淺談巖溶地區橋梁樁基施工技術措施

張 兵

贛龍復線鐵路有限責任公司

淺談巖溶地區橋梁樁基施工技術措施

張 兵

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江西省瑞金市境內是典型的巖溶地質，隨著交通基礎設施建設發展，巖溶地區建設項目逐漸增多，本文從筆者親自參與的瑞金市境內工程實例介紹巖溶地區橋梁樁基礎施工，并對巖溶樁基施工方法進行概述。

巖溶;橋梁;樁基;施工

1 工程背景

賴屋特大橋，橋梁全長2319.91m，跨度形式為19-31m+1-24m+26-32m+1-24m+24-32m，共有橋墩70個，橋臺2個，樁基687根，其中Ф1.0m為550根，Ф1.25m為137根。橋址區地貌形態為丘陵河谷地區，橋址區巖溶發育，屬埋藏型，部分地區屬淺覆蓋型，主要以粉質黏土、含礫粉質黏土、圓礫土為主，厚1.8～36.5m，下伏基巖為二疊系棲霞組（P1q）與二疊系茅口組（P1m)灰巖，巖性差異較大，巖溶強烈發育，溶洞較多，密集成串且相互串通，同時溶洞形狀各異，錯落無序，有的溶洞發育規模大，溶洞內多為無充填及半充填溶洞，且溶洞分布高度及深度不具備規律性，大范圍串通，呈多層立體分布。

在樁基施工過程中主要有以下特點：

(1)溶洞分布較廣，幾乎每個承臺均分布有溶洞，且大部分為串珠狀，在鉆進過程中會出現多次反復漏漿；

(2)溶洞不整齊，頂板和底板上下交錯，高低不平，鉆進溶洞頂板及底板時存在偏孔甚至于卡錘、埋錘的情況；

(3)有些溶洞中有裂隙水流動，在鉆進過程中一旦漏漿會出現投入孔中大量片石及粘土，有些溶洞需回填大量水泥進行填充，但泥漿面上升不明顯的現象；

(4)混凝土澆筑過程中，混凝土面上升不明顯，且超方量較大；

(5)樁基混凝土澆注完后混凝土面出現沉降。

2 施工方案的確定

根據樁基施工中容易出現的的各種風險，為了加強溶洞樁基施工的可操作性，避免工程效益的流失，特邀請專家對樁基施工進行現場指導，并組織召開巖溶樁基施工專項施工方案確定會議，確定施工方案如下：

(1)根據設計圖紙及地質資料將溶洞劃分等級分別為:小于5m小型溶洞；5m-10m中型溶洞；10m以上大型溶洞，并報監理、設計單位核實；

(2)當樁頂土層多為細砂、中砂、粗砂、礫砂、細圓礫土、粗圓礫土等時，樁孔口鋼護筒可加長至6m；

(3)根據不同的溶洞等級采取不同的施工處理措施：溶腔高度大于10m時，直接鋼護筒跟進，直至穿越該溶腔底1m后停止跟進，鋼護筒直徑按鉆孔樁直徑增加10cm確定，壁厚14mm；當溶腔高度在5-10m時，參建四方現場踏勘后協商確認是否采用鋼護筒跟進或采用灌注C15水下混凝土封閉，砼添加速凝劑；溶腔高度小于5m時，采用回填片石、粘土、水泥進行填充。

3 溶洞樁基施工具體處理措施

根據施工方案確定的措施，對每根樁溶洞類型進行分析判定，并報監理、設計確定，并在施工之前，做好設備、物資材料的施工準備工作，深入的了解每根樁溶洞大小、位置、產狀，巖層的構造、走向、厚度等地質情況以及施工場地的各種限制因素，因地制宜，制定合理的施工措施。具體施工措施如下：

3.1 小型溶洞的施工處理措施

對于高度小于5米的小型溶洞，主要采用拋填片石、粘土、水泥進行處理。對于溶洞內是否有地下水流主要判定方法為：當鉆孔進入溶洞區時，如孔內泥漿突然下沉，加漿能保持孔內泥漿和水位穩定，說明此處溶洞沒有地下水流。如反復加漿，孔內泥漿仍無法填滿，且泥漿稠度不斷變化，說明此處溶洞有地下水流。

3.2 中型溶洞的施工處理措施

對于溶洞高度在5-10m的中型溶洞，如果僅采用拋填片石、粘土、水泥的方法，通常會出現反復漏漿的現象，無法有效治理，因為片石護壁在沖擊振動或灌注砼的作用下容易垮塌，一般采用回填砼或鋼護筒跟進的方法進行處理。一般情況下在考慮施工進度、施工成本投入時，出現單個溶洞時要考慮進行砼回填處理，砼強度采用C15砼，砼灌注按水下灌注樁進行灌注，灌注高度高出溶洞頂面0.5m，特別是遇到偏孔樁基時回填砼即加快施工進度，又節約了成本。需要注意的是在處理中型溶洞時，回填砼與拋填片石、粘土、水泥同時進行處理，進行綜合整治，這樣效果會更明顯。對處理中型溶洞特別是串珠狀溶洞時，一般采用鋼護筒跟進的施工措施，每節護筒長3米，將鋼護筒移至孔口，利用吊裝設備，將鋼護筒沉入孔中，在鋼護筒頂部墊10×10cm方木，用錘錘入孔中，沉入過程中，隨時進行校正其垂直度，并隨時糾偏。沖擊鉆機鉆進、再下沉鋼護筒第一節護筒下沉到孔口護筒頂面后，再將鉆頭下到孔中繼續鉆進，每進尺深度達到3米時，下沉下一節鋼護筒，如此循環進行，直至鋼護筒進入溶洞底板巖層1米為止；鋼護筒與鋼護筒之間采用焊接連接。

3.3 大型溶洞、特殊地段巖溶樁基的施工處理措施

對于大于10m的大型溶洞可以采用鋼護筒跟進或溶洞預注漿處理的方法，通過現場實際施工得出預注漿的施工處理措施對于處理大型溶洞特別是特殊地段的巖溶樁基效果較好，但實際施工中根據具體情況確定具體施工處理措施，下面主要講一下預注漿的處理措施。預注漿施工其目的是為了加固溶洞填充物和填滿空洞。

（1）鉆注漿孔。根據地質情況在每一根樁的中心位置鉆注漿孔，通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情況。開孔采用φ108mm巖芯管開孔，鉆進分層采樣，直至鉆入基巖面0.5m以下后，下φ108mm套管，并嵌入基巖；套管露出地表0.2～0.5m。用M7.5水泥砂漿固結套管，并將孔口套管四周搗實封閉，防止漿液從套管周圍串出，影響注漿效果。待固結套管水泥初凝后，繼續鉆進，循環水采用清水。根據取出的巖芯確定巖溶發育特征。洗孔后按要求做注水試驗，擰上孔口蓋。

（2）壓漿。在壓漿前先進行注水試驗，確定單位長度吸水量。漿液選用水泥漿,用32.5級水泥,石粉水泥漿配合比為水∶水泥=1∶1。壓漿時注漿壓力不宜太大，控制在0.5～1.0MPa范圍,具體壓力值由現場試驗確定。

4 結束語

對于高度小于5m的小型溶洞，一般采取拋填片石、粘土、水泥的方法處理，簡單，方便、有效，經濟。對于高度在5-10m的中型溶洞，可采用回填砼填充或鋼護筒跟進的處理措施，如條件允許，建議鋼護筒跟進的施工處理措施。對于溶洞高度大于10m，建議采取溶洞內注漿的預處理措施。