巖溶地區橋梁樁基工程中的溶洞處理施工技術

江子涵

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510420）

隨著我國橋梁工程施工技術的不斷發展和進步，為人們的出行提供了很大的方便，然而在橋梁工程建設時，還存在著很多的問題需要采取措施予以處理，特別是巖溶地區施工，溶洞會給橋梁工程的施工質量造成致命的傷害。巖溶地質施工情況非常復雜，地下溶洞發育良好，結構形式比較煩瑣，填充施工難度系數比較大。在我國橋梁工程樁基施工的過程中，巖溶地區處理是整個工程建設的重難點內容，一旦處理不好，就會給樁基施工質量造成嚴重的負面影響。

1 工程概況

槎神大道（鴉崗大道—北太路）第1標段，線路南起鴉崗大道，北至北太路，實施樁號范圍為K0+812.021～K8+542.339，全長約7.7km。本標段為1標段，里程樁號為：K0+812.021～K3+000。建設內容主要包括：①K0+812.021～K3+000路段地面道路建設，敷設市政管道包括雨污水、電力管溝；設置完善的交通設施、無障礙設施、港灣式停靠站及照明設施、景觀綠化設施；②K1+460.292～K2+610.875范圍新建流溪河特大橋及其引橋；③與白云湖引水渠相交處設置新建2m×20m跨涌橋；④與無禮河相交處主線兩側輔道各設置新建1m×20m跨涌橋；⑤與西江引水渠相交處設置新建1m×16m西江引水渠保護橋；⑥與濱河路相交處設置新建1m×35m濱河路中橋。工程地理位置如圖1所示。

2 溶洞給樁基造成的影響

橋梁樁基工程在巖溶地區施工時，溶洞造成的影響非常嚴重，具體包括以下幾種情況：①溶洞塌孔。樁基施工到達溶洞區域時，孔內泥漿流失的比較嚴重，孔內泥漿面持續降低，導致孔洞內外壓力差比較大，進而使泥漿護壁受力失衡，造成塌孔的情況發生；②鉆孔傾斜。溶洞洞壁的厚度、軟硬程度和風化程度各不相同，鉆孔施工到達溶洞洞壁位置后，洞壁兩側進尺施工不對稱，就會使鉆孔出現傾斜的情況；③鉆機卡鉆。鉆孔施工達到溶洞頂板位置后，如果沒有選擇恰當的沖程，有時候就會使鉆頭被卡在溶洞頂板底部位置處，這樣的情況會給施工人員的人身安全造成威脅；④樁基失效。假如溶洞填充施工沒有滿足設計的要求，就使樁基施工質量受到影響。比如溶洞填充不嚴，樁基會出現沉降甚至是失效的情況。假如溶洞內巖溶液體沒有處理好，就會出現侵蝕樁基的情況，經過一段時間以后，樁基的承載了就會慢慢下降直到失去效力。

圖1 工程地理位置

3 溶洞處理的具體情況

3.1 處理方法

如果溶洞的高度大于3m，要對溶洞的孔內填充情況、位置和狀態有清晰的了解，針對溶洞的實際情況使用不同的處理辦法。在處理干溶洞時，要將樁孔的穩定性放在重要的位置上。要想使巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工不會出現漏漿的情況，或者是即便出現漏漿但是不會出現塌孔的問題，確保成樁的承載力和樁孔順利成孔，就要求在施工的過程中，要以地質鉆孔柱狀體為依據，科學評價溶洞地層、充填物和空洞大小等信息。依據溶洞的不同類型，選擇使用不同的施工策略，在處理溶洞時，經常使用的方法有護筒跟進法、超前鉆預填充泥漿法、深層靜壓注漿預固結法和回填造壁法等。

3.2 處理措施

（1）超前鉆預填充泥漿法。在正式探明或經過仔細分析潛在的土洞、樁孔溶洞、無填充或半填充溶洞實施鉆孔施工以前，使用小鉆頭來完成超前鉆施工，將溶洞頂板鉆穿以后，將泥漿灌入其中，使用水泥、粘土、鋸末加水攪拌成的軟塑狀混合物或者是泥漿將裂縫空隙或者是溶洞空間填滿，這就是通常意義上所說的“溶洞喂飽”。施工完成幾天以后，觀察填充施工質量滿足設計標準后，方可開始鉆孔施工。假如溶洞存在著嚴重的漏漿現象，無法將其填充滿，采取鉆孔填充碎石、粘土和中粗砂的方法，并使用靜力注漿固結法處理溶洞或者是放置深護筒護壁后，方可鉆孔施工。

