紫惠高速T8標巖溶區樁基施工探討

王 平

(中鐵二十三局第一工程有限公司，山東 日照 276800)

在巖溶地區，由于巖石極易受到地下水流以及地表徑流的沖擊，使巖石出現溶蝕，進而形成各種獨特地貌。也正是因為巖溶地區獨特的地質地貌，使得在該地區進行樁基施工的難度極大，很容易發生安全事故，且施工質量也難以得到保障[1]。針對巖溶地區的施工，我們要虛心學習其他相似工程的經驗，多學習多取經，取其精華，溶合自身的知識和見解，結合現場實際制定一套切實可行的溶洞處理施工技術，保質保量保安全的完成施工任務。

1 工程概況以及現場地質條件

廣東紫惠高速公路工程，起點與龍川至紫金段對接，終點位于惠州市平潭鎮。紫惠高速T8標段位于惠州市橫瀝鎮及平潭鎮，路線全長9.1 km。該合同段沿線相交或者對接的主要高速公路包括河惠莞高速公路河源紫金至惠州惠陽端段SJT1標、河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段、S21廣惠高速公路等。本標段所處地區交通狀況較好，工程所需材料和機械進出方便，施工便利。

經實地勘察可知，T8標段地層地質十分復雜，覆蓋層以第四系耕植土、沖積粉質粘土、碎石、坡殘積粉質粘土、碎石土為主，而基底則由泥盆系老虎坳組、桂頭群組砂巖、灰巖及其風化層構成。另外，寶麗來大橋、橫瀝互通跨線橋、森柏洞大橋地質勘測發現大量溶洞。

2 溶洞處理方案

溶洞，通常是因為石灰巖長期受地下水溶蝕而形成的。這是因為石灰巖的主要成分是碳酸鈣，在與水以及二氧化碳發生反應后可生成碳酸氫鈣，而碳酸氫鈣作為一種可溶于水的物質，可以加速空洞的形成并逐漸擴大[2]。在紫惠高速T8標段地質勘測中發現有大量溶洞，這些溶洞的存在勢必會影響到鉆孔灌注樁的施工。因此，在巖溶地區進行鉆孔灌注樁的施工，需要考慮到以下問題，包括如何在成孔過程中不漏漿或者存在漏漿問題但不至于發生塌孔現象，從而為樁孔的順利成孔成樁并滿足設計要求打下堅實基礎。

由于紫惠高速公路工程施工區域地質條件特殊，因此，廣東紫惠高速有限公司應要求省交通規劃設計院對出現溶洞的橋梁地質逐個樁位進行地勘，為巖溶區樁基施工提供詳細的地質資料。在橋梁樁基鉆機就位前，仔細學習并掌握設計提供的地質情況，同時要做好物資和機械設備的準備工作，進行溶洞處理方案的技術交底，為溶洞的處理做充足的準備。準備不怕充分，要做到諸事俱備，就差鉆機開工了。

在進行鉆機施工時，嚴格按照紫惠公司品質工程的要求，定制標準碴樣盒，按要求在監理的見證下一同撈取碴樣，一一對照圖紙中的地質。在鉆頭鉆進至溶洞上部地層時，要適當放慢鉆進速度，要小心謹慎，按照已制定的方法做好準備工作。之后在施工中，仔細觀察鉆機、碴樣、泥漿包括鉆頭聲音等現場施工因素的變化，多聽有施工經驗的鉆機工人的意見，來感覺和判斷鉆機是否已接近或者已到達巖溶地層。

在進入距溶洞1 m～1.5 m的巖層后，需要注意加強對鉆頭的施工控制，一般要將沖程控制在1.5 m左右，沖擊頻率為 15次/min上下。在施工過程中應時刻注意孔內的水位變化以及進尺狀況，在進入溶洞后，結合溶洞實際狀況、大小以及溶洞填充物等，靈活運用注漿加固、片石回填、鋼護筒跟進以及貧混凝土回填等施工技術，確保樁基的施工質量。

2.1 注漿加固施工技術

此方法適用于全填充(含砂率較高等不穩定的填充)或半填充(填充物不密實)的較大溶洞。

在鉆孔施工前，沿樁基邊緣對稱布置4個～6個孔作為灌漿孔，孔的數量結合地質的實際情況集體分析討論確定[3]。在鉆灌漿孔時，要借助地質鉆機鉆至溶洞底，之后使用壓力輸送泵按照自下而上的順序由溶洞底向上灌注M20水泥砂漿。其中，灌注時需采取雙管注漿的方式，一管負責注漿一管負責排氣，要少量多次反復壓漿。在處理溶洞時采用注漿加固法，一方面可以有效避免或減少漏漿或者塌孔等現象的發生，另一方面在配合護筒跟進法進行施工時效果更加顯著。

2.2 回填粘土片石施工技術

回填粘土片石施工技術，就是在孔內回填粘土以及片石，整個操作過程十分簡單快捷，且費用低廉，現已被廣泛應用于路橋施工建設中。此工藝適用于無充填高度小于2.5 m或半充填高度不大于4 m的溶洞。

在紫惠高速公路施工中，樁基采用的是正常成孔方式，如果要應用回填粘土片石的施工技術來處理溶洞，需要在正式施工前，仔細核對地質鉆孔柱狀圖，一旦發現存在砂礫等透水層，就需要將護筒底部穿透透水層，直至落在穩定層上，以避免因透水以及反復沖擊而引發塌孔問題。

