山區既有公路橋梁樁基下伏溶洞處治技術探究

文 / 譚焦容

新經濟形態下，我國公路橋梁建設項目逐漸增多，公路基礎網絡布局日益完善。在山區公路橋梁項目施工中，樁基礎施工質量控制至關重要，其直接關系著公路橋梁整體結構的穩定性，對于公路橋梁的使用安全具有深刻影響。但是在施工過程中，一些復雜地質區域的樁基存在下伏溶洞，這些溶洞影響了公路橋梁樁基礎持力層的布置，降低了公路橋梁整體的穩定性。

一、公路橋梁樁基下伏溶洞危害及增強處治必要性

（一）樁基下伏溶洞危害

山區公路橋梁施工中，地質水文條件對于公路橋梁基礎穩定性和整體施工質量具有深刻影響；故而需重視基礎地質情況的勘察和防治處理。溶洞是山區公路橋梁施工中常遇到的一種地質狀況。就溶洞本身而言，其是石灰巖地區地下水長期溶蝕的作用，石灰巖中含有一定的碳酸鈣，這些碳酸鈣遇水后會和二氧化碳發生反應，并由此產生碳酸氫鈣。這些碳酸氫鈣具有微溶性的特征。

（二）下伏溶洞增強處治必要性

新時期，人們愈發關注交通出行的安全性，這要求在公路橋梁建設中重視其施工質量的控制。從山區公路橋梁建設過程來看，進行下伏溶洞增強處理的必要性表現為：一方面，下伏溶洞本身對于公路橋梁的穩定性、安全性具有深刻影響，通過樁基礎下伏溶洞處理，能為公路橋梁工程建設地奠定良好基礎，提升公路橋梁的施工質量。

二、公路橋梁樁基下伏溶洞危害性的影響因素

（一）溶洞形態大小

要正確處治公路橋梁樁基礎下伏溶洞問題，就必須正視不同形態溶洞所帶來的影響。通常，當樁基下伏溶洞直徑較小，且溶洞豎向延伸呈井狀時，其埋藏的深度較深，穩定性相對較好，對于公路橋梁的影響較小，而當溶洞以扁平狀形態布置時，其自身直徑較大，埋深較淺，對于樁基礎的影響較為深刻、直接，會直接降低樁基礎的承載能力。

結合工程建設實際可知，在山區公路橋梁建設中，溶洞頂板的跨度和形狀也對公路橋梁樁基礎的穩定性具有較大性影響：即與懸掛巖體頂板或存在裂縫的頂板相比，板狀或拱狀頂板的溶洞穩定性較好。

（二）巖石物理力學性質與巖層產狀

山區公路橋梁建設中，除巖石物理力學性質外，巖層的產狀也對后期樁基礎施工質量具有較大影響。在樁基礎下伏溶洞區域，穩定性較好的溶洞頂板具有以下特征：

一是溶洞頂板巖石多表現為塊狀，整體強度較高；

二是在巖層走向層面，其具體走向與溶洞軸向正交或者斜角，整體的傾角較小。

反之，當溶洞頂板不具備這些條件時，其整體的穩定性會有所下降。結合結構力學近似評價法相關理論可知，在巖層完整、層理較厚、強度高而跨度較大的區域，巖石的抗拉強度對于自身頂板的穩定性具有重要作用；抗拉強度越高，則其穩定性越好。

（三）地下水因素

地下水對于溶洞的形態變化和力學性能具有較大影響，其直接關系著溶洞區域公路橋梁樁基礎的穩定性。在山區公路橋梁建設施工中，地下水本身具有破壞、搬運巖體的作用，這在降低巖體結構穩定性的基礎上，大大影響了結構面的強度，尤其是山區溶洞較大，地下水豐富時，容易形成規模較大的喀斯特洞穴。

結合溶洞區域地下水勘測實際可知，當溶洞地下水水位發生變化，或因壓力作用產生承壓水時，溶洞周圍本身的應力狀態也會隨之而改變著，這在降低溶洞頂板穩定性的基礎上，影響了公路橋梁樁基礎的施工質量。

三、山區既有公路橋梁樁基下伏溶洞的處治技術要點

（一）鋼護筒跟進法

在溶洞充填及樁基施工中，針對鋼護筒跟進法的應用，還需注重以下要點：其一，若溶洞本身為單層溶洞，則需要在樁基施工前設置外鋼護筒，在后續施工中，還需重視內鋼護筒的跟進施工。就外鋼護筒而言，其保護水平壓力層面起到重要作用，且能為樁基沖孔定位創造良好條件，通常，要求樁基外鋼護筒的長度保持在1.5～2.5m之間，施工中應結合工程實際情況，重視其內徑、壁厚等因素的有效控制。其二，在內鋼護筒施工中，應系統考慮工程樁的規格情況，要求內鋼護筒較工程樁直徑大于20～30cm，同時在考慮鋼護筒長度的基礎上，對其壁厚情況進行系統分析。其三，部分山區公路橋梁建設區域存在多層溶洞，對此需在多層鋼護筒的作用下進行跟進施工。在該手工模式下，應重視互通直徑的控制，即需要按照由下往上的順序，進行鋼護筒直徑的依次放大處理。其三，完成鋼護筒施工后，在鉆進過程中，要求沖擊鉆比鋼護筒大一個等級，再下鋼護筒時，要求逐層擊穿溶洞，在每層沖進距離控制中，要求其與溶洞頂板的距離保持在1m，隨后下放鋼護筒并進行泥漿護壁注漿施工，保證工程項目的整體建設質量。

