談橋梁沖孔樁施工過程中的溶洞處理

鐘仁鈺

（廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司，廣西 柳州 545001）

某鐵路正線全長達到了101.43km，其中橋梁長度達到了61.23km。整個橋梁中特大橋長度為1125.23m，具有30 個墩臺，樁基礎達到了312 根，采取鉆孔樁施工方式，設計有φ1.0m、φ1.25m 以及φ1.5m 樁基礎。按照地質(zhì)勘察情況可知，該橋絕大多數(shù)樁基存在著巖溶不良等地質(zhì)問題，橋址所在區(qū)域的巖溶發(fā)育屬于中等發(fā)育程度。此發(fā)育會造成周邊基礎持力層巖土體強度的大大下降，嚴重情況下會造成基礎失效和結構性破壞，甚至會造成地面的塌陷。對于此種地質(zhì)情況來說，在鉆孔時容易引發(fā)塌孔、斜孔、地面沉陷等問題，混凝土灌注時流失較嚴重。所以在施工前需要制定出較完善的治理方案，施工過程中也要根據(jù)實際情況對施工方案進行修訂，避免質(zhì)量安全問題出現(xiàn)。

1 沖孔樁巖溶處理方案

在正式鉆孔之前需要按照施工現(xiàn)場的具體情況確定好鉆孔的順序，要確保同基礎樁基能夠及時封閉溶洞并且隔斷通道，按照從外到內(nèi)的順序進行樁施工。對于巖溶地區(qū)來說，鉆孔時主要采取的是沖擊鉆成孔，在進行施工時需要按照巖溶發(fā)育程度、溶洞的填充情況設定針對性的溶洞處理方式，最大程度保證工程質(zhì)量。一般情況下，溶洞處理可以采取如下幾種方式：

1） 巖溶注漿預處理。主要就是指在鉆孔樁施工之前對于溶洞實施注漿填充；

2） 回填造壁法。此種方法主要是通過黏土摻片石進行回填，同時要打密擠實造壁；

表1 鉆機機械

表2 注漿機械

3） 套內(nèi)護筒法。主要就是指利用較大直徑的鉆頭鉆進，同時大護筒要跟隨其進度，直到溶洞頂板之后要通過和設計樁徑相應的鉆頭鉆進，通過相應的小直徑護筒跟隨其進度，直到溶洞底位置，實現(xiàn)溶洞的防護。

總的來說，套內(nèi)護筒法的施工難度相對較大，具有較高的施工成本，并且施工效果并不是很理想。所以根據(jù)案例溶洞發(fā)育情況可以采取巖溶注漿預處理以及回填造壁法相結合的方式實施處理，會取得比較好的效果。

2 沖孔樁施工中的溶洞處理

2.1 注漿預處理

1） 基本設計要求，嚴格遵照設計標準，要在樁底頂板3 倍樁徑深度范圍內(nèi)溶洞實施充分壓漿，確保溶洞可以被完全的填充，保證其被充滿。要確保樁底和樁身注漿加固之后7 天才可以進行樁基施工，確保樁基的穩(wěn)定性。

2） 鉆探工藝分析，第一，要按照具體地質(zhì)情況選定相應的地質(zhì)鉆機，要按照設計標準確定好注漿孔位置，確保其準確性。對于樁基范圍來說，要采取逐樁鉆孔注漿的方式，要在樁的周圍設置鉆孔注漿（孔距設定在3-5m）。如果施工時存在較大溶洞，那么需要一定程度上擴大鉆孔注漿范圍并減小孔距。

第二，施工設備選擇。主要包括鉆機機械和注漿機械兩種類型設備，具體情況如表1、2 所示。

第三，設備就位。設定好注漿孔位置后要將鉆機移動到鉆孔位置，將鉆機固定好。固定好鉆機之后，需要通過相應工具（包括水平尺、傾斜尺等） 對于鉆機角度進行調(diào)整，其他不同設備要就近安裝，要控制好注漿管線的長度（一般設定在10-100m），最大程度降低壓力損失。

第四，鉆機鉆進。首先要將鉆桿對準標注孔位之后通過φ108mm 的巖芯管開孔鉆進，要確保開孔直徑≥110mm。開孔過程中要緩慢進行，采取輕加壓的方式來避免孔斜度較大。完成每一節(jié)鉆進之后要取芯、取樣，確定合格后才可繼續(xù)鉆進。

第五，下套管。鉆到基巖0.5-1.0m 之后要下φ108mm套管，同時嵌入基巖，要確保套管出露地表0.3-0.5m 范圍。之后通過75 號水泥砂漿對于套管實施固結，并且要將孔口套管周邊壓實，避免漿液從套管周邊擠出而影響到最終的注漿效果。

第六，基巖鉆進。在固結套管的水泥已經(jīng)初凝之后可以繼續(xù)鉆進，正常情況下孔內(nèi)采取清水循環(huán)鉆進的方式，終孔之前需要通過清水對其實施清理。鉆到溶洞充填物后要改為干鉆的方式，并取樣進行檢查。需要注意的是，在鉆進過程中一定要避免鉆具掉落的問題，并且要對空洞尺寸和深度進行測量，對其進行詳盡記錄。

