巖溶地質環境下橋梁樁基施工技術分析

張劍

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南益陽413000）

0 引言

橋梁基礎作為重要的承重構件，承載著橋梁自重荷載及橋梁運營期的車輛荷載，并將上述荷載向地基傳遞。因此，必須重視其建設質量。中國幅員遼闊，區域不同，其地質構造、地形地貌也存在顯著不同。我國東部、南部區域廣布熔巖地貌，在該地質條件下建設橋梁，需重點關注橋梁的基礎施工質量。鑒于此，為高效建設橋梁基礎，提升施工質量，優化橋梁承載力，本文選擇了某大型橋梁項目為研究對象，根據其施工情況，分析了不同類型的溶洞處理技術，探究優化熔巖地質的方法及提升橋梁基礎建設質量的具體措施。

1 工程概況

該大橋項目全長2761m，基礎共兩種：鉆孔灌注樁、柱形實體墩。樁長介于6～47m 之間，樁徑共有1m 和1.25m 兩種。地質勘探發現，該項目所處場地廣布巖溶，其中溶洞約占47%，溶洞中70%為空洞，屬于典型的巖溶地質。

2 巖溶處理工藝

根據地質勘探報告，結合施工設備的投入及實際工況，該項目選定了集中治理溶洞的方案，具體工藝如下：

2.1 拋填筑壁法

實施鉆孔作業時，鉆孔至溶洞臨界點，必須保持鉆速均勻。貫穿溶洞臨界點后，馬上停止鉆孔作業，將黏土片石填充至溶洞內，并及時進行沖孔作業，確保溶洞密實填充，多次進行填充、沖孔作業，直至溶洞內全部填充黏土片石且壓緊密實，使孔道內液面趨于穩定。圖1所示為該施工措施的具體情況[1]。

圖1 拋填筑壁法處理示意圖

2.2 鋼制護壁筒處治法

實施鉆孔作業時，鉆孔至溶洞臨界點，必須保持鉆速均勻。貫穿溶洞至底部時，制作鋼制護壁筒的同時，振動施加荷載，確保護壁筒至溶洞底部，有效規避洞內滲水。圖2所示為該施工措施的具體情況[2]。

圖2 鋼護筒跟進法處理示意圖

3 小型空洞、中型填充型溶洞的處理方法

根據不同類型的溶洞，有針對性地采取處理措施：其一，小型空洞、中型填充型溶洞，若水流滲透動力較小，建議使用黏土片石拋填法予以治理。其二，結合地質勘查報告，了解施工場地的溶洞情況，科學明確循環拋填治理次數，確保溶洞的治理效果，提升填充度、密實性的同時，合理降低施工的資金投入。

4 較大型、串珠狀、水聯通通道型溶洞的處理方法

若溶洞規模較大，分布區域較廣且連片成群，處理時需慎重。若僅使用黏土片石填筑法治理，施工過程中的沖孔、填充作業容易對溶洞洞壁造成溶洞，有潛在的塌方威脅，存在安全隱患，較易引發安全事故。若通過鋼制護壁筒措施予以治理，施工資金投入較大，方案性價比較低，且施工振動易導致溶洞洞壁開裂。根據以往的研究成果，結合工程實踐，建議采取聯合治理措施，即同步使用上述兩種治理技術，實施治理作業[4]。

4.1 拋填筑壁法的特點

第一，黏土片石拋填治理技術的優點為施工便捷、簡單，資金投入較小，性價比較高；缺點是作業的連續性不足，難以把握治理效果，存在塌孔威脅。為了科學地治理溶洞，提升溶洞的密實性，建議應結合地質勘查報告，了解施工場地的溶洞情況，科學明確循環拋填治理次數。

第二，該治理措施使用硬塑性材料，流動性不足，滲透性較差，即使通過多次循環施工作業，也難以取得較好的密實效果，溶洞難以完全密實，且溶洞作業部位遺留的通道也無法得到治理。混凝土澆筑施工過程中，在進行混凝土灌注、填充通道，無法控制混凝土的用量，存在超量問題，同時增加了填筑結構的荷載。圖3 為超方示意圖[5]。

圖3 混凝土灌注超方示意圖

4.2 鋼護筒跟進法特點

第一，項目地質勘查報告顯示，施工現場地質環境較為復雜，溶洞廣布且部分溶洞聯通成片，溶洞壁凹凸不平，下推護壁筒作業時，鉆頭易遭遇石塊，二者相撞會導致護壁筒變形，對成樁質量造成嚴重影響，嚴重降低灌注樁的承載力。

