公路橋梁樁基工程溶洞處理研究

叢偉

（中國建筑第六工程局有限公司鐵路公司，北京市 100067）

0 引言

根據(jù)相關(guān)調(diào)查可以了解到，巖溶是因其自身所特有的可溶解于水特性而形成的，其具備一定程度的腐蝕性功能，在此基礎(chǔ)上溶洞產(chǎn)生就是巖溶中不溶解于水的碳酸鈣和水、二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸氫且溶解于水。在公路橋梁樁基工程具體施工過程中，一旦存在溶洞等特殊情況，地質(zhì)條件便會受到一定影響，進而大大增加了施工難度和成本控制情況。因此為了有效保證鉆孔灌注樁的施工安全性和成孔效率，防止各種病害現(xiàn)象產(chǎn)生，施工人員需要基于巖溶地質(zhì)規(guī)律和分布特點制定科學(xué)合理施工措施，從而為公路橋梁樁基工程施工質(zhì)量提供良好保障。

1 工程概況

在此以某省公路路段為例，其跨域了兩大鄉(xiāng)鎮(zhèn)，該路段型號主要是K32＋686～K42＋526.72，實際長度約為9.35 km，而橋梁建筑結(jié)構(gòu)共包括32座，大型橋梁結(jié)構(gòu)10座、小型橋梁結(jié)構(gòu)9座、天橋5座及中橋8座等，并且該路段主線路程上半部分主要為黏土層類型，如灰?guī)r、砂巖土質(zhì)，其中巖層風(fēng)化在中風(fēng)化范圍區(qū)域內(nèi)，而其中以變質(zhì)巖為主的丘陵區(qū)域則為K38+208～K42+526，主要以強風(fēng)化麻巖土質(zhì)為主。同時該路段大橋結(jié)構(gòu)上半部分均采用預(yù)制T梁、預(yù)制箱梁及現(xiàn)澆梁等結(jié)構(gòu)，而下半部分則是以柱式墩結(jié)構(gòu)為主，基于對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件的充分考慮，采用人工挖孔手段來進行灌注樁施工，而樁基類型則為摩擦樁。

2 基于溶洞公路橋梁樁基工程設(shè)計與施工技術(shù)分析

基于目前實際情況來看，溶洞區(qū)域鉆孔樁施工存在的最大難點便是如何能在有效保證溶洞區(qū)域順利成孔的前提下防止其出現(xiàn)掉鉆或是卡鉆現(xiàn)象，這就對實際操作人員提出了嚴格標準要求，其不但要在充分了解樁孔地質(zhì)條件下時刻關(guān)注鉆孔期間容易出現(xiàn)的各種問題，還需要隨時掌握鉆孔變化情況，進而基于此制定合理施工方案，為鉆孔施工順利展開提供有效保證。

2.1 泥漿造壁施工技術(shù)

在新時期發(fā)展背景下，泥漿造壁施工技術(shù)也逐漸得到普遍應(yīng)用，其具體就是指在充分掌握了解溶洞物質(zhì)類型基礎(chǔ)上，通過高質(zhì)量泥漿進行護壁施工，并且基于標準比例規(guī)范向其中加入水泥、草袋、碎石及燒堿等混合性材料，并借助鉆頭將其完全振搗，進而將填充材料與泥漿一起放入到溶洞縫隙中去，實現(xiàn)泥漿護壁最佳效果。一般該種方法主要適用于溶洞尺寸及樁徑較小的溶洞類型，具體情況具體分析，并且泥漿造壁法中加強型泥漿的配制情況也是溶洞處理成效好壞的主要影響因素之一，因而施工人員在對其進行配料選擇時一定要提高重視，如黏土作為泥漿使用中基礎(chǔ)性材料之一，具備粘度較強且含砂率較小的優(yōu)勢，因而在具體配制時需要其含砂率小于4%、造漿能力大于220 LPkg。除此之外，因燒堿具有泥漿粘稠度提高性能，因而對孔壁漏漿現(xiàn)象能起到很好遏止作用，而碎石對于溶洞加固也能起到有效幫助作用，通常選擇16～23 cm之間片石或8 cm以下碎石，從而以便實現(xiàn)溶洞處理最佳效果，公路橋梁樁孔溶洞示意見圖1。

