淺談高速公路高架橋樁基溶洞處理施工方案

任小恩

廣東冠粵路橋有限公司 廣東 廣州 511450

1 工程概況

本篇論文以龍懷高速公路TJ32工程為案例，公路地處廣東省山區北部地區，沿線以中低山、丘陵以及盆地為主，其中中低山屬于侵蝕山地、構造侵蝕，海拔高度在500m~1500m之間，有200~1000m的相對高差，山地間及四周同山地連接處為項目地處的丘陵位，侵蝕、剝蝕是該位置長期狀態，且丘陵處平緩而低矮，海拔亦在500m以下，山地之間為盆地，海拔高程在200m以下，多為巖溶盆地為主。該工程項目沿途有著錯綜復雜的地質情況，以斷裂及褶皺為主，項目按照當地具體地形地貌特點，考慮到其結構面力學特征以及基本形態特點，以北北東、北東向作為主要的基本構造形態。

2 高架橋的樁基溶洞施工具體方案流程

2.1 施工放樣環節

平整好施工現場具體施工場地以后，現場的專業測量人員應對樁位進行測放，同時對護樁這一操作進行科學處理。施工放樣示意圖如圖1。

圖1 施工放樣示意圖

2.2 護筒制作與下沉

第一，關于護筒的運輸：針對洞樁基護筒來講，在進行運輸前應對其在其他合適場地來以分級制作的形式進行處理，處理制作完畢后，經相關質檢部門檢驗，護筒質量過關后再將其運送到樁基處一級平臺。

第二，關于鋼護筒的下放：首節護筒應于樁位處進行合理化安裝，安裝好后需通過井字架對鋼護筒進行加固，之后應將第二節護筒與首節進行銜接，并對這二節中的銜接部分應做好焊接工作，再對兩節鋼護筒進行起吊，做好振動錘和護筒接口處的加固處理，之后再利用振動錘進行振動下沉這一環節，值得注意的是，為提升這一環節操作的準確性，可在進行操作時通過全站儀來對操作過程進行實時管控，一旦出現與標準不符的現象應及時進行調整。再對下節鋼護筒進行銜接并對下沉護筒進行振動，如此重復以上操作直到達到護筒標準要求為止。在過程中一旦遇到下沉較為困難的情況，需進行鉆孔處理，直到在底部鉆孔成功后再對鋼護筒進行接長。

第三，護筒對接：在樁位處對接鋼護筒受到場地的限制，考慮到人員操作的便利，更好的保證焊接的質量，根據設計要求及結合現場實際秦廣，樁基鋼護筒在現場加工而成，加工時必須保證焊縫質量。焊縫部位不得有裂紋、氣孔、夾渣一級焊瘤等缺陷，否則就要處理改正。護筒對接具體施工工藝見圖2。

圖2 護筒對接具體施工工藝

2.3 泥漿制備

水、黏土以及添加劑是組成施工中鉆孔所用泥漿的主要原料，通過這些原料將其按照固定配比進行制作即可形成所需泥漿，泥漿在制備過程中有一定的泥漿性能指標要求，如表1所示：

表1 泥漿性能指標

2.4 鉆機布置

每臺沖機上配備卷揚機，并配備一臺大功率的泥漿泵。沖機定位前在護筒上放樣定出縱、橫橋向的軸線點，拉線使沖錘的中心對準樁位中心，同時調平沖機，防止斜孔。值得注意的是，在進行沖孔時應對具體施工情況進行實時監控，一旦出現異常要及時進行處理和修正[1-3]。此外，在進行沖孔處理前應進行全面檢查及維修，保證機器的合理運轉，有效規避梅花孔等情況。圖3為鉆機井場平面布局圖：

圖3 鉆機井場平面布局圖

2.5 沖孔鉆井

2.5.1 施工前準備

選擇有處理溶洞經驗的班組以及工人進行溶洞樁基的施工，在施工前對工人進行詳細的技術交底，熟悉每根樁的地質情況。在現場準備足夠數量的片石粘土以及投送填充物的機械設備。一旦施工時鉆到洞頂兩米左右的位置時，就要即可停止沖孔了，并應預備好所需原材料，如：黏土、片石等材料，通過半米沖程的形式來對洞頂進行擊穿，從而對卡鉆現象進行預防。考慮到鉆孔孔深狀況的不同，在對洞頂進行擊穿處理前應設置專人針對護筒中泥漿的動態變化情況進行實時觀測，出現泥漿面下降的情況時就應及時進行補漿操作。對于半充填的溶洞，要防止泥漿突然流失造成坍孔，在施工中發現漏漿。要及時補漿，泥漿面保持正常才轉入正常鉆進。而針對小型、多層溶洞來講，為避免出現竄孔亦或是在成孔后存在葫蘆形狀的現象，可采用低標號砼進行灌注，之后的三天后再鉆進處理。

