淺談橋梁超長樁基穿越深覆蓋層空洞處理技術

鄧濤

摘 要：針對重慶巫溪地區多為丘陵、山嶺堆積體、孤石形成的洞室地區，其地形、地貌和水文地質條件都比較復雜，以巫鎮高速公路項目西溪河特大橋11#、12#、13#墩超長樁基施工為實例，解決工程施工中遇到的堆積體、孤石形成的洞室地質條件下，樁基礎施工空洞處理技術問題。

關鍵詞：超長樁基;深覆蓋層;空洞;處理技術

1 工程概況

巫鎮高速公路項目西溪河特大橋單幅橋面凈寬12.5 m，設計荷載為公路-Ⅰ級，橋軸線方向18°。左幅起訖點樁號為ZK17+651～ZK18+713，橋長1 062 m，設計中心里程樁號ZK18+180。右幅起訖點樁號為YK17+633～YK18+727.5，橋長1 094.5 m，設計中心里程樁號YK18+184.5。

11#、12#、13#下部結構為柱式墩、樁基礎。左線樁基礎長度分別為76 m、92 m、72 m，左線樁基礎長度分別為52 m、92 m、80 m。

2 地質條件

橋址區左側存在一處特大型滑坡，除此之外橋址區存在堆積體、孤石形成的洞室、地下洞室等不良地質現象。

3 不同洞室的處理方案

3.1 小型洞室的處理

鉆機鉆進過程中，遇到小型洞室時，常采用傳統的回填粘土沖孔固壁法。

（1）沖擊鉆進時，要注意樁孔內泥漿水平位置發生的變化。當泥漿水平位置下降明顯時，需及時補充泥漿。（2）將提前準備好的黃粘土放在鉆機旁，當發現泥漿面下降時，立即用施工機械向樁孔內放入備好的粘土，回填高度應超過2 m。然后采取低提慢進、控制好節奏的操作，再次沖孔并重新造漿，通過沖孔將洞室堵住。（3）若再次漏漿，重復之前的方法，不斷回填和沖孔，直至達到滿足填塞孔洞和固壁的要求，然后一直鉆進至樁底設計標高。（4）在鉆進過程中，如果出現大面積塌孔或泥漿快速流失，并且出現原泥漿面超過2 m的下降，則說明鉆孔施工中擊破了原超前探測未發現的洞室，其已形成中型或者大、特大型洞室，應按以下方法處理。

3.2 中型洞室的處理

中型洞室的處理：片石加粘土堵洞筑壁法。

（1）提前熟悉超前鉆探和工程地質資料，在預知有中型洞室時，需注意鉆機作業場地是否水平，碴樣、孔內泥漿水平面是否正常等情況，需要配置專人來密切觀察其變化。

（2）從開始鉆孔到擊穿洞頂前，如果使用較大沖程會導致沖擊錘卡住，建議整個過程使用較小的沖程施工，逐步擊穿洞頂。

（3）一旦察覺泥漿表面降低，并且孔中的泥漿水平位置、泥漿粘度和顏色同時發生變化，鉆孔速度不斷增大，同時沒發生偏孔現象，說明已經通過了洞頂進到了洞室。

（4）在施工時，為防止出現沖擊錘被填充物埋住等情況，此時應提升沖擊錘，并使用大型泥漿泵采用大功率輸出快速為孔內補充泥漿。

（5）在泥漿中適當增加粘土含量使泥漿粘度應保持在19 s～28 s范圍內。

（6）用施工機械將之前按3：7的比例備好的片石和粘土投入鉆孔內。根據洞室的垂直高度來增加，按照多次少量的方法，總的增加量應超過洞室高度2 m以上。

（7）鉆進時，采用較小沖程鉆進，使用鉆錘破碎粘土和片石，并將其擠入洞室。

（8）待孔內泥漿液面下降停止，并緩慢上升時，再增加鉆進沖程，沖擊并擠壓注入的填料，保證洞室全部堵塞。在洞室內鉆進過程中，根據進尺快慢來選擇與之成正比的碎石和粘土投入量，盡量每次投放超過5 m3以上，重復多次投放。

（9）如果洞室存在很多較大縫隙，雖經過多次封堵，但大多還會再次出現孔洞坍塌，證明原來的粘土、片石填充物仍沒有徹底并且有效地將洞室封堵。為提高洞室封堵的固結強度，降低塌孔風險，應再分批加投袋裝水泥，在回填深度范圍內，每米投放至少3袋水泥。

