巖溶地區高鐵特大橋樁基施工技術核心探究

陳飛

（山東濟鐵工程建設監理有限責任公司，濟南250000）

1 工程概況

本工程高鐵特大橋全長約1 500m，以橋跨結構為主，該橋位于石灰巖地質區域，溶洞分布范圍較為廣泛，環境相對復雜，巖溶發育級別較高，不利于鉆孔灌注樁施工，需要采用適當的施工工藝進行處理。

2 巖溶地區的地質特點

巖溶地區的巖層具有一定化學特性，主要由石灰巖組成，受水影響后會致使孔洞擴大，由于巖石本身具有一定的縫隙，當流動水流進縫隙后，巖層會出現滲水漏水問題，需要對其進行有效處理和把控。由于項目建設區域溶洞分布范圍較廣，發育級別也有所不同，部分高鐵特大橋樁基施工所處位置存在多層溶洞，施工難度較大。

3 巖溶地區高鐵特大橋樁基施工前的準備工作

在巖溶地區高鐵特大橋樁基施工前，應做好相應的準備工作，可從以下3方面著手：（1）在施工前，應先了解溶洞底層實際情況，針對施工過程中容易出現的問題，實施具有針對性的預防措施，制訂相應的預防方案，并調整施工方案，以確保樁基施工工作順利開展，使施工方案更加合理；（2）選擇合適的鉆具，嚴格按照相關鉆孔工序執行作業，控制各樁之間的施工順序，做好鉆孔施工工作，并遵循相應的施工原則；（3）實施超前地質鉆孔工作，需要全面開展勘察工作，了解溶洞走向及其裂隙發育情況，熟悉施工現場，掌握周圍地質環境特征[1]。

4 巖溶地區高鐵特大橋樁基施工技術問題分析

4.1 泥漿護壁分析

在進行巖溶地區高鐵特大橋樁基施工時，與普通底層鉆孔樁施工不同，巖溶地區樁基施工還要關注泥漿護壁狀況。溶洞中填充物較多，多具有流塑性，性質復雜，需要在配置好護壁泥漿的基礎上，根據溶洞土層的實際情況添加適當比例的混合料，如水泥、片石等，使之填充于巖溶裂縫和周圍空隙中，形成溶洞孔壁封閉環，從而起到較好的護壁效果。

4.2 巖溶區斜面施工方案

在進行巖溶地區高鐵特大橋樁基施工時，如果出現巖面傾斜或巖質軟硬不均勻狀況時，可通過3種方式來進行施工：（1）采用回填黏土片石法。指的是將黏土、片石按照一定量回填至孔內，調整鉆機沖程進行鉆孔，當片石、黏土受到反復沖擊后，會于孔內形成混合柱體，具有一定的硬度，有利于為后續鉆孔施工奠定基礎。（2）采用混凝土回填法。指的是在遇到巖面嚴重傾斜狀況時，在清理干凈鉆孔后，向孔內灌注混凝土，使之與基巖形成一個整體，再繼續鉆進[2]。（3）采用潛孔鉆引孔法。可先利用潛孔鉆來鉆探鉆孔樁，使巖石形成“蜂窩煤”狀態，破除巖石完整性，然后再利用沖擊鉆沖擊已出現間隙巖石，從而鉆出孔洞。

4.3 卡鉆和掉鉆問題

進行巖溶地區高鐵特大橋樁基施工時，存在一定的施工風險，容易出現卡鉆或掉鉆問題。為避免這一狀況發生，可充分發揮緩沖原理的作用，在鉆頭要達到溶洞前，靠近頂部時，可將1m3混合材料填入已經形成的孔段中，再使用小鉆頭進行鉆進施工，之后再使用標準鉆頭進行鉆進施工，形成鉆樁。當鉆內水位下降速度加快時，必須即刻向孔內灌入水泥漿，避免水頭高速發生變化，提起鉆頭后放入小石頭或片石，使用小沖程來進行沖擊。