2.5.2 鉆孔過程中的注意事項

進行鉆孔時，有諸多注意事項。第一，為有效規避由塌孔造成的經濟損失，在孔位旁不允許放置重要財物。第二，進行夜間施工管理時，施工現場應設有專人專項進行監管，針對漏漿等突發狀況應提前有所預判，做到有效應急處理。第三，針對溶洞的穿過應盡量挑選在白天進行操作。第四，一旦鉆孔施工完畢后應對其鉆孔質量進行檢測，經檢測合格后才能進行清孔。

2.6 終孔

嵌巖樁嵌巖深度按以下原則確定:

持力層frk≥30MPa時：12m≤樁長L≤20m時，嵌巖深度2D；20m<樁長L≤30m時，嵌巖深度1D；樁長L> 30m時，嵌巖深度lm。

持力層frk<30MPa時：12m≤樁長I≤20m時，嵌巖深度3D；20m<樁長L≤30m 時，嵌巖深度2D；樁長L> 30m時，嵌巖深度1D。

遇到巖面變化較大的情況，嵌巖樁入巖深度應為樁基礎邊緣最低處的入巖深度。樁徑不大于1.5m的樁，當覆蓋層厚度h≤6D時，按剛性樁，其嵌巖深度取3.0D~5.0D；樁徑大于1.5m的樁，當覆蓋層厚度h≤5. 5D時，按剛性樁，其嵌巖深度取3.0D~5.0D。

2.7 清孔

當沖孔這一環節符合項目具體的要求以及標準的前提下，還應結合項目本身的地質情況以及原本的設計，如果與設計有偏差及時通知監理工程師；如若無偏差，經相關部門監查并同意后，即可進行清孔處理，一般情況下，會采用多次循環泥漿以及對泥漿進行勤換來達到最終的清孔目的。

在進行清孔的過程當中，采用兩次處理的清孔模式是經常用到的處理模式。首先，第一次進行清孔應把握好清孔時機，在達到原始設計深度的情況下就應當及時進行清孔，通過正循環換漿發來進行清孔處理，再把鉆桿提離孔底300-400mm[3-5]，之后對泥漿進行連續置換，以確保采用正循環的模式來進行清孔，當鉆孔中泥漿的相關指標符合規定要求后，對鉆桿進行提拉，再去完成對鋼筋籠的吊放。另外，選擇二次清孔的時機也十分重要，正確的時機往往能夠使得清孔工作進行有序開展，一般二次清孔會選在導管下好且未對混凝土進行澆筑時開展，在二次清孔的過程中，不僅可以采用正循環換漿發進行處理，而且還可以通過泵吸反循環法來進行二次清孔，具體采用哪種方式處理應當與工程項目的具體實際狀況相結合來進行操作。值得注意的是，清孔時應對護筒中泥漿面的穩定性進行保障，確保泥漿的充足供應。此外，在二次清孔結束以后，如若未達清孔標準，無法與設計要求相適應，一定要進行再次清孔，以達標為最終目的。

通常，在清孔后一般會要求清孔以后的沉渣在5cm以內。這一標準的檢查往往會在澆筑混凝土前進行檢查，一旦發現不符合規定標準，往往會采用泥漿泵來對其進行再次清理，以保持沉淀物在泥漿中處于懸浮狀態，以便清理。在這一過程中，考慮到鉆孔一旦過深難免存在測量差異，為此，在進行測量時應對量尺以及觸碰的感覺進行充分考量，這一操作對于工作人員有一定的專業度要求，建議為保持測量的精準度，應任用專業人員進行操作。值得注意的是，在這一過程中應以測量為準，而不是一味地對孔底深度進行加深，避免以此類形式代替清孔，以免造成不必要的病害現象。