（10）當泥漿不在產生流失現象后，即可正常鉆進。

（11）洞室頂板和底板被貫通后，洞室頂板和底板的樁孔應用鉆錘修圓，防止卡鉆和卡鋼筋籠。

3.3 大型洞室的處理

3.3.1 片石水泥土造漿法

對于由多層小型洞室組成的大型洞室、單層填充式洞室采取此預案進行施工。

（1）若遇施工此類洞室時，不僅要保證上述中型洞室處理的第一條辦法有效實施，還應該加大重視力度，配備足夠的專業人員，更好的保證施工順利進行。（2）鉆至洞頂前，用小沖程將洞頂逐漸擊穿，以防沖擊錘被卡住。若察覺泥漿泄漏，說明洞頂已擊穿。迅速使用泥漿泵補充孔內泥漿，以免孔壁坍塌。同時立刻向孔內拋投5 t左右袋裝水泥。（3）然后，將厚度約3 m～5 m的粘土和片石混合物填入孔中，土石比為1：1，樁徑為1.8 m，則每個孔的單次輸入量約為8 m3

～12 m3，以填充至洞室頂以上不少于3 m為準。（4）漏漿停止后重新開始鉆進。仍采用小沖程鉆進，使鉆錘能將水泥、粘性土、片石混合體等破碎后擠入洞壁，起到加固保護內壁的效果。（5） 在水泥終凝時間之前，沖孔至漏漿位置，然后停鉆約4 h，直至凝固后的混合漿液將漏漿位置封堵。

3.3.2 混凝土灌注護壁二次成孔鉆進法

其中某些大型洞室內為流塑狀充填物或洞內存在涌水跡象。將產生較大側壓力且自穩性較差。采用混凝土灌注護壁二次成孔鉆進法來處理。

（1）按照大型洞室類型施工后，擊穿洞頂過后，為防止泥漿被稀釋，降低泥漿護壁效能，造成孔壁坍塌，應加大泥漿比重，并隨時準備補充漿液。（2）鉆孔至洞底后，在不清孔的情況下，將水下混凝土灌注至洞頂以上1.0 m處。（3）等混凝土強度超過70%后，再重新開始鉆進。

3.4 特大型洞室處理

3.4.1 粘土水泥片石造漿法

對于填充式特大型洞室及多層中小型洞室組成的特大型洞室，仍可以采用前述粘土水泥片石造漿法。

3.4.2 鋼護筒跟進法

為避免大型塌孔事故，降低成樁風險，對空孔且孔頂基巖厚度小于3 m或頂地高差小于10 m的大型洞室，建議采取護筒跟進施工法。

（1）鋼護筒加工：孔深15 m和15 m～30 m時，分別用12 mm和14 mm厚鋼板加工鋼護筒。護筒每節長度為4 m，要求護筒內徑大于樁徑10 cm。護筒總長度L≥（h+H）m（h為洞室高度，H為洞頂到超過地面1.5 m的距離）。為滿足鋼護筒整體垂直度要求，必須嚴格控制單節護筒的加工尺寸，使焊縫與護筒豎直方向垂直，且焊縫處加焊5 cm寬的鋼帶，施工中必須精確控制每節下沉護筒的垂直度。（2）護筒的下沉：護筒放置完成后其高程、頂面水平和垂直度滿足要求，當沖擊通過洞頂時，必須在洞頂厚度范圍內緩慢、反復提升沖錘，使洞頂部成孔圓滑、豎直。此時將鋼護筒下沉到孔底。在遇到其他情況時，可以考慮利用振動錘來下沉鋼護筒。（3）鋼護筒跟進至空洞底以下至少2 m，然后按常規方案鉆進至樁底標高。

3.5 穿越洞高很大且為流塑狀填充物洞室

這種類型洞室如果就單獨回填粘土、片石或礫石后，鋼護筒跟進的施工方法，可能會導致流塑狀填充物夾雜著回填物涌入樁孔內，使清孔困難，并且在灌樁過程中容易發生斷樁的風險，產生巨大的質量隱患。

因此，通過大型流塑狀充填物洞室時，到達洞底后不必清孔，即向洞內灌注水下混凝土到達洞頂約0.5 m，待混凝土凝固達到7d標準強度后再重新鉆孔，所灌入的混凝土將在樁孔周圍形成一個圓型的圍護結構，以防止流塑狀填充物涌入樁孔或大量混凝土流失造成斷樁。

4 結束語

針對該項目的超長樁基穿越深覆蓋層空洞處理技術總結非常有意義，同時也為將來同環境下樁基施工奠定了堅實基礎，積累了相關施工經驗。

參考文獻：

[1]高軍，胡攜，林曉.高速鐵路堆積體、孤石形成的洞室地質橋梁樁基施工檢測技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2018.

[2]王中文，汪華斌，劉志峰，等.堆積體、孤石形成的洞室地區公路橋梁樁基設計與施工[M].北京：科學出版社，2015.6.