5 巖溶地區高鐵特大橋樁基施工技術措施的有效應用

5.1 發育面積較小的溶洞施工

施工時，若遇到高度不超過1m、發育面積較小的溶洞，應先做好開鉆前的準備工作。需準備黏土袋備用，黏土袋體積應在約20m3，還需準備好片石，其直徑不可超過25 cm?？筛鶕┕嶋H情況選擇合適的沖程鉆進行鉆孔，并使其和溶洞頂部保持1m距離。泥漿量也要準備約20m3，不可超出規定比重范圍。在實際施工過程中，可在擊穿溶洞后計算泥漿損失量，然后再一邊補充泥漿，一邊投擲黏土袋或片石。施工人員可選擇小沖程鉆機進行沖擊鉆孔工作，直至泥漿不再泄漏后停止作業。泥漿要有一定的黏稠度，在鉆進后黏度至少要達到25Pa·s，需使泥漿充滿溶洞后，再繼續實施鉆進作業[3]。

5.2 發育面積較大的溶洞施工

在遇到高度超出1m，但未超過4m，發育面積較大的溶洞時，高鐵特大橋樁基施工難度較大，處理過程具有一定的復雜性，如若擊穿溶洞，可能造成泥漿驟降，引發塌方問題。基于此，在開展高鐵特大橋樁基施工時，應先對其地質狀況進行了解，如果是流沙層或砂卵層，護筒埋深應在1m以上；如果是硬塑狀黏土層地質，護筒埋深應在約4m。要按照規定比重制備泥漿，于距離溶洞頂部約1m的位置使用。與此同時，還需配備一定量的黏土袋和片石，片石直徑在15～25 cm。另外，還需要準備好施工中所需要的各項施工設備，如翻斗車、泥漿泵等，要創造良好泥漿制備環境，以免影響施工順利開展。在擊穿溶洞后，必須即刻進行補漿，可通過投擲片石、黏土袋的方式進行有效回填，經過反復沖擊后形成泥石護臂，直至無漏漿狀況發生，順利穿過溶洞后，人員和機械設備才能撤離施工現場。等待3～4 d后，再進行鉆進施工。這種施工方式能夠取得較好的施工效果，處理好巖溶環境問題，在施工操作方面具有一定的便捷性，降低了擴孔難度，相較于傳統的鋼護筒施工方式，其所需要的施工時間更短。如若遇到溶洞和周邊暗河相連通情況，在進行沖擊時，泥漿損失速度為0.5 m/m in，對此，必須實施持續性補漿工作，并灌注低標號水下混凝土填充周邊縫隙，完成封堵工作。可于鋸末、黏塑土中增添適量水來進行攪拌，使混合物呈軟塑狀，用于填滿溶洞。填充完畢后，需要觀察1 d，看其情況是否正常，如果正常，則可以開始進行鉆孔、沖孔工序。

5.3 高于4m的溶洞施工

在高鐵特大橋樁基施工中遇到高于4m的溶洞時，需要先對其施工環境進行實地勘察，掌握土洞樁位、了解溶洞樁孔情況，然后再針對實際情況使用小鉆頭開展鉆進施工，鉆穿溶洞和土洞頂板，終孔高度要達到標準要求。所使用泥漿材料在質量方面要有所保障，必須使用質檢合格的泥漿進行補漿作業。在遇到高于4m溶洞時，可采用跟進護筒法進行施工，這一施工方法施工效果較好，其劣勢在于所耗費的施工時間過長，施工流程較為復雜，施工難度較大，施工成本較高?；诖?，可以在施工過程中做好加實堵漏注漿填充工作，采用“雙漿”進行處理，找到需要壓漿的孔位，根據全橋巖溶發育狀況提前進行壓漿鉆孔工序，并做好相關記錄工作，為后續開鉆施工奠定扎實基礎。在壓漿時，如若出現冒漿狀況，可實施間歇注漿法來進行有效施工，以保障施工質量。

