巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術研究

王鵬

摘要：近年來，隨著交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展，橋梁工程在交通運輸行業(yè)中成為了不可或缺的部分，橋梁工程施工質量的好壞是確保工程總體質量的關鍵環(huán)節(jié)。在巖溶地區(qū)，橋梁樁基施工更是整個橋梁工程中的重中之重，巖溶地區(qū)地質情況復雜多變，溶洞、溶蝕洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等不良地質現(xiàn)象時有發(fā)生。針對巖溶地區(qū)橋梁樁基施工存在的多種問題，如何在復雜多變的地質條件下保證橋梁樁基的施工質量，本文從巖溶地區(qū)特點、橋梁樁基施工要求、橋梁樁基施工工藝以及施工過程中常見的問題及預防、處理措施等多個方面進行論述，作為巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術的研究。

關鍵詞：巖溶地區(qū);橋梁樁基;施工技術

一、巖溶地區(qū)特點

巖溶地區(qū)地質條件復雜多變，巖溶發(fā)育強弱程度上與地形地貌、地質構造、地層巖性有關，但總體來看，分布范圍并無規(guī)律可尋，整體規(guī)律性差;特別是針對單個工點，地下巖溶發(fā)育無規(guī)律、形狀不規(guī)則、地下不可見是其最大特征;溶洞、溶蝕洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等在巖溶地區(qū)交錯布置，形成了復雜多變的工程地質條件。

二、橋梁樁基施工要求

1.巖溶發(fā)育差異性大，橋梁墩臺穿越溶孔、溶隙發(fā)育段，進入穩(wěn)定巖層內，施工期間必須采取逐樁探底，以查明橋樁以下一定深度范圍內地質情況，為橋梁樁基施工提供地質依據(jù)。

2.建議在施工前進行水泥注漿填充加固（不含暗河等巖溶管道）或片石填塞+漿砌片石封閉，以增強整個巖體強度。

3.針對區(qū)內巖溶橋，首先采用物探進行探測，針對物探探測結果，對物探探出的溶洞、異常的墩臺部位采用鉆孔進行驗證;而物探未探測出的異常則主要根據(jù)地質調繪進行查明。由于區(qū)內地形變化大，物探受地形限制，其成果與可能實際存在一定偏差，故施工過程中應加強超前地質預報工作及相應處置措施。

4.鉆孔灌注樁施工前，對樁位處應探明和清除地下障礙物。

三、橋梁樁基施工工藝

根據(jù)地質鉆探資料和填充物情況，詳細分析樁位地質柱狀圖，對每一個樁相應預計出溶洞位置和溶洞高度設計出針對相應溶洞的處理方案、沖孔方法和防塌孔措施。合理規(guī)定施工順序，同一橋墩范圍內應跳樁施工，同一墩臺樁基礎宜采用一臺鉆機施工，防止串孔。樁基施工時應先安排外圍樁而后中間樁，先安排含有較深、較大、較多溶洞的樁孔施工，先安排長樁施工，后安排短樁、溶洞較小的樁孔施工。

1.常規(guī)成孔法（按照無溶洞地質考慮）

當溶洞內有充填物，是可塑或軟塑的亞粘土，并且溶洞不漏水，這時不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按照正常的地質情況施工。沖擊鉆成孔時，洞內的土質和溶洞外的土質沒有什么區(qū)別，可以按無溶洞的情況施工。

2.片石粘土筑壁法

溶洞內無充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以內，但存在嚴重漏水，護筒內水頭高度不能保持時，可采用片石、粘土按1：1 體積比，回填沖擊，用0.5～0.8 m小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實，再加漿提高水頭到正常高度，讓粘土與片石混合物充分擠入溶洞，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進，形成人工泥石護壁。如此反復多次回填片石、粘土，反復沖擊直至形成泥石護壁并不再漏漿為止。粘土片石筑壁法施工時，鋼護筒必須預埋牢固，這樣可以防止由于溶洞漏水，水頭高度急劇下降而造成孔口塌孔，保證鉆孔順利通過巖溶區(qū)。

當沖孔到離溶洞的頂板還有1米左右的時候，應加大泥漿所占的比重，并采用低沖程（高度在1m內）慢速沖進逐漸擊穿頂蓋，以防止卡鉆。此外，還要安排專人來觀察護筒內泥漿面的變化，如果發(fā)現(xiàn)泥漿面出現(xiàn)下降，應當立即提鉆并及時進行補漿和拋填混合料，等到泥漿面不再下降達到穩(wěn)定的時候，應繼續(xù)使用低沖程慢沖擠混合料，使其能夠形成泥石孔壁穩(wěn)定的穿過巖溶地區(qū)。如果溶洞的面積比較大，使用一次拋填就很難達到成孔的目的，因此必須通過反復拋填處理才能夠使其成孔。