圖1 公路橋梁樁孔溶洞示意圖

2.2 鋼護筒跟進施工技術(shù)

從鋼護筒角度來看，其屬于公路橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工中的一項輔助性措施，而護筒存在的主要目的便是實現(xiàn)公路橋梁樁基有效定位和控制孔內(nèi)水壓力，而溶洞區(qū)域鉆孔樁基礎(chǔ)施工，由于其地質(zhì)條件極為復(fù)雜，一旦處理方法選擇不當(dāng)將會導(dǎo)致泥漿出現(xiàn)迅速流失和塌孔現(xiàn)象，甚至一旦其出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)之中，斷樁等安全事故的出現(xiàn)可能性是非常大的。由此可見鋼護筒跟進法應(yīng)用尤為重要，具體步驟如下：（1）施工人員先通過振動打樁錘使孔壁上的巖石和地層下沉；（2）使用回旋鉆機進行鉆孔，將鋼護筒緩慢下放，在最接近溶洞時向其中拋下填充片石等物體；（3）利用鉆機等設(shè)備針對溶洞周圍結(jié)構(gòu)展開擠壓工作，促使溶洞護壁處于密實狀態(tài)，便于實現(xiàn)護孔成樁最佳效果。除此之外，在利用鋼護筒跟進法進行溶洞處理時，基于其實際覆蓋度淤泥砂量一般可分為兩種類型：一種是溶洞泥砂層和覆蓋層都處于較薄狀態(tài)，而鋼護筒在塌孔出現(xiàn)后并不會出現(xiàn)變形，這時施工人員應(yīng)先將鋼護筒較短吊起，為其更換新設(shè)備或是直接穿過溶洞到達巖層結(jié)構(gòu)，這樣再進行溶洞鉆孔施工時，便可通過增加泥漿粘稠度，提高填充材料的密實性水平，進而保證鋼護筒順利下放。另一種則是溶洞淤泥層和覆蓋層都處于較厚狀態(tài)，鋼護筒承受壓力較大容易導(dǎo)致其出現(xiàn)分布不均勻現(xiàn)象，進而發(fā)生嚴重變形，這時就需要工作人員將鋼護筒設(shè)備吊起，將附近存在土質(zhì)徹底擠壓密實方可實行鉆樁，同時還需要對鋼護筒尺寸進行合理調(diào)整，防止其再次出現(xiàn)變形情況[1]。

2.3 密閉壓漿施工技術(shù)

通常密閉壓漿技術(shù)的應(yīng)用展開主要是以化學(xué)加固為原理，借助高壓輸漿泵設(shè)備來將泥漿以導(dǎo)管均勻?qū)敕绞饺谌氲貙咏Y(jié)構(gòu)之中，進而使原先處于松散狀態(tài)的砂石迅速加固，凝結(jié)成一種抗水性能較好且?guī)r體膠結(jié)穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)，這不但能對鉆孔條件起到改善作用，還能為鉆孔施工順利完成提供一定保障。因密閉壓漿具體時間存在較大差距，因而其通常又可分為鉆前密閉和鉆中密閉，鉆前密閉主要是利用小型鉆孔設(shè)備到達溶洞區(qū)域，通過高壓注漿泵將其注入到溶洞之中，并且迅速進行填充；而鉆中密閉則是在溶洞砂石固結(jié)完成后實施鉆孔，必須保證的首要前提便是溶洞內(nèi)部一定要有砂石等填充物質(zhì)[2]。