第二，該項目施工現場溶洞較多，且多為空洞溶洞，如果上部施工荷載過大，就會存在溶洞大范圍塌方的風險，破壞護壁筒[6]。

4.3 鋼護筒跟進和拋填結合法

根據工程實踐，結合該項目實際，建議采取聯合治理措施，即同步使用黏土片石拋填和鋼制護壁筒兩種治理技術，開展治理作業。經實踐檢驗，該方案性價比高、資金投入低，治理效果優越，聯合治理措施要點如下：第一，鋼護筒下推前，應先采取黏土片石法，進行2～3 次循環拋填，密實填充溶洞，有效規避溶洞塌方風險。第二，提前使用機械設備沖擊巖體，清理溶洞壁，旨在保護護壁筒，確保其下推過程中免遭破壞，不被彎折。第三，上述兩種治理措施相結合，還需適度加入水泥，同時進行鋼護筒下沉施工，及時切斷滲水通道[7]。

5 繞避法

目前治理熔巖地質較為可靠、優質的方法為繞避法，治理核心需根據地質勘查情況，提前了解溶洞分布及其狀態，有針對性地制定施工計劃。施工中應繞過大、中型溶洞及聯通成片的溶洞群。該大橋項目11#橋墩處熔巖較為成熟，根據地質勘查情況可知，原定跨徑為32m，后變更為48m，避免了在該區域內施工[8]。

6 巖溶處理措施選定原則及施工要點

本文根據溶洞分布、規模、聯通情況等，分析了不同的治理措施，明確了選擇治理措施的原則，并對應概括了治理方案的要點。

6.1 巖溶處理措施選定原則

表1 為選取巖溶地質治理方案的原則。

表1 巖溶地質處治方案選取原則

6.2 施工控制要點

第一，為了提升孔壁周圍的抗擠壓能力，以免鉆孔作業時，范圍內的堅硬巖石對鉆進作業造成影響，出現損壞鉆頭等問題，建議嚴格控制鉆孔施作動能，將其控制在2.5～5.0t/m2之間。

第二，巖溶地質不同，發育情況也不同，巖溶分布、容積也存在變化。為了順利推進沖孔施工作業，有效規避塌方、塌孔等風險，必須嚴格進行地質勘查。根據勘查報告，了解施工現場的地質情況，明晰的分布，有針對性地制定鉆孔施工組織設計，科學謀劃鉆孔流程。

第三，科學地進行地質勘查作業，對施工現場溶洞的分布、大小、洞內填充等情況進行準確、全面的掌握和了解。根據勘查報告，科學制定施工方案，做好各項風險的處置預案，有效規避各項風險的同時，還能在發生危險時按章救治，迅速處理。

第四，為了避免塌方事故，提高作業質量，鉆孔作業至距離溶洞約1m 時，需對沖孔參數進行合理調整，相應地改變作業方式，使用高頻小沖程的施工形式，過洞應緩慢、勻速[9]。

第五，為降低塌方風險，經了解，溶洞內無填充物，則需馬上進行注漿施工，穩定水頭。注漿作業時要注意泥漿的黏稠度，合理提升黏土比，緩慢增加重指標。實踐表明，最佳注漿稠度為25～30s[10]。

第六，施工過程中使用的黏土片石較多，現場應備足物料，確保正常開展填筑作業，嚴禁中斷作業。使用高頻小沖程施工措施，應多次循環沖擊，于溶洞周壁形成適度的泥漿予以護壁，實現堵塞通道及封閉效果，增強壁周的荷載力，降低塌方的發生率，規避塌方風險。

第七，提出鉆頭后，應向溶洞內及時填筑黏土片石，馬上開展填筑作業，全面提升溶洞的密實性。相較溶洞頂面，溶洞內填充面應略高。穩定洞內水頭后，應持續開展沖孔作業，將填筑料壓實，提高其填充率。

第八，使用黏土片石填筑料進行填筑后，溶洞漏點難以全部密封，因此，建議增加水泥用量，水泥混合原填筑料可以取得更好的封閉、填充效果。

7 結論

本文選擇了某大型橋梁項目為研究對象，結合該工程施工現場的溶洞分布情況，探析了巖溶地質環境下兩種樁基施工技術的選擇原則及其技術要點，并得出如下結論：

其一，小型空洞、中型填充型溶洞，若水流滲透動力較小，建議使用黏土片石拋填法予以治理，但需要詳細了解溶洞的分布情況，合理確定循環拋填次數；若溶洞規模較大，分布區域較廣且連片成群，則建議采取聯合治理措施，即同步使用上述兩種治理技術，實施治理作業。

其二，科學地開展地質勘查，了解施工場地的溶洞現狀，明晰其大小、填充及聯通情況，并有針對性地制定施工組織、設計，以免出現坍塌、塌方事故，降低塌孔的風險率。

其三，該大橋項目施工后，經抽樣檢測，樁基良好，達到I類標準，滿足規范要求，表示該治理技術及方案切實可行，能夠在同類型項目施工中推廣、應用。