基于巖溶地質的橋梁樁基施工方法探討

賢良華

(廣西長興工程建設有限公司，廣西 南寧 530023)

0 引言

在橋梁工程領域的建設中，橋梁樁基部分的施工一直都是業(yè)內的難點問題，尤其是特殊地質條件下的橋梁樁基施工技術，一直以來都是學術界所研究的重點課題。本文以巖溶地質條件為例，分析了在此地質條件下的橋梁樁基施工技術，對國內同類地質條件下的橋梁樁基施工技術研究具有一定的借鑒意義。

1 巖溶地質概況

我國境內的巖溶地質分布較為集中，多數位于廣西境內，屬典型的喀斯特地貌。此類地質條件較為復雜，由于年代久遠，長期積累的各類巖溶結構內礦物質豐富、成分復雜，因此，常規(guī)的樁基施工技術不再適用。巖溶地區(qū)蘊藏有豐富的喀斯特水資源，地下洞穴中富集石油、天然氣、砂礦以及寶貴的考古資源，這些都為巖溶地質條件下的橋梁施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。此外，巖溶地質條件下的開挖等施工會遇到喀斯特涌水，地面工程建設中會遇到工程地基的地面塌陷、水庫漏水和喀斯特氣爆水庫地震、壩基溶蝕引起潰壩等情況，這些因素更增加了巖溶地質條件下的橋梁樁基施工難度。總之，基于巖溶地質條件下的橋梁樁基施工過程，應首先對巖溶地區(qū)進行工程地質勘探、研究，最大程度地確保橋梁施工安全[1][2]。

2 樁基確定與鉆孔設備選取

2.1 樁基確定

由于巖溶地質區(qū)域的地下水通常極為豐富，且由于季節(jié)性的變化，地下水位會出現不同程度的波動，因此巖溶地質區(qū)域宜使用端承樁進行施工。采用端承樁進行施工可以很好地避免樁周土體因巖溶土體密度較低和未填充空洞而引起的土體流失現象，避免周邊巖體承載能力減弱的情況發(fā)生。巖溶的發(fā)育過程通常不具備特定的規(guī)律性，實際的入巖高度與所設計的高度通常有較大的出入。此時應由現場所采集到的各項參數、指標來對端樁的高度進行綜合預判并調整。如果遇到鉆孔提前入巖的狀況，則應按最初的設計高度終孔；相反，如果鉆孔推遲入巖，則延長樁體長度，直到符合所設計的邊界條件為止[3]。此外，在巖溶地質條件下的橋梁樁基施工中，如按端承樁進行設計，則樁體長度應符合樁端的支撐力要求，并為整體結構安全及樁基補強留出必要的安全冗余度。

2.2 鉆孔設備選取

基于巖溶地質條件的橋梁樁基施工中建議選取沖擊鉆，這是由于在穿越溶體時，經常發(fā)生漏漿的現象，且實際的漏漿程度與溶洞大小、疏通情況以及洞體內的填充物密度直接有關。在較大溶洞的穿越過程中，漏漿現象更為嚴重，進而形成塌孔，僅憑回填土進行造漿難度很大，需同時回填部分片石，通過沖擊錘(60～70 cm)反復沖擊，并回填片石黏土至平衡狀態(tài)，進而使孔壁穩(wěn)定[4][5]。相反，如果采用旋轉機械設備成孔時則容易發(fā)生堵鉆，且片石黏土不能被充分擠入溶洞，護壁堵漏的效果不明顯，因此，本方法較為有效。采用沖擊鉆進行樁基施工的流程如圖1所示。

圖1 采用沖擊鉆進行樁基施工流程圖

3 常見問題與應對措施

3.1 堵鉆的預防

當使用沖擊鉆進行施工時，孔壁經常會因鉆頭劇烈震動而破損，使孔壁形成各種不規(guī)則的形狀，包括梅花孔的形成。此外，如果鉆頭磨損嚴重且沒有進行及時補焊，則鉆孔的孔徑會逐漸縮小，導致重復鉆孔而增加工作量。如果沖程過大則可能使溶洞頂部被擊穿而發(fā)生堵鉆現象。預防措施：及時將鉆頭補焊或更換，用片石再次填入樁孔，可先使用小沖程鉆孔，然后逐漸增加孔徑，直至最后沖程正常時為止。在對溶洞頂部進行鉆孔時亦可使用小沖程設備，但要觀察鉆頭的旋轉情況，在穿越溶洞之后，應使黏土片石填在溶洞內，而后逐步恢復正常鉆孔[6][7]。

3.2 埋鉆與處理

埋鉆現象在鉆孔過程中比較常見且處理過程較為困難。其原因多數為孔壁的塌陷所致。巖溶地區(qū)的溶洞頂部通常較薄且埋深位置較淺，過大的沖程會導致溶洞頂部直接被擊穿，引起埋鉆、地表塌陷、溶洞塌方等事故。處理方法：視情況將鉆頭及時提起，并向孔內灌漿注水，保持水壓穩(wěn)定，及時將漏漿位置封堵。在穿越洞體時，選取小沖程的鉆頭進行鉆孔較為合適，以避免溶洞頂部坍塌。應注意的問題是，在施工現場應備好拖拉設施，可隨時將鉆孔設備撤出[8][9]。

3.3 混凝土泄漏與處理

混凝土泄漏的原因多數為泥漿密度小于混凝土的密度所致，這是由于當混凝土在水下進行灌注時孔壁側壓會增加，對已形成的孔壁封閉部位造成壓力，最終導致混凝土的泄漏。常見的處理措施為：構造孔壁封堵環(huán)，僅在溶洞高度較低時采用此方法，隨后將片石黏土的混合物填入其中，高度應高于溶洞頂部，然后再通過鉆孔來增加孔壁的強度與厚度。若溶洞較高且無填充物時，則應使用鋼護筒來跟進，且鋼護筒直徑應與所設計的樁徑大小相當，并逐漸到達溶洞底部，待位于溶洞底部的圍巖將鋼護筒緊密連接之后，方可按最初的設計標高進行施工，并依據計劃的工序進行后續(xù)工程的施工[10][11]。混凝土成分配制數據如表1所示。

表1 混凝土成分配制數據表

4 巖溶地質條件下樁基施工主要技術總結

目前，巖溶地質條件下比較成熟的樁基施工技術有碎石黏土填筑法、鋼護筒跟進法以及壓力注漿法。碎石黏土填筑法主要在卵石層或砂石層發(fā)生漏漿情況時，將優(yōu)質黏土與碎石黏土按比例混合后進行填充處理，以減少沖擊的震動影響；鋼護筒跟進法則是在填筑法不能有效封堵漏漿的情況下通過振錘將鋼護筒振到溶洞底部，此技術在高度為3～5 m的溶洞內使用較為常見；壓力注漿法多用于施工過程中發(fā)生的塌陷、漏漿等情況的預處理，使用此施工技術的前提條件是洞體內砂石等填充物含量豐富，其優(yōu)點是操作簡便、處理效果好，而維護成本高是其不足之處。

5 結語

本文通過對巖溶地質條件下的橋梁樁基施工技術進行深入討論，分析在此條件下的橋梁樁基施工對巖體環(huán)境的參數要求。對在巖溶地質條件下所進行的橋梁樁基施工常見的問題進行了闡述，如堵鉆、埋鉆以及混凝土泄漏的處理等，并提出了相應的預防措施及應對方案，以此來保證在巖溶地質條件下的橋梁樁基施工過程的穩(wěn)定性和安全性。本文對國內同類地質條件下的橋梁樁基施工技術的研究具有一定的借鑒意義。