3. 鋼護筒跟進法

溶洞較大洞高大于5m，洞內無充填物或流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石加粘土反復打密，仍然無法形成泥石護壁的，可采取鋼護筒跟進法施工。該方法就是一面沖孔，一面接高護筒，并且將其震動下沉至已鉆成的孔內，有以隔斷溶洞內流塑充填物或水的活動。樁孔穿過多個溶洞，并且均已成功造壁，在下面沖孔時，上面已形成的泥石護壁坍塌漏水并且無法解決時，可以用鋼護筒跟進到這個溶洞位置堵漏，漏幾個溶洞鋼護筒跟到幾個溶洞。施工時，當鉆孔接近溶洞頂板時，必須輕錘慢打，控制提升高度，使孔壁圓滑堅固。當鉆孔穿過溶洞頂板后，應反復提升鉆頭，在頂部范圍內上下慢放輕提，直至鉆頭不明顯受阻礙，確保鋼護筒下放至準確位置。

4.注漿加固法

使用注漿方法來處理鉆孔樁溶洞，主要是通過設計院所提供的地質勘察資料，填充和加固鉆孔樁穿過的溶洞，注漿加固方法在大溶洞的處理中有很好的效果。首先依據(jù)設計院所提供的地質勘察資料，找出最大的溶洞，并對其進行注漿加固。注漿泵注漿時要控制在0.5～1.0MPa的范圍，確保注漿的壓力不過于大，具體的壓力值應由現(xiàn)場試驗來確定。其注漿速度保持在15～20L/min，目的是使?jié){液滲透到填充物之內，然后固結，其滲透最小直徑定為310m，確保沖鉆成孔時能夠有足夠的固結體。在進行注漿時，注漿管要插在填充物的底部，邊注漿邊緩慢的上提，保證提管的速度不致太快，且應使?jié)B透的半徑控制在允許的范圍之內。注漿液選用32.5級水泥，其配合比為水：水泥=0.8：1.0，如果需要水泥砂漿，那么其配合比要采用水：水泥：砂=1：1：0.8，當需要使用雙漿液的時候，其水玻璃的用量要根據(jù)現(xiàn)場的實驗來進行確定。

5.灌低標號混凝土法

對于較大的溶洞，尤其是半填充或無填充溶洞，有時采用填粘土和片石的方法難以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土時孔壁被擠垮，這時用灌低標號混凝土（一般為C25混凝土）的方法處理。當擊穿溶洞頂板時，為節(jié)約混凝土灌注量，可先填粘土塊和片石，反復沖擠，待溶洞填注基本飽滿時，再灌低標號混凝土至溶洞頂1m以上，待混凝土達到一定強度后再繼續(xù)鉆孔。

四、施工過程中常見的問題及預防、處理措施

1.卡錘

（1）卡錘產(chǎn)生原因

①在基巖段成孔時由于樁錘磨損未及時修補;

②在沖擊時發(fā)生掉物、掉石;

③鋼絲繩沖放過多，致樁錘傾倒頂住孔壁;

④溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。

（2）預防、處理措施

①慢試法：鉆頭卡在中間任何部位時，應將主繩徐放—收緊—徐放—收緊，反復進行使鉆頭旋轉從原位槽道提出;

②沖擊法：將主繩放松3-5m，用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使之產(chǎn)生松動，主繩重復慢試法;

③輔助提升法：用吊機、千斤頂或鉆機副繩穿滑車組加力提升;

④水下松動爆破法：測準鉆頭被卡高度后，迅速將乳化防水炸藥捆成兩組，加配重對稱放入鉆頭刃腳部位，之后將鉆機主繩帶緊或以吊機輔助緊提，采用電雷管起爆;

⑤確實無法取錘時請設計單位提出樁基修改方案。

2.掉錘

（1）掉錘產(chǎn)生原因

①錘體質量有問題，造成錘體斷裂;

②鋼絲繩斷裂;

③進尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質或空洞時，因為控制進尺，沖錘一下進尺數(shù)米，引起掉錘。

（2）預防、處理措施

①選用打撈鉤、沖抓錐等合適的打撈工具將錘體撈起;

②采用潛水員下孔內進行打撈;

③認真按照設計地質柱狀圖進行施工，在快擊穿頂板時，應低沖程快打，防止進尺大而掉錘;

④確實無法撈起時，請設計單位提出樁基修改方案。

3.塌孔埋鉆

（1）產(chǎn)生原因

施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起突然間大量泥漿漏失。

（2）預防、處理措施

①發(fā)生漏漿時要及時補漿補水，維持孔內水頭，防止孔內外產(chǎn)生過大的水頭差，并迅速堵漏;

②采用鋼護筒跟進、填粘土片石混合物將溶洞填充，防止漏漿塌孔。

五、結語

橋梁樁基施工作為橋梁工程施工過程中的關鍵工序，對整體橋梁工程的質量起著舉足輕重的作用，而巖溶地區(qū)橋梁樁基施工是橋梁樁基工程中的難點，解決好巖溶地區(qū)橋梁樁基施工質量對整體橋梁工程的發(fā)展具有長遠的意義，由于我國正處于橋梁建設的施工高潮期，巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術的研究在國家基礎設施建設過程中將有廣闊和長遠的應用前景。

參考文獻：

[1]《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）

[2]《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG 3363-2019）

[3]《巖溶地區(qū)公路橋梁樁基設計與施工技術指南》（JTG/T A01-2016）