樁基施工遇溶洞與地下承壓水相通時的處理措施

董瑞

摘要：樁基在巖溶地區施工，雖然有地質勘探資料，但由于地質的復雜性，會遇到許多不可預見的情況，溶洞與地下承壓水相通就是其中一種。本文結合佛肇城際軌道交通某特大橋樁基施工實例，介紹三種情況下的處理措施。

關鍵詞：樁基施工；溶洞；地下承壓水；處理措施

1項目概況

1.1 項目簡介

佛肇城際交通軌道工程某特大橋全長5.2km，橋梁基礎采用鉆孔灌注樁，共設置樁基礎1258根（其中柱樁1164根，摩擦樁94根）。設計有三種直徑1.0m、1.25m和1.5m，以1.25m為主，樁長17.5m～69.5m，砼設計標號水下C35。巖溶處理的樁基有1173根，其中234根出現溶洞與地下承壓水相通情況，占處理總根數的19.9%。

1.2 地質情況

據地勘資料揭示，橋址地表覆蓋層較厚，上覆淤泥層，該層埋深0.00～17.50m，層面標高-13.85～4.14m，層厚0.40～17.80m，平均厚度7.72m，基本載力為40kPa。巖溶十分發育，溶洞最高達23m，巖溶為溶隙、中小型溶洞、大型溶洞及串珠狀溶洞。

1.3 水文情況

橋址臨近西江，位于西江中下游段，地表水系發達，地表水主要來自大氣降雨補給后匯流于西江，雨季極易受到西江漲水的影響。地下水主要有兩種類型，分別為：孔隙水、基巖巖溶水。孔隙水大部分依存在沖洪積砂土層與碎石土層中，具有承壓性，水量也較豐富。基巖巖溶水存貯在灰巖發育的溶隙和灰巖形成的溶洞中，水量變化較大，主要受巖溶的發育程度、巖溶洞相互連通性以及承壓水位三方面影響。

2 工程實例的三種情況特征介紹

根據地下承壓水的大小，結合工地實際情況，出現三種溶洞與地下承壓水相通情況，詳情見下表：

3 處理原則

3.1不污染地下水源，不破壞地下水系平衡；

3.2結合溶洞大小，采用不同方法進行人工造壁，防止灌注樁基砼時地下承壓水沖刷樁身，影響樁身質量。

4 處理措施

4.1輕微程度處理措施

輕微程度采取片石+粘土回填措施：

（1）材料選擇：片石直徑選擇20cm 左右；粘土采用紅粘土；

（2）比例（體積比）：片石：粘土=1：1.2，

（3）操作順序：片石→粘土→片石→粘土→循環進行

（4）單次回填高度：高出溶洞頂2～3m

（5）沖壓造壁：

①放入鉆頭開始回沖，采用0.5m小沖程、高頻率沖擊方式，此時不追求進尺，將回填料擠入空洞內。

②當沖壓至溶洞頂50cm左右時，提出鉆頭，再次按原拋填方式拋填回填料，重復沖壓過程。

③回填沖壓造壁反復進行，滿足不再漏漿并且進尺在每小時50cm/h左右時可逐漸加快沖程，直至穿過溶洞底板2m左右后恢復正常沖孔速度。

（6）注意事項：

沖擊造壁過程中要注意孔內泥漿變化情況，如果孔內泥漿下降較快，應及時向孔內補充泥漿。

4.2中度程度處理措施

中度程度采取片石、粘土、袋裝混合料（水泥+碎石+砂）回填措施：

（1）材料選擇：片石直徑選擇20cm 左右；粘土采用紅粘土；水泥采用袋裝普通硅酸鹽P.O42.5；碎石采用31.5mm；砂采用粗砂；編織袋大小采用80cm×50cm。

（2）比例（體積比）：

①片石：袋裝混合料：粘土=1：1袋：1.5，

②袋裝混合料比例為：水泥：碎石：砂=1.5：1：1

（3）操作順序：片石→袋裝混合料→粘土→片石→袋裝混合料→粘土→循環進行

（4）單次回填高度：高出溶洞頂5～6m

（5）沖壓造壁：初次回填到預計高度后，用0.5m小沖程沖孔將混合物擠壓到洞室內，并反復回填擠壓。當沖孔有夯實感時停止沖孔，同時靜止24h待混合物的強度達到2.5MPa后再繼續沖孔。繼續沖孔時，溶洞范圍用1m的沖程沖孔，直至穿過溶洞底板2m左右后恢復正常沖孔速度。

（6）注意事項：

①袋裝混合料不需要封口。

②靜止24h過程中，需將孔內泥漿補滿至樁頂。

③部分樁基還需結合軟弱層擾動情況，考慮是否下鋼護筒，并且所下鋼護筒需穿過軟弱層。

4.3嚴重程度處理措施

嚴重程度采用片石、粘土、灌注水下砼、永久鋼護筒的處理措施。

（1） 材料選擇：片石直徑選擇25cm ～30cm；粘土采用紅粘土；水下砼標號C20；鋼護筒壁厚12mm，長度類型有6m/節、2m/節、1m/節，內徑比設計樁徑大10cm。

（2） 預備設備：90KW振動錘1臺，25t汽車吊1臺

（3） 比例（體積比）：片石：粘土=1：1.5

（4） 處理流程：

①由于地面塌陷，先采用片石+粘土回填至溶洞頂以上h[h=地堪溶洞高H/（sin45？）]米后，剩余部分采用粘土回填至樁頂；

②靜止1d后，重新測量放樣，采用1m的沖程進行沖孔，隨著進尺鋼護筒同步跟進，沖至漏漿溶洞頂1m時停止沖進，鋼護筒跟進至漏漿溶洞頂1.5m處；

③下導管灌水下砼進行封底，砼方量V（1.25m和1.5m的樁V取2m3，1m的樁V取1.5 m3），靜止24h后，待混合物的強度達到2.5MPa后再繼續沖孔；

④達到強度要求后采用0.5m的沖程進行沖孔，沖進溶洞內時只要有漏漿，仍按比例回填片石+粘土，反復回填沖孔，直至穿過溶洞底板下2m處停止沖孔。此時用90KW振動錘將鋼護筒跟進至溶洞底板下1.5m處；

⑤再次下導管灌水下砼進行封底，方法同第③步，達到強度要求后恢復正常沖孔。

（5）施工注意事項：

①熟悉地堪資料，合理調整沖程，防止塌陷時將鉆頭擠入溶洞卡住無法拔出。嚴重時，導致樁位作廢，需變更設計調整樁位。

②鋼護筒振動下沉時應注意控制鋼護筒的垂直度，可以通過調整夾口位置來調整。

③保持泥漿比重在1.3～1.4之間，并觀察泥漿面的變化情況，缺漿時立即補漿。

5 處理結果

成樁后，234根樁經超聲波（樁長>40m）或低應變（樁長≦40m）檢測均為I類樁。

6 結束語

本文結合佛肇城際軌道交通某特大橋樁基施工遇溶洞與地下承壓水相通時的處理實例，提出了三種不同程度下的處理措施。雖然成樁效果好，但本人認為巖溶地區地質的復雜性，使得地下承壓水對溶洞處理以及成樁質量影響也是多樣化。不過，本人相信隨著新材料、新技術的出現，解決地下承壓水帶來的影響會出現更多更新的處理措施。

參考文獻：

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（作者單位：中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司）