橋梁樁基施工中的溶洞處理技術研究

候勇征

中鐵六局集團天津鐵路建設有限公司 天津 300232

前言

溶洞是貴州地區(qū)常見的一種地質(zhì)結構，由于其承載能力較差，因此，給橋梁樁基施工帶來了嚴重的不利影響。施工單位應該充分重視溶洞的處理，在橋梁樁基施工前，深入研究溶洞的類型和特點，采取相應的處理技術，以增強橋梁樁基的穩(wěn)定性及安全性。

1 工程概況

總項目起點位于貴甕高速在甕安樞紐以西5.3公里處的白溪，連接已建的銀川至百色高速公路甕安至貴陽段，終點位于蛇卡樞紐北面8.2公里處，連接蘭海國高貴陽至貴陽擴容工程。甕開高速Ⅲ標段線路起始里程K19+347，終止里程K27+960，全長8.613km，分劈概算10.19億元，沿線跨黔南州甕安縣（5.121km）、貴陽市開陽縣（3.492km）兩市、兩縣、兩鎮(zhèn)和十個行政村。主要施工內(nèi)容包括大、中橋10座，現(xiàn)澆連續(xù)梁橋2座，天橋1座，路基工程10段共5.7km，花梨互通式立體交叉工程1處（包含橋梁5座，路基段4187m），9座通道、9個涵洞以及全線（48.552km）綠化和機電工程。

2 橋梁樁基施工中的溶洞處理技術研究

2.1 施工方案的選擇

橋梁樁基施工過程中，施工單位要根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況和溶洞特點，采取相應的溶洞處理施工方案，常用施工方案包括：①挖孔樁施工。挖孔樁施工方案通常被應用于水位較低，樁基地層中砂層或沙礫層較薄的溶洞處理中[1]。②鉆孔樁施工。這一施工方案比較適用于地下涌水量大、礫石被嚴重風化或者帶有很厚的中粗砂層的溶洞。③護筒跟進法。這一方法主要適用于上方沙礫層較為厚低地方，應用這一方法主要是為了避免溶洞孔壁坍塌，保證施工安全。④挖鉆結合法施工。鉆孔樁施工方法是針對挖孔樁施工方案而提出的，如果地下水位不能準確判斷并且周圍地形地質(zhì)復雜的情況，此時挖孔施工的方法就不再適用，應采用挖鉆相結合的方法。

2.2 施工方法

（1）適宜鉆孔作業(yè)的溶洞處理。對于適宜鉆孔作業(yè)的溶洞，橋梁樁基施工過程中主要采用沖擊鉆機成孔工藝。對于鉆機支撐點的位置應綜合溶洞情況，盡可能避開易塌陷的地方，并且鉆機不能直接在孔口支撐，適用纜風繩栓拉鉆機，在安裝完鉆機以后，要確保底部和頂端穩(wěn)定平整，防止沉陷和位置的發(fā)生[2]。

①鉆孔作業(yè)過程中，當鉆至溶洞頂端1m～1.5m時，為防止卡鉆，工作人員要不斷更換沖程，逐漸擊穿洞頂；并且還要準備足夠量的片石與黏土，然后將準備的黏土制作成直徑為15～20cm的泥球。②在徹底擊穿溶洞頂端之前，施工單位一定要提前安排專人檢測護筒內(nèi)泥漿面的變化情況，一旦泥漿面出現(xiàn)下沉，應立即加水。③假如溶洞上面的沙礫層比較厚，或者對于較大型或半充填型的溶洞，需緊隨護筒開展施工，防止泥漿突然流失造成孔壁坍塌的情況。④對于多層或小型溶洞，在鉆進前可以灌注填充低標號的混凝土，提高鉆孔強度。⑤鉆孔作業(yè)完成后，技術人員需要對孔形、孔深、孔徑、孔底地質(zhì)和垂直度以及孔底泥漿沉淀厚度進行詳細的檢查，待檢查合格后，進行清孔[3]。

（2）挖孔樁施工溶洞處理。①孔壁支護的設計與施工。采用鋼筋混凝土結構進行護壁，以保證施工安全，通常采用機械或人工進行混凝土制備，澆筑工作由人工完成。混凝土澆筑過程中，鋼模板采用U形卡連接，自上而下周轉(zhuǎn)使用。②井孔開挖。開挖施工時，為增加樁的摩阻力，需要使孔壁凹凸不平，根據(jù)土層性質(zhì)確定合適的挖掘方法。挖掘過程中，施工人員應做好安全防范措施，比如接近溶洞頂使，系好安全帶；溶洞頂蓋挖穿后，作業(yè)人員在進入空溶洞作業(yè)之前，需要先用小白鼠或鴿子進行實驗等等。③作業(yè)人員進入溶洞后，若溶洞內(nèi)無填充物，則先抽干積水，外圍用磚砌筑，然后在澆筑鋼筋混凝土；若溶洞內(nèi)存在填充物，針對不同的填充物種類，需要采取相應的措施[4]。比如，填充物為粉細砂或中粗砂，挖進時應堅持“淺進尺、強支護”的原則；填充物為含碎石粉質(zhì)黏土或軟塑狀黏土時，采用短柄鐵鍬進行開挖。

（3）溶洞處理的其他方法。對于裂隙發(fā)育較廣的地質(zhì)構造特殊的溶洞而言，可以采用注漿措施來封住裂隙，為穿過溶洞提供成孔條件。

①注漿孔可以設置在橋墩承臺的四角或每根樁的中心位置，鉆注漿孔的過程也是進一步勘探地質(zhì)情況的過程，技術人員可以根據(jù)取芯了解溶洞內(nèi)填充物及溶洞高度等狀況。②如果采用注漿泵注漿，施工人員要合理控制注漿壓力，根據(jù)現(xiàn)場試驗結果確定合適的注漿壓力值，通常控制在0.5～1.0MPa之間。注漿速度盡量控制在15L/min～20L/min之間，確保漿液滲透到填充物內(nèi)，為沖鉆成孔提供良好的條件。③單花管注漿。根據(jù)現(xiàn)場試孔結果確定管頭花管段長度以及孔眼的直徑與間距，注漿速度和結束時間根據(jù)建注漿泵上的PQ儀分析來確定。④采用間歇注漿方式，防止因漿液流失而造成大量浪費，待先注入的漿液與碎石膠膠結強度達到一定值后，再進行注漿，如此循環(huán)注漿。⑤根據(jù)現(xiàn)場施工的具體情況，確定合適的注漿順序，但是需要注意的是，后注漿的壓力要比先注漿的壓力高。

3 結束語

總之，橋梁樁基施工中的溶洞處理是一項難度較高的工作，尤其貴州地區(qū)溶洞構造具有復雜性、特殊性和危險性的特點，給施工的順利進行帶來了困難。施工單位在處理溶洞時，要充分考慮當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，結合之前的成功的工程案例，針對不同類型的溶洞采用相應的處理技術和施工方案，為橋梁樁基施工質(zhì)量和效率的提高提供保障。