巖溶地區橋梁樁基處治技術研究

張佳

針對關花大道新橋特大橋樁基施工中遇到溶洞、鉆進過程中漏漿塌孔、卡錘掉錘、水下混凝土灌注流失等技術問題，施工中采用補漿、回填黃泥片石、鋼護筒跟進，增加自動沖孔電子控制設備，加大導管埋深、增加混凝土初存量、埋設鋼護筒等措施進行處理，實踐證明該處理措施減少了卡錘掉錘等意外情況的發生概率及水下混凝土灌注流失現象，保證了樁基施工質量、進度及安全。

巖溶地質;鉆孔樁;施工技術

研究表明樁基礎具有良好的抗震、抗暴性能以及很強的靈活性，是減少建筑物沉降與不均勻沉降的良好措施，是克服復雜地質條件下不良危害的重要措施，對結構體系、荷載變化等有較強的適應能力，可作為地基處理使用，能夠提高地基的強度及穩定性。但樁基礎的造價一般較高，施工工藝比一般淺基礎復雜。新橋特大橋樁基礎地質復雜，巖溶發育強烈，伴有大量串珠溶洞、裂隙破碎帶及漏斗暗河等不良因素，這大大增加了樁基鉆進及灌注施工中的操作難度。因此為保證樁基施工的安全質量及效率，采取有效合理的處理措施顯得尤為重要。

新橋特大橋全長1416m，共有樁基226根，以沖擊鉆孔為主。大部分墩臺位于河灘、岸邊及河中，地形復雜多變，巖溶發育強烈，伴隨大量溶洞、裂隙破碎帶及漏斗暗河，地質鉆探時遇溶洞漏漿現象頻發。在如此惡劣的地質因素下給沖擊鉆孔施工帶來具大影響，大大增加了施工難度。

（1）在樁基施工過程中漏漿、塌孔、混凝土灌注流失多發。24號墩4號樁在鉆進施工中擊穿溶洞，樁孔內漿面迅速下降，幾分鐘內漿液大部分流失，隨后孔口出現塌陷，坍塌面積約為6m。18號墩2號樁，伴隨水下混凝土灌注量的增大，護壁承受壓力隨之增大，導致護壁被混凝土擊穿，量測孔內混凝土面迅速下降，造成混凝土大量流失，為補救進行無間斷混凝土灌注，最終導致混凝土灌注量嚴重超方（設計44.28m，而實際灌注141m）。

（2）鉆孔過程中機械損害增大，多次出現卡錘、掉錘現象，在錘頭打撈過程中增加了施工成本，且造成了工期滯后，嚴重時只能棄錘重新鉆進，造成了較大的經濟損失。

（1）鉆進過程中擊穿溶洞，孔內漿液迅速下降，來不及補漿，且表層砂礫卵石層地下水流失，造成孔內護壁失壓，孔口出現塌陷。

（2）為防止開孔表層土塌陷且準確固定樁位，鉆孔樁開孔初埋長度為2m的鋼板護筒，護筒厚度為1.5mm。但由于深度原因地下溶洞不能被鋼護筒所包護，隨著水下混凝土灌注量的增加，孔壁壓力隨之增大，沖破裂隙處護壁，混凝土進去溶洞，泥漿及混凝土迅速流失;同時巖溶地質樁基在鉆進過程中擴孔嚴重，混凝土實際灌注量也遠超設計量。

（3）塌孔過程中大量卵石、塊石落入孔內，加上較小的樁徑，若不能及時提起鉆頭很容易被較大的塊石卡在錘頭及孔壁之間導致無法提起，甚至伴隨沖填過程中對鋼絲繩的磨損導致掉鉆甚至是塌孔埋鉆。

（1）對于較小溶洞可以采取拋填黃泥、片石的方法進行處理。

當遇到溶洞漏漿時，立即挖起粘黃泥以及粒徑大小為15～20cm的塊石對樁孔內進行拋填，同時集中泥漿泵往孔內進行大量補漿，回填、補漿過程中伴隨錘頭進行緩慢夯實進行有效的溶洞堵漏。

（2）對于破碎帶、裂隙多地區簡單回填效果不佳，可將適量水泥與黃泥拌勻進行回填。根據泥漿滲漏程度的不同控制水泥比例與黃泥拌勻回填封堵，減少沖刷流失。并加強作業觀測，檢查回填材料的粘結度，并與之前的黃泥簡單回填相比，更好的應對破碎帶泥漿滲漏等病害問題。

（3）當遇到大溶洞或者串珠狀溶洞時，孔內泥漿流失很快，且極易產生塌孔現象，簡單的黃泥、塊石回填很難補救，此時應進行鋼護筒跟進措施進行處理。

現場配備好鋼護筒跟進鉆機或振動錘，以及足量、直徑合適的鋼護筒，進行分層遞進施工，如圖1所示。操作工藝流程如下： 1）場地平整、定位埋設鋼護筒→ 2）沖孔至第一層溶洞頂部離溶洞頂面1m處（回填片石及黃泥）→ 3）下放鋼護筒至第一層溶洞頂部→ 4）擊穿第一層溶洞頂板→ 5）沖孔至第一層溶洞底部并入巖1m（回填片石及黃泥）→ 6）下放內鋼護筒至第一層溶洞底部→ 7）鉆進并擊穿第二層溶洞頂板→ 8）沖孔至第二層溶洞底部并入巖1m（回填片石及黃泥）→ 9）下放內鋼護筒至第二層溶洞底部→ 10）循環→ 11）鉆至樁底標高（終孔）。