在施工過程中，一旦鉆穿溶洞，不僅會導致護筒內的泥漿部分或者全部流失，嚴重時還可能引發塌孔問題。對此，需要將提前準備好的粘土以及片石回填進孔洞中。首先要將粘土進行回填，之后再下片石，片石與粘土的比例是:1∶1(體積比)，片石采用強度不小于30 MPa的花崗巖或石灰巖，石塊大小以15 cm～50 cm為宜。在摻加粘土時，可以先將粘土塊裝入水泥袋后再進行投放，效果更為顯著。方法如下：片石、粘土袋以及水泥等應分層間隔摻加，回填高度控制在溶洞頂板以上2 m。為使回填物密實，用0.5 m～0.8 m的小沖程，不循環泥漿干打幾分鐘。待回填物堵住漏漿處再使用小沖程繼續鉆進。

2.3 鋼護筒跟進施工技術

鋼護筒跟進施工技術，適用于那些高度超過5 m且無填充、高度超過6 m并半填充的較大單層溶洞以及垂直串珠狀的多層溶洞。這種方法簡單來講就是在沖孔的同時，接高護筒，沖孔與接高護筒同時進行，并且將其壓到或在震動作用下使其下沉至已鉆成的孔內[4]。整個施工雖然造價高，但最安全可靠，像塌孔、漏漿等問題可以一次解決，避免多交重復施工，尤其適用于垂直串珠狀的多層溶洞的處理。以下為護筒跟進法處理連續兩個溶洞的例子(見圖1)。

結合圖1護筒長度和內徑的確定可以通過以下公式計算得出：

護筒長度：第一個溶洞的護筒L1=(H1+h1+1)m，第二個溶洞的護筒L2=(H2+h2+1)m，其中，1 m為穿過溶洞后護筒進入穩定層的深度，實際施工中此嘗試要結合現場地質進行確定。

護筒直徑：護筒2的直徑要比樁徑大20 cm，護筒1的直徑要比護筒2的直徑大20 cm。

在施工中遇到多個溶洞的情況，參照以上方法以此類推。

用于鋼護筒跟進施工中的鋼護筒要具備一定剛度，鋼板厚度應為δ10 mm，且護筒孔徑要準確，連接順直。另外，鋼護筒的加工需要在加工場幾種卷制加工制作，焊縫全部為雙面坡口，每節制作長度為7.5 m～10.5 m，制作好后運至施工現場。

護筒的沉放：在沖擊穿過溶洞頂部后，就要反復沖提沖錘，并在頂部厚度范圍上下慢放輕提。在施工過程中，用鋼管搭設專門的卡控支架用來控制鋼護筒的中心和垂直度，并用測量儀輔助控制垂直度。下沉過程中要保證鋼護筒的平穩下沉，在使用外力振動下沉時避免鋼護筒下沉過程中因受力不均造成護筒偏斜。鋼護筒沉入巖面后，采用沖錘進行成孔一定深度后，用振動錘輔助將鋼護筒下沉至進尺巖面。重復以上工序直至鋼護筒穿過溶洞，然后正常成孔完成鋼筋混凝土施工。

2.4 貧混凝土回填施工技術

貧混凝土回填施工技術適用于那些高度在2.5 m～5 m區間內的無填充溶洞，以及高度在4 m～6 m區間內的半填充較大溶洞，具體情況見圖2。

混凝土標號根據地質圖中溶洞底部的巖層強度確定，一般選擇強度要與巖層相同也可以略大一些的混凝土，比如C20貧混凝土。同時，想要在短時間內提高混凝土強度，縮短施工時間，可以在混凝土中適當的加入一些早強劑，以提高貧混凝土的早期強度[5]。

對于傾斜巖面，為校正孔位，回填貧混凝土應與傾斜巖面頂面平齊，對于溶洞處，回填頂面高于溶洞頂板50 cm。回填至少要48 h以上，當混凝土強度達到70%后方可重新開鉆。

3 其他注意事項

從事工程施工十多年了，遇到施工的困難是不可避免的。面對巖溶地區的鉆孔灌注樁施工，個人認為為施工做充足的準備工作是成功前提和基礎，無論是從技術上還是管理上，要做到萬事俱備，只差行動。

第一，要組織技術人員認真仔細的研究設計完提供的地質圖紙，廣開言路，準備各種問題的應對方案，方案要詳細，措施的表達要簡單易懂，明確在什么情況下選用何種方案。第二，對現場技術主管和一線的施工人員進行詳細的技術交底，認真耐心的告訴一線人員怎么去發現問題，怎么去判斷問題，怎么去應對問題，讓工人在施工中做到心中有數。第三，按照已定方案在施工前備足相應的物資設備，嚴格控制物資質量、數量，機械設備要定期檢查，隨時待命。準備工作不怕多，不怕細，最怕用的時候找不到。第四，要精煉施工程序，施工每個環節要實用、合理、有效和緊湊，合理的減少時間風險。

4 結語

隨著祖國交通建設的不斷發展，巖溶地區鉆孔灌注樁施工頻繁出現，施工中出現很多不可預見性的困難。根據不同的巖溶類型，制定和選擇適當的施工工藝和措施進行應對，不僅能有效的解決施工中遇到的難題，而且還能保質保量的完成建設任務。巖溶地區的鉆孔灌注樁的施工工藝還在不斷的發展和完善，還應更加深入研究和探討，期待與大家交流溝通。

參考文獻:

[1] 肖志平.巖溶地區地基處理及樁基施工技術探析[J].低碳世界,2017(14):84-85.

[2] 余向東.巖溶地區樁基施工處理方法[J].交通世界,2017(z1):119-120.

[3] 胡新發,柳建新.山地和巖溶地區端承樁質量檢測與加固技術研究[J].巖土力學,2011(S2):686-692.

[4] 羅勝平.巖溶地區碼頭樁基設計溶洞預處理方法[J].水運工程,2014(12):211-214.

[5] 楊 明.淺析巖溶地區溶洞的處理方法[J].四川水泥,2014(8):85-86.