關于橋梁樁基施工中溶洞處理技術的研究

李曉霞

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410000)

1 工程概況

某公路橋梁為特大橋，全長1 354 m，橋寬2 600 cm，為四車雙向通道。橋梁主體采用200 cm預應力空心板梁，樁基采用鉆孔灌注樁，墩柱基為端承柱，長3 500 cm，寬為1.48 m和2.15 m。橋梁位于沖洪積平原上，在長期洪水作用下，土層主要為深10 m的亞砂土，溶洞普遍存在。溶洞內包含碎石、黏土等沉積物。

2 樁基施工中的溶洞處理

2.1 施工方案

溶洞的存在將導致樁基施工承擔較高不良地質風險，所以需要提出科學的溶洞處理方案。現階段，溶洞處理主要可以采用三種技術，具體包含橋梁跨越式技術、強夯法和鉆孔壓漿法。采用第一種方法，需要使用大量鋼筋、水泥等材料，在溶洞中搭建施工平臺，在臺面下完成支柱建造。采用強夯法需要對溶洞進行擊穿、回填和壓實，使地基得到加固，滿足樁基施工要求。采用鉆孔壓漿法施工，可以通過鉆孔在溶洞中注入混凝土，從而提高地基結構穩固性。如表1所示，對三種施工工藝方案進行比較發現，強夯法施工成本最低，其次為鉆孔壓漿法，二者相差不大。而跨越式施工將產生較高費用，且施工場地狹小時難以適用，首先被排除。工程初期決定采用強夯法，但通過深入勘察發現溶洞主要集中在小范圍內，樁基下溶洞大小不一，并且普遍較深，實施強夯施工將導致施工效率受到了影響。綜合考慮施工經濟性和進度要求，決定采用鉆孔壓漿施工方案。考慮到溶洞結構異常復雜，容易發生鉆孔坍塌問題，需要提前完成鋼護筒施工，保證工程施工安全。

表1 施工方案比較

2.2 施工技術

(1)鋼護筒施工

工程鉆孔采用機械化方式，機械與孔口保持10 m距離。由于溶洞密集，容易出現塌孔問題，需要采用鋼護筒加強孔壁保護。對施工位置進行全方位測量基礎上，可以確定開孔護筒位置。在施工前需要加強溶洞勘測，在洞較淺的情況下利用高壓水槍對洞內雜質進行清潔，然后利用混凝土進行充填。針對深洞需要采用碎石、砂石等進行初步填充，然后在適合孔位進行鋼護筒固定，護筒壁厚約8 mm，各節高約2.5 m。按照要求，鋼護筒應達到地下1 m左右，采用鉆頭直徑94 cm，護筒直徑約90 cm。固定后，利用打樁機完成導向架安裝，達到0.5 m深度。在內護筒安裝方面，需要采用沖擊鉆鉆進。應保證鉆頭與護筒間距達到要求，具體約0.5 m，直至達到最底層溶洞下0.5 m位置左右。內護筒級數需要根據溶洞數量確認，在下沉時應做到分級，先完成打孔鉆進，將大護筒下沉。每穿過1層溶洞，需要增加Ⅰ級內護筒。在二次處理中，需要利用加套箍方式進行護筒處理，井口采用滿焊方式。施工期間，應注意觀察是否存在塌孔等問題。一旦發生需要采用回填碎石、稻草、黏土等材料反復沖孔，保證施工質量。

(2)鉆孔施工

在樁基成孔方面采用沖擊鉆泥漿循環排渣法，結合溶洞特征科學鉆進。在鉆進前，需要對樁基狀態進行確認，掌握溶洞充填情況，完成巖面覆土記錄，通過技術交底提出科學施工思路。在鉆孔施工方面，需要在巖層上層利用回鉆轉樁機進行孔洞鉆進。實際作業前需要完成機械余熱，將砂石泵開啟，使鉆具緩慢、穩定回旋。確認鉆桿達到標準要求后，將鉆具抬高，使其與孔底保持100 mm距離。循環沖洗孔底，約120 s能夠將殘渣排凈，然后停泵調節鉆桿長，重新起鉆。鉆進過程中，應保證鉆頭方向穩定，鉆具未出現搖擺問題。達到指定巖層深度后，實施沖擊成孔施工。鉆進期間需要利用吊機配合施工，并加強護壁施工，以免出現塌孔問題。在接近巖溶發育的位置，需要在孔內填入充填物，實施低錘密擊，促使裂隙得到充填。使用的泥漿黏度為20，含沙量不超過4%，需要將比重控制為1.3±0.1，并做好孔內水位控制，以便符合施工標準要求。期間應加強泥漿狀態監控，發現漏漿問題需要及時向上反映，在專業技術人員指導下合理施工。按照常規處理方法，需要采用高黏性漿液進行補注，保證溶縫得到填充。