（二）注漿法

采用注漿法處理公立橋梁樁基下伏溶洞時，其基本的作用原理為：在外界壓力的作用下，將漿液注入到土體當中，這樣漿液與土體的混合不僅能提升土體的強度，而且能改善地基的穩定性。如當溶洞的高度小于5m時，可將其界定為中小型溶洞，對此可通過單液高壓注漿工藝進行快速處理。而當溶洞的規模較大時，可注重雙液注漿方法的應用，現階段，在雙液注漿模式下，水泥漿液、水玻璃漿液的應用較為普遍，應注重兩種漿液最優配比的控制。項目施工中，若樁基施工階段樁孔存在涌水、抽水問題，相應選擇高壓帷幕注漿法進行處理。該工藝模式下，多選擇C25混凝土進行處理，且在注漿止水墊控制中，要求施工形成止水墊的厚度超過0.5m，完成止水墊施工后，再使用高壓注漿方式進行堵水施工處理.

（三）混凝土灌填法

混凝土灌填法是一種切實有效的地基處理方式，在山區公路橋梁施工中，針對施工區域出現的各種類型溶洞，均可使用混凝土灌填法進行處理。通常情況下，混凝土灌填法被作為突發事件的應急處理手段，溶洞區域樁基施工中，若在鉆穿溶洞的瞬間初選漏漿或巖面切斜問題時，可通過混凝土灌漿法進行處理。在混凝土材料選擇時，多采用C15或C20混凝土。同時為保證施工的效率性，在混凝土材料使用中，還應注重早強劑的規范使用，要求在早強劑施工中，重視其應用比例的控制，最優化地提升混凝土的強度。在混凝土灌注時，還應結合灌注的區域，注重其灌注回填高度的控制。

四、山區既有公路橋梁樁基下伏溶洞處治注意事項

（一）重視溶洞的勘察

考慮到溶洞對山區公路橋梁的影響，在項目施工初期階段，要求重視下伏溶洞的有效勘察。在實際勘察中，除溶洞規格、大小外，還需對巖層完整性、層理情況、強度等因素進行有效分析，此外需考慮溶洞地下水情況，為后期下伏溶洞處理和樁基施工奠定良好的基礎。在勘察技術應用層面，還應注重現代勘察手段的應用。

（二）樁基孔斜故障處理

結合工程建設實際可知，當山區既有公路橋梁樁基施工區域存在下伏溶洞時，極易出現樁基孔切斜故障，這不僅降低了樁基的承載能力，而且對樁基穩定性和公路橋梁整體施工質量造成了較大影響，故而在進行下伏溶洞處理的同時，需重視樁基孔傾斜故障的有效處理。其一，在鉆機就位階段，要求重視鉆機基座安裝，確保安裝界面平穩，同時應注意底座和轉盤水平程度的控制。其二，在樁基鉆孔初期階段，工作人員應系統檢查鉆具，及時更換發生磨損、彎曲的鉆頭，避免因鉆具因素導致樁基下伏溶洞區域的樁孔出現傾斜問題。其三，項目開孔、換層界面鉆進中，需重視“輕壓慢轉”方式的系統使用，該方式下，要求重視鉆孔清潔工作，及時的清除相關的障礙物，實現鉆進質量的有效控制。

（三）灌漿處理

灌漿法在山區公路橋梁下伏溶洞處理中的應用較多。工程建設中，導致漏漿故障的主要原因在于缺乏對地質情況的了解，對此應通過勘察，實現施工區域地質情況的有效判斷，然后選擇合適的材料，對溶洞或者裂隙進行回填出來。回填過程中，針對可能出現的漏漿問題，應重視淀池以及泥漿池的檢查，并通過黏土和片石混合料進行回填。

結語

下伏溶洞對于公路橋梁樁基礎的施工質量具有深刻影響，并且在一定程度上，其關系著公路橋梁的穩定性、安全性。新時期，人們只有充分認識到公路橋梁下伏溶洞的危害性和處治價值，分析下伏溶洞產生危害的影響因素，并結合工程實際情況，進行樁基礎下伏溶洞的科學處理，這樣才能有效減少樁基礎下伏溶洞的危害性，保證公路橋梁樁基礎穩定性，繼而在提升公路橋梁施工質量和運行安全的基礎上，促進山區公路橋梁建設工程的持續、穩定發展。