第七，終孔。要按照設計要求確定孔深鉆到樁底頂板3倍樁徑深度，驗收合格后擰上孔口蓋并準備實施注漿。

3） 注漿工藝分析，第一，漿液的配制。設定水泥漿液水灰比在0.8∶1—1∶1。如果存在較大的溶洞以及巖溶通道，那么要按照實際情況灌入中粗砂或者水泥砂漿實施填充，之后利用煤灰水泥漿液進行注漿，要以設計水灰比作為控制標準，通過高速拌漿機進行拌制。

第二，注漿。案例工程所在區(qū)域地質(zhì)大多屬于灰?guī)r區(qū)域，需要將注漿壓力控制在0.1～0.3MPa 范圍內(nèi)，要在巖土界面周邊增加注漿壓力到0.3～0.5MPa，但是不能超出1.5MPa。①在注漿不升壓而吸漿量不降低的情況下，可以通過提升漿液濃度或者雙液注漿的方式來進行。若是采用雙液注漿的方式，那么要控制水泥漿：水玻璃體積=1∶0.5～1∶0.4；②在遭遇巖溶空洞情況下，需要按照深度情況在漿液中加入粉煤灰以及中粗砂等等；③雖然存在巖溶發(fā)育但是吸漿量相對較小的其情況下，首先要通過高壓水清洗鉆孔，對巖溶裂隙通道進行疏通之后再進行注漿。

第三，注漿結束。在滿足如下幾種情況時可以結束注漿：①注漿孔口壓力保持在0.2MPa，吸漿量≤40L/min，保持在5min；②冒漿點已經(jīng)出注漿范圍之外3-5m 范圍情況下；③單孔注漿量=（1.5-2） 平均注漿量并且進漿量明顯降低的情況下；④完成注漿之后要通過C15 混凝土對注漿鉆孔實施回填；⑤巖溶鉆孔注漿時要按照“邊探邊灌、探灌結合”的方式來進行，在施工時一定要特別關注周圍水利設施情況，若是存在異常情況下需要進行仔細記錄。

第四，完成注漿之后，監(jiān)理工程師要仔細檢查并確認終孔條件，在將注漿孔填實之后設定好標識以便后續(xù)檢查。在施工時要按照具體地質(zhì)條件來進行，在確保符合設計標準時需要進行施工方法的調(diào)整，保證工程質(zhì)量。

2.2 回填造壁法

案例工程中存在著某些溶槽、溶溝等蜂窩狀的灰?guī)r碎塊或者溶洞，一旦這些溶洞穿過覆蓋層或者頂板情況下鉆孔內(nèi)部會產(chǎn)生某些漏漿。這就需要對其進行補漿，拋填片石、黏土和泥質(zhì)強風化巖等，在孔內(nèi)部泥漿面大體穩(wěn)定之后可以進行沖孔。正常情況下鉆機的沖程在1～2m 范圍內(nèi)，若是遭遇溶洞情況下需要將沖程改為1m 以下，并且也要一定程度上減小沖次。要通過鉆頭沖擊將泥漿擠入到溶洞中來實現(xiàn)成孔以及護壁。

1） 選擇合適的填料，填料的質(zhì)量直接影響著造壁之后孔壁穩(wěn)定程度，提升填料質(zhì)量能夠更加有效的進行溶洞處理。所以在選擇填料時一定要進行多種對比，從而選擇合適的填料，包括：黏土摻水泥加片石、混凝土、黏土摻片石、砂漿、泥質(zhì)強風化巖等等。

對于案例工程來說，初期為了有效控制成本采取的是黏土摻片石的方式，但是并沒有取得較好的效果，還是存在漏漿問題，并且也存在卡錘問題。針對此問題轉變施工方式，采取了回填泥質(zhì)強風化巖的方式。此種巖遇水即可溶解并且在隔水之后又重新板結，重新形成的孔壁泌水性比較好，能夠避免溶洞漏漿問題，并且也避免了卡鉆以及掉鉆的問題。但此種施工方式的成本相對較高，因此在實際施工時要按照巖溶的具體發(fā)育情況采取針對性措施。

2） 回填方式，一旦溶洞發(fā)生漏漿就要對其進行有效的回填補漿，要按照溶洞的實際情況確定好回填的高度，正常情況下回填到泥漿不再流失之后再回填5～10m 的高度。若是漏漿情況多次出現(xiàn)，那么在回填打密情況下要對此進行回填擠密，確保溶洞得到有效的填充。

若是溶洞在經(jīng)過幾次回填后還是無法通過，那么要先將鉆機調(diào)走進行別的墩位施工，也可以暫時的停止鉆進，確保孔位填滿并且溶洞回填物穩(wěn)定之后可以重新進行鉆進。若是鉆機鉆進時操作人員無法明確孔內(nèi)部的情況，那么一旦溶洞漏漿是很難被發(fā)現(xiàn)的。為了有效處理此種問題，需要在孔口設置浮標，確保其高度能夠被操作人員看見。同時，需要通過線繩將浮標掛在鉆機上，一旦溶洞發(fā)生漏漿鉆機操作人員就能夠第一時間發(fā)現(xiàn)，并且浮標也不會隨著泥漿下沉而不被發(fā)現(xiàn)。

3 結語

沖孔樁施工技術是橋梁應用最為廣泛的技術之一，本文主要闡述了沖孔樁施工時溶洞處理的相應內(nèi)容，通過本文的介紹能夠?qū)_孔樁施工溶洞處理提供一定參考和幫助，對于提升沖孔樁施工質(zhì)量和安全性具有現(xiàn)實意義。