（2）護筒跟進法。①護筒的類型主要包括內外雙護筒、深護筒和全護筒等，應用在砂層和覆蓋層比較薄的施工區域中；護筒底部進入到不透水層以后，深護筒施工結束。在使用鉆埋法進行內外雙護筒施工的過程中，外護筒的埋藏深度按照常規深度施工即可，內護筒的深度要達到巖面位置，如果有需要可以將其下放到溶洞底部。溶洞的主要類型為連通性大溶洞或者是大型空洞，泥漿流失比較嚴重，無法實現循環流動，依據粘土、水泥和片石很難將其封堵嚴實，孔壁的穩定性不強，最佳的護筒方式為深護筒或者是全護筒。深護筒作為承載圍擋結構，其比較堅固，對于那些“超前鉆”技術填不滿的溶洞或者是地質勘察沒有探明的無充填物的大溶洞來說，其覆蓋層中的飽和粘土、卵石層和砂層厚度比較大，施工過程中，孔內泥漿液面下降非常快、泥漿流失比較嚴重，給補漿造成了嚴重的影響。泥漿護臂法對孔內外水頭差產生的壓力差起到了有效的抵抗作用，將塌孔等惡性事件的發生概率控制在最小的范圍里，顯著提升了樁基的施工質量和成孔率；②護筒傾斜巖面與刃腳的間隙非常大，使用松散的砂礫填充間隙，入巖沖擊以后，會使其成為河床與樁孔間的通道，施工過程中，河床內的砂礫會向孔內涌入，將河水與樁孔連通，給進尺和埋鉆造成了嚴重的影響。固結處理的方法主要有兩種，分別為高壓旋噴法和拋填沖砸造壁法。a.高壓旋噴法，該方法將巖面與護筒刃腳四周的松散透水層固結成為具有較大強度的整體圍幕，不斷地提升了其安全性，但是施工工期比較長，投入成本比較高;b.拋填沖砸造壁法，將粘土和塊石填充在鋼護筒刃腳位置處，并將沖壓施工完成好，反復多次沖壓，使造壁變得更加密實；③溶洞高度保持在3m以內，使用鋼護筒穿越處理多層小間距溶洞，在沖孔和擴孔施工時要使用沖擊錘，在下沉鋼護筒時使用振動錘施工，使鋼護筒的剛度和強度滿足相關標準，加強鋼板箍的間距為2m。

（3）深層靜壓注漿預固結法。在鉆孔施工以前，對于基巖界面和覆蓋層四周卵石、砂礫等構成的未探明孔洞和松散土層，使用混凝土輸送泵自上而下分批次將強度為M20水泥砂漿借助高壓注入其中，施工松散土層的孔洞、溶洞、通道被填充滿，漿液不斷的向四周擠壓和滲透，將樁孔與地下水有效的隔離開，使松散的碎石、砂礫等最終凝結成強度比較大的結石體，孔壁變得更加堅固，將塌孔事故的發生概率降到最低，為成孔成樁掃清障礙。將7個左右的注漿孔或者是鉆探孔均勻設置在樁基四周，護筒腳至巖面5m范圍之內為注漿施工范圍，或者是以卵石和砂礫透水層頂面2m深度為標準作為注漿范圍。套管法注漿適合在靜壓注漿施工時使用，套管的型號為φ127mm。當注漿壓力達到預定標準值以后，注漿施工方可停止，或灌漿量減少的非常明顯時，亦或注漿速度小于0.05m3/min時。

（4）回填造壁法。淺層溶洞主要是指溶洞頂板上面覆蓋層厚度比較小，頂板不明顯，溶溝和溶槽是灰巖表面的主要形式，溶洞的高度保持在2m以內。當沖錘從頂板或者是覆蓋層穿過時，鉆孔內會出現一定劑量的漿液，沖錘與補充泥漿同步進行，使用粘土袋和片石拋填施工，孔內泥漿面趨于穩定狀態時，繼續開展沖孔造壁施工。使用成孔方法施工的過程中，鉆穿溶洞出現漏漿后，將片石和粘土拋入，借助鉆頭沖擊力向巖溶裂紋和溶洞內投入片石和粘土，也可以將鋸末、燒堿和水泥摻入其中，使孔壁變得更加穩定，見圖2。

圖2 回填造壁法

4 結語

在巖熔地區橋梁樁基施工的過程中，通過采取拋填片石粘土塊、鋼護筒跟進、溶洞預處理等方法，顯著提升整個工程施工的經濟效益和社會效益。在處理溶洞的過程中，使用的施工方法和應該注意的事項為今后溶洞工法總結提供了大量的信息參考，并為今后同類型工程施工提供了可靠的信息依據。