3 公路橋梁樁基工程溶洞常見故障的處理手段

3.1 漏漿處理

通常在對公路橋梁樁基工程進行鉆孔灌注樁施工時，相關(guān)施工人員必須要時刻關(guān)注泥漿高度實際變化，一旦在此期間發(fā)現(xiàn)泥漿面出現(xiàn)異常情況，便應(yīng)立即停止鉆孔施工，在將鉆頭取出的基礎(chǔ)上針對其異常情況的出現(xiàn)原因及治理措施展開詳細探討，如在對公路橋梁樁基進行鉆孔灌注樁施工時，一旦護筒底部發(fā)生泥漿溢出情況，護筒設(shè)備便會迅速下沉，這時施工人員就需要將底部漏漿位置進行封閉堵死，并通過黏土來對其周圍縫隙有效填充，從而實現(xiàn)良好密封效果，防止漏漿情況再次發(fā)生。除此之外，溶洞內(nèi)部出現(xiàn)縫隙或是與其他溶洞連接，也會導(dǎo)致泥漿流失，這時施工人員就需要停鉆，針對溶洞內(nèi)部實際情況詳細檢查分析，從而及時采取有效措施進行施鉆[3]。

3.2 卡鉆、埋鉆處理

基于沖擊鉆施工背景下所產(chǎn)生的卡鉆問題具體包括以下幾種類型：鉆頭使用時間較長致使其磨損情況嚴重、鉆孔孔徑與實際設(shè)計不相符及因鉆機位置不夠穩(wěn)定導(dǎo)致鉆桿振動等。因此為了有效解決上述存在問題，施工人員可采取以下措施：保證施工現(xiàn)場地面平整，將鉆機有效固定，在頻繁施工過程中及時更換鉆頭，并且鉆進步驟應(yīng)按照小沖程——大沖程——正常沖程順序進行，并且還要提前對溶洞頂板高度進行預(yù)測，在靠近溶洞頂部位置時適當(dāng)降低鉆孔速度，從而防止出現(xiàn)卡鉆等現(xiàn)象。通過相關(guān)調(diào)查可知，一般埋鉆問題的出現(xiàn)不易提前采取預(yù)防措施，而導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因在于孔壁塌陷，再加上溶洞頂板較薄，一旦鉆頭超出頂板范圍，便會出現(xiàn)頂板塌陷、溶洞坍塌等情況，從而引發(fā)埋鉆情況的出現(xiàn)。而對此現(xiàn)象可采取的處理措施便是有效保證孔內(nèi)水壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，在靠近溶洞頂板位置時適當(dāng)降低鉆孔速度，并且還要做好鉆機撤離準備，進而為公路橋梁樁基施工質(zhì)量提供良好保障。

3.3 混凝土泄漏處理

在公路橋梁樁基工程鉆孔灌注樁施工過程中，混凝土的泄漏情況可以說是頻繁發(fā)生，而導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因在于砼密度大于泥漿密度。在灌注期間砼的自重和壓力會全部下放到樁孔底部位置，致使側(cè)壁壓力大幅度提高，一旦其超出鉆孔樁護筒極限便會出現(xiàn)混凝土泄漏。針對此種情況可采取的處理措施如下：在孔壁徹底封閉后，向其中拋入黏土或是片石等填充物，便于實現(xiàn)二次成孔，對孔壁進行加固；對于一些高度較高且容量較大的溶洞來說，一旦鉆頭超出溶洞頂部，仍要繼續(xù)前行，并且保證樁徑、標高達到合理標準，從而實現(xiàn)公路橋梁樁基溶洞的最佳處理效果[4,5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在新時期發(fā)展背景下，公路橋梁樁基工程中溶洞現(xiàn)象可以說是層出不窮，如果處理不當(dāng)將會給公路橋梁設(shè)計施工帶來極大不利影響，因而這就需要施工人員能夠在對公路橋梁地質(zhì)情況充分掌握了解的基礎(chǔ)上，針對溶洞問題制定合理有效的處理措施，盡可能保證公路橋梁樁基工程的安全落實。

[1]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]顧祥林.混凝土結(jié)構(gòu)基本原理[M].上海：同濟大學(xué)出版社,2004.

[3]薛立建.公路橋梁樁基工程溶洞處理研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué),2014.

[4]馮五一.重慶渝東地區(qū)大直徑公路橋梁樁基工作性狀研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),2008.

[5]何培楷.高速公路橋梁溶洞樁基施工技術(shù)[J].交通標準化,2014(14)：134-135,138.