且溶洞頂巖層部分厚度＞1m；③和建構(gòu)筑物距離較近的全填充式中型溶洞，且溶洞頂巖層部分厚度＞1m。采用沖擊鉆施工。

（6）鋼護(hù)筒跟進(jìn)：雙層鋼護(hù)筒跟進(jìn)到溶洞底部。適用于中型串珠狀形式的溶洞（單個溶洞高度介于5～10m），分布多個且各串珠間硬質(zhì)巖的厚度＜2m。采用沖擊鉆施工。

2.2.3 綜合法

（1）預(yù)處理法結(jié)合回填法或鋼護(hù)筒跟進(jìn)法；（2）拋填結(jié)合鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工，當(dāng)空腔高度＞10m 時選用此法。

3 片石以及黏土填充復(fù)鉆方面的施工要點簡析

3.1 對溶蝕發(fā)育較輕、空洞和漏漿量較小的樁基進(jìn)行施工

（1）開孔時利用小沖程來沖擊鉆孔，做到“準(zhǔn)”和“穩(wěn)”，以間斷方式進(jìn)行沖擊，盡量少抽渣，確保開口圓順。

（2）加入片石且尺寸＜15cm，反復(fù)進(jìn)行沖擊約2～4 次，將護(hù)筒底部四周的土層擠密實。

（3）關(guān)注鉆機(jī)、周邊地表沉降以及護(hù)筒內(nèi)部水位變化情況，以防出現(xiàn)異常情況。

（4）結(jié)合地質(zhì)柱狀圖，在靠近溶洞時多觀察、多檢查，抽取巖樣并判斷是否已接近巖溶的地層。

（5）靠近巖溶時主繩部分的松繩量控制在1～2cm，以防擊穿巖殼時出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。

（6）當(dāng)巖溶地層部分的上殼被鉆穿時如發(fā)生漏漿現(xiàn)象，及時向其中投放如黃土、片石等物質(zhì)并補水，確保孔內(nèi)部水位的高度。

3.2 對空洞比較大且以軟塑狀為填充物的單層溶洞的樁基進(jìn)行施工

利用振動錘將鋼護(hù)筒下沉至基巖部位，再沖擊鉆孔一直到溶洞頂板，到達(dá)后不管有沒有漏漿現(xiàn)象或原本是不是未填充溶洞或半填充溶洞或填充物是軟弱粘性土物質(zhì)或淤泥的溶洞，進(jìn)洞后都向內(nèi)投放片石物質(zhì)和袋裝粘土物質(zhì)，使填充物高于溶洞頂面部位2.5～3.0m，接著利用小沖程沖錘法對投放混合物進(jìn)行沖擊，不用取渣，只需將其擠入溶洞裂隙即可，如此反復(fù)進(jìn)行操作，以此減少灌樁施工過程中混凝土出現(xiàn)的擴(kuò)散流失。

4 結(jié)束語

本文主要對樁基施工有關(guān)巖溶方面的處理方法進(jìn)行研究總結(jié)，對原先單個溶洞和單一形式的處理方法進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)合南寧市白花特大橋樁基施工過程遇到的有關(guān)溶洞處理方面的問題，根據(jù)巖溶特征，基于經(jīng)濟(jì)適用的相關(guān)原則，針對各種處理方式提供相應(yīng)的匯總決策法，并對處理方案進(jìn)行了強化。