(3)護筒切割

完成鉆孔后，需要對內護筒進行切割。實際為加強安全管理，還應選派專人加強訓練，然后嚴格按施工要求進行切割作業。切割應遵循自下而上的順序，加強過程監督，使施工質量得到保證。為保證人員作業安全，應加強清孔，安排技術人員提供指導，增強施工安全性。清孔時應注意觀察沖洗液中沉渣含量，在不超過4%的條件下，同時沉渣厚度符合規范，能夠認為達到理想施工效果，然后進行下一階段施工。期間每隔2 min確認一次沉渣清孔，應確保沖洗循環良好。在鉆頭原本位置上，可以旋轉10 min，漸進式填充清水或沙量新泥漿。

(4)鋼筋籠吊放

在孔內泥漿比重不超過1.1的情況下，可以進行鋼筋籠吊放。吊放前應確認鋼筋籠主筋、箍筋、加強筋的直徑、間距等參數能否達到要求，確保加強筋位于外側，主筋不存在彎鉤等情況。吊放時應采用防護措施，并完成保護層墊塊的設置，以免鋼筋籠因碰撞發生變形問題。在鋼筋籠安裝時，還應采用閃光對焊方法進行連接，保證接頭面積不超過50%，距離達到1 m以上。在此基礎上完成混凝土澆筑平臺搭建，進行導管氣密性試驗。除第一節導管長在3～5 m范圍內，其余在4.1～4.7 m范圍內，能夠具有一定抗拉性能。而導管下端到樁尖高在0.5～0.8 m范圍內，在平臺上固定，為后續壓降操作提供便利。

(5)壓漿施工

在壓漿施工前，需要對孔底沉淀情況進行確認，加強泥漿比重控制。發現泥漿參數無法達到要求，還應進行二次清孔。操作時應反復抽查鉆孔，并確認清孔質量。直至孔內沉淀厚不超過9 cm，泥漿比重不超過1.1，才能滿足工程施工質量要求。實際在壓漿作業時，應把握施工規范，做到連續灌注。而導管埋深在3±1 m范圍內，可以結合實際情況適當增加。采用的壓漿材料為普通硅酸鹽水泥，添加一定化學劑，通過多次試驗把握最佳凝固時間，在增強流動性的同時，把握注漿效果。結合樁基和溶洞情況，需要在橋梁各墩臺位置完成6～8個壓漿孔的布置，使注漿管達到溶洞底部。采用雙液壓漿系統，能夠通過多次、少量壓漿對所有孔進行注漿。在混凝土灌注時，需要提升導管，結合溶洞情況確定埋深。灌注期間，混凝土坍落度應在19～21 cm范圍內，注意是否存在表面下降情況。灌注標高應比設計值高1 m左右，灌注后觀察30 min，確定表面無變化可以將導管拔出。

2.3 質量控制

在溶洞處理過程中，采用上述方法容易遭遇漏漿、埋鉆和塌陷等問題，還要采取有效措施加強工程質量控制。鉆孔期間遭遇含地下水的溶洞，可能導致泥漿漏出。在溶洞交錯縱橫時，相互之間存在通道，可能導致漿面無法得到及時補充，繼而導致塌陷問題產生。為避免工程質量受到影響，需要在壓漿期間注意觀察，一旦發現表面發生高度下降等異常，還應停止鉆進，并將鉆頭提出。與此同時，需要進行補漿和注水。如果護筒位置發生漏漿，可能引起護筒下沉，還要采用黏土對周圍空間進行填充。發揮黏土密封作用，能夠有效控制漏漿情況。埋鉆的發生，與塌孔問題的產生有密切聯系。在鉆孔期間，受各種因素影響，可能導致人員將溶洞頂板鉆透。一旦發生這一情況，將導致施工承擔較大的埋鉆風險。在問題處理方面，同樣要求加強鉆孔過程觀察。根據孔內水位變化，可以判斷是否存在水壓異常現象。發現異常及時處理，避免孔壁坍塌。施工前還應加強勘察，做好溶洞頂板位置的標記。在頂板周圍施工時，需要嚴格控制進度，完成鉆進高度預留。在作業期間也應當做到靈活施工，以便及時將鉆機撤出。因此在質量控制方面，重點是加強溶洞施工特點把握，嚴格按照施工要求控制細節。

3 結 論

綜上所述，在橋梁樁基施工期間遭遇溶洞，需要結合地質狀況提出科學施工方案。通過對方案可操作性和經濟性進行綜合分析，能夠采用科學的溶洞處理方法，使工程質量得到保證。在實際過程中，需要加強鋼護筒施工、鉆孔施工等各個施工環節的把控，同時合理處置各種施工問題，使工程質量得到有效控制。