5.4 流塑狀填充物高溶洞施工

在進行高鐵特大橋樁基施工時，如若遇到較高溶洞，泥漿側向壓力較大，且不具備較好的自穩性時，可利用片石、礫石進行回填，也可在回填片石后，實施鋼護筒法。如若遇到溶洞尺寸較大，且填充物是流塑狀時，那么在鉆孔時需要鉆至溶洞底板，無須清理鉆孔，直接向孔內灌注水下混凝土，直至其達到溶洞頂0.5 m位置，等到混凝土強度達到標準規定后，再鉆入溶洞。這種方式可以讓混凝土形成半圓或圓形形狀，充分發揮其維護作用，保護好樁孔周圍，防止溶洞中流塑狀填充物涌入，以免出現混凝土流失問題，避免斷樁。

5.5 裂隙漏漿處理施工

修建高鐵特大橋樁基施工時，如若遇到諸多巖溶區域，便會出現裂隙問題，需要對其進行有效處理，以免影響樁基施工質量。而樁基施工具有一定的隱蔽性，很難有效把握實際情況，一旦發生漏漿，想要判斷地表是否存在裂縫，只能依賴于相關施工人員豐富的工作經驗，以及檢查地表表象來進行判斷。如若判斷有裂隙，則需要用黏土、鉆渣來填滿裂隙，及時進行補漿處理，如若仍然有殘余漏漿，則需要繼續填入孔渣，再倒入黏土，孔渣的量為1m3，黏土的量則為0.5 m3，之后再進行補漿，以確保不再出現漏漿狀況。需再重復倒入黏土和鉆渣，實施沖孔作業。

6 巖溶地區高鐵特大橋樁基施工注意事項

進行巖溶地區高鐵特大橋樁基施工時，應注意以下3點：（1）如若高鐵特大橋樁基施工區域是巖溶區域，必須先根據實地勘察數據來編制應急方案，做好相關準備工作，根據溶洞規模設置泥漿池，泥漿泵至少要準備2臺，需確保挖機、翻斗機能夠正常運行，隨時投入施工中。在快達到大溶洞頂板時，盡量避免夜間工作，因為在夜間施工，不利于使用機械來進行補漿回填作業，無法使用黏土、片石來進行有效回填，容易造成泥漿流失，引發塌孔現象。（2）在巖溶地區進行樁基施工時，需要做好巖溶區水下混凝土灌注施工工作。在完成終孔沖擊后，需嚴格按照相關工序執行作業，清理鉆孔，做好下籠、下導管、灌注混凝土等工作，每一個工序都要符合施工標準，并且持續進行，以減少施工時間，混凝土供應量要充足，并具備良好的流動性，坍塌度不可超過18～22 cm。相較于普通樁基施工，巖溶地區樁基施工對混凝土需求量較大，每一根孔樁首次灌注混凝土的量約為6m3。為避免混凝土對孔壁造成太大的沖擊力，需要埋深導管，在提管之前，需要先了解溶洞規模，根據埋下管道最大深度來決定。在完成灌注施工后，可能會出現混凝土面沉降情況，對此，需等待0.5 h，確定穩定之后再拔出導管。（3）在遇到存在流沙層填充物發育面積較大溶洞時，可使用鋼護筒進行施工，以確保清孔工作順利開展，防止孔洞四周發生流沙陷落現象。要反復進行清孔工作，如若出現流沙塌落狀況，則需再進行沖孔處理。在施工時跟進實施鋼護筒，可避免延誤施工進度，保障施工工序順利完成，取得較好施工效果。

7 結語

本文以某工程為例，探討了巖溶地區高鐵特大橋樁基施工技術核心要點，旨在提高巖溶地區高鐵特大橋樁基施工技術水平，保障施工質量，維護高鐵特大橋樁基結構穩定性，保障人們出行安全。