3 高速公路高架橋樁基溶洞施工注意事項

3.1 坍孔

一旦對溶洞產生沖擊，水頭高度勢必會受到突然漏漿的影響而出現迅速下降的情況，于是進一步引發透水層出現失穩現象,直接導致漏斗狀坍孔出現。

坍孔的預防：針對塌孔的預防可在沖擊鉆孔施工的過程中針對其進行科學預防，一般情況下，會通過把護筒安置在亞黏土層或是巖層頂部，進而再進行沖擊成孔的方式進行預防和修正，鉆孔的糾正措施如下圖：

圖4 鉆孔偏斜糾正措施

3.2 卡錘原因及具體處理措施

第一：由于沖擊錘本身損耗以及孔徑縮小導致的卡錘現象，應進行及時處理，不僅要在日常中保證對其錘徑的科學測量，而且一旦發現比樁徑小的情況應在第一時間對其進行焊補，保證其完整性。

第二：出現落石、錘頭等物品在溶洞內出現卡頓情況時，往往難以進行上下提拉，一般這時會通過“_” 字形亦或是半月形小鉆頭來進行處理，在處理中應沿孔壁障礙物進行擊破，從而保證將錘頭完整地提出。由于在錘頭沖擊填充片石的過程中，存在被彈起石塊擠住孔壁與錘頭間縫隙的現象，于是同樣會導致出現錘頭難以上下提拉的現象，此時即可運用沖吸法來針對這一情況進行處理[5-7]。

第三：遇到溶洞頂板將錘頭卡住的情況，則應采用漏斗形鋼套管沿大繩下至錘頭頂處，來對鉆頭進行導出。

第四：一旦出現卡錘現象，切記強行提拉鉆頭，以免造成鉆機的損壞，在卡錘的處理過程中，在錘頭能夠活動的情況下應對鉆機加以利用，嘗試上下提動，根據實際狀況可使用撬棍來對大繩進行撥動，從而帶動錘頭松動，重復以上操作直到可對錘頭進行提出為止。

4 保證高速公路高架橋樁基溶洞安全施工的有效措施

（1）施工前由工地專職安全員對所有參建工人進行專項安全培訓，提高職工遵章守紀的素質。（2）特殊溶洞樁基施工時，每班作業人員不少于兩人，一人開機，一人負責及時丈量沖孔進程，觀察筒內泥漿變化，接近溶洞頂時做到“慢進程、勤量測、多觀察”。（3）特殊溶洞施工時，各類配合機械須停放可及時調度范圍內，機械操作人員須隨時待命，嚴格聽從現場管理人員調度。（4）現場人員必須佩戴安全帽，電焊工工作時必須佩戴眼鏡。（5）鋼筋籠加工過程中，不得出現隨意拋擲鋼筋現象，制作完成的節段鋼筋籠滾動前檢查滾動方向上是否有人，防止人員被砸傷。氧氣瓶與乙炔瓶在室外的安全距離為5m。（6）鉆孔過程中，非相關人員距離鉆機不得太近，防止機械傷人。（7）鋼筋籠安裝過程中必須注意:焊接或者機械連接完畢，必須檢查腳是否縮回，防止鋼筋籠下放時將腳扭傷甚至將人帶入孔中的事故發生。（8）導管安裝及砼澆注前，井口必須設有導管卡，搭設工作平臺(留出導管位置)，并且要求能保證人員的安全。（9）導管安裝注意：導管對接必須注意手的位置，防止手被導管夾傷[8]。（10）進行砼澆注時，應注意在相關運輸車輛進行倒車的過程中，務必設有專門的指揮員，該指揮員應處于駕駛員目光范圍內的具體位置，對于機械傷人事件應做到未雨綢繆。在輪胎下應設有墊木，在車輛進行倒車時一定要防治車身后有人員走動。另外，在吊車對導管進行拆除時，對于施工現場的吊鉤應格外注意，謹防事故的發生，應在施工中做到真正意義上的安全施工。

5 結束語

隨著高速公路建設規模的逐漸增加，高速公路橋梁施工建設中常常會遭遇到溶洞等方面的地質問題，已經成為影響高速公路橋梁工程質量的關鍵性因素，直接影響到高速公路橋梁工程穩定性和安全性。溶洞具有較為復雜的地質結構，直接增加了高速公路橋梁樁基施工的難度，所以要深入分析橋梁樁基施工中溶洞處理技術，確保樁基施工的順利進行。上述文中所闡述內容希望本篇論文對做好高速公路高架橋樁基溶洞處理施工有所幫助。