首先將鉆頭擴大至d+20n（d為樁徑，n為穿溶洞個數），埋設護筒d+20n+20cm（d為樁徑，n為穿溶洞個數），護筒長度不小于2m，露出地面50cm，正常鉆進至第一層溶洞頂板，采用25t汽車吊輔助振動錘，先將內鋼護筒分節打入土層中至巖面，每節間均采用坡口雙面焊，確保護筒間密閉不漏漿。向孔內拋填1m厚黃泥夾片石，換用小一號的鉆頭小沖程擊穿溶洞頂板，下第三層鋼護筒到第二層溶洞頂板并向孔內加黃泥加片石1m厚，用再小號的鉆頭小沖程擊穿第二層溶洞頂板，如此循環鉆進直至終孔。

針對機械設備應急能力差，檢修保養不到位的問題，經多次研究論證后，在沖擊鉆機增設自動沖電子控制設備。安裝自動沖控制設備后，鉆機運行正常，沖程可控，并具備第一時間自動應變突發病害的調整控制功能，較人工手動操作相比，增強了沖擊鉆機的靈活性，減小了操作手的工作量，使其更加便于機械觀測檢查及整修改善，同時提高操作手對出現不良地質時的應變能力，節約了人工成本。

前期的樁基施工中，由于巖溶地質樁基擴孔率平均在180%，并且在水下混凝土灌注過程中擠穿護壁流失至溶洞中的現象時有發生，最大超方量達到設計方量的3.20倍，因此針對混凝土流失問題采取了以下施工措施。

（1）保障灌注時混凝土的供應能力。混凝土采用拌合站集中供應，拌合站配置2臺HZS120拌合機，生產能力合計為240m3/h，3輛混凝土罐車進行運輸，每臺罐車運輸容量為12m3。

（2）加大混凝土料斗的初存量。考慮到溶洞影響，灌注時采用容量為3m3的下料斗，以直徑為1.25m的樁基為例，首盤封底混凝土深度為2.4m，避免了首盤混凝土方量不夠造成管埋深不夠的問題。

（3）水下混凝土灌注時適當加大導管埋深。灌注過程中，導管埋深一般宜控制在2～6m，最小埋深不得小于1m。巖溶地質時，為避免隨著混凝土灌注高度的增加而擠穿溶洞，造成混凝土流失繼而導管漏穿，灌注時采用質量過硬、較牢固的導管，適當加大埋深至8m，以有效防止混凝土面突然下降、導管懸空造成斷樁。同時為了防止灌注完成撤離導管后混凝土面有所下降而造成樁長不夠的問題，灌注時應適當高于設計樁頂高度，以高出設計1.5～2m為宜。

（4）處于大溶洞以及串珠狀溶洞地質的樁基，采用鋼護筒遞進方式鉆進，既在鉆進過程中預防了漏漿塌孔，有效的防止了灌注混凝土時護壁被擠穿的情況，同時也大大減小了巖溶樁基的擴孔率，降低了混凝土的損耗（見表1）。

在關花大道新橋特大橋樁基施工中，通過以上幾種控制措施，有效的保證了巖溶地質樁基施工的順利完成，樁基質量得到有效保證，經第三方單位檢測所有樁基完整性均為Ⅰ類，無缺陷或不合格樁，得到了業主及檢測單位的一致好評。同時加快了施工速度，節約了施工成本，有效的保證了全橋樁基在既定工期內的順利完成。

[1]徐青旺.巖溶地區橋梁樁基施工技術優化研究[J].鐵道建筑技術，2017（12）：64-68.

[2]鄭新軍.復雜巖溶地段橋梁樁基施工技術[J].中國西部科技，2015，14（5）：55-56.

[3]劉國喜.巖溶地區大橋樁基下伏溶洞穩定性研究[D].北京：北京科技大學，2005.

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（China Railway 16 Bureau Group fourth Engineering Co.， Ltd.， Beijing? 101400）

During the pile foundation construction of the new bridge of Guanhua Avenue， there are some technical problems， such as karst cave， slurry leakage and hole collapse during drilling， hammer sticking and hammer dropping， and underwater concrete pouring loss. During the construction， slurry filling， yellow clay rubble backfilling， steel casing follow-up， automatic punching electronic control equipment， increasing the buried depth of conduit， increasing the initial stock of concrete， embedding steel casing and other measures were adopted to reduce the sticking Accidents such as hammer dropping and underwater concrete pouring loss ensure the quality， progress and safety of pile foundation construction.

karst geology;bored pile;construction technique