某橋梁樁基施工技術要點分析

彭孝義

（常德市交通建設投資集團有限公司，湖南 常德 415000）

橋梁基礎是橋梁建筑重要的承力結構，起到承載橋梁自身重力荷載和通過橋梁的車流荷載的作用，并將橋梁與自身荷載傳遞給地基，因此，橋梁基礎工程質(zhì)量之間關系到橋梁工程整體質(zhì)量。由于我國地域遼闊，地形、地貌和地質(zhì)結構組成復雜，在我國南部和東南部等地，巖溶地貌分布廣泛，成為橋梁基礎工程施工的重難點?；诖?，為提高橋梁基礎建筑質(zhì)量，改善橋梁基礎承載能力，本文對不同發(fā)育程度的巖溶地質(zhì)處治技術展開研究，以期找出更具實踐性和針對性的巖溶地質(zhì)處治措施，推動我國橋梁建造工藝提升。

1 工程概況

某大型橋梁項目，全跨2761m，基礎采用柱形實體墩和鉆孔灌注樁，樁徑有1m和1.25 m兩種，樁長在6m-47m之間。地質(zhì)勘測報告顯示，施工場地為典型的巖溶地質(zhì)，溶洞占比約為40%，其中全空洞占比約70%。

2 巖溶處理技術

根據(jù)施工場地溶洞分布情況，結合施工場地工況和設備配置情況，初步選定了拋填筑壁法、繞避法等幾種溶洞治理方案，工藝方案描述如下。

2.1 工藝描述

2.1.1 拋填筑壁法：鉆孔施作過程中，在鉆至溶洞之前，采用沖鉆勻速鉆孔；鉆至溶洞時，立即停止鉆孔施工，向溶洞填充粘土片石，并及時沖孔施工，以幫助溶洞填充密實，反復交替填充沖孔施作，直至溶洞空隙全部填充密實，孔道內(nèi)液面高度穩(wěn)定；拋填筑壁法施工示意圖如圖1。

圖1 拋填筑壁法處理示意圖

2.1.2 鋼制護壁筒處治法：鉆孔施作過程中，在鉆至溶洞之前，采用沖鉆勻速鉆孔；鉆至溶洞底部時，施作鋼制護壁筒并對其施加振動荷載，確保其沉至溶洞底，切斷洞內(nèi)的滲水通道；工藝方案示意圖如圖2。

圖2 鋼護筒跟進法處理示意圖

2.2 小型空洞、中型填充型溶洞處理

2.2.1 對中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞，若水流滲透動力較小，宜選擇黏土片石拋填法處治。

2.2.2 應結合施工現(xiàn)場溶洞規(guī)模，合理確定拋填處治循環(huán)次數(shù)，在保證作業(yè)溶洞填充密實性的基礎上，降低工藝方案施工成本。

2.3 較大型、成串珠狀、水聯(lián)通通道型溶洞處理

對大中型溶洞，以及分布范圍廣泛且相互聯(lián)通的溶洞群，若單獨采用黏土片石填筑法處理，填充和沖孔施作易擾動溶洞洞壁，增加塌方風險，引發(fā)施工安全隱患；若單獨采用鋼制護壁筒處治法，則施工設備要求更高，增加施工成本，工藝方案經(jīng)濟性較差，且護筒壁振動施工易造成洞壁開裂；結合以往工程實踐和所查文獻資料，擬定采用“拋填筑壁法+鋼制護壁筒”聯(lián)合處治方案。

2.3.1 拋填筑壁法特點。2.3.1.1 黏土片石拋填處治法工藝簡單，工程經(jīng)濟性較高，但施工連續(xù)性較差，處治效果不易把握，且易引發(fā)坍孔風險；為提高提升溶洞處治效果，增加作業(yè)溶洞填充密實性，應根據(jù)溶洞規(guī)模、現(xiàn)場工況等因素，合理增加填充沖孔施工次數(shù)；2.3.1.2 因該工藝方案下，采用的粘土片石填料為硬塑性材料，流動滲透能力有限，及時經(jīng)多次循環(huán)施工，也難以完全充實溶洞，易在作業(yè)溶洞上部留下通道；在后期灌注混凝土時，混凝土向通道填充，導致混凝土用量超量，同時造成填筑結構自重增加，示意圖如圖3。

圖3 混凝土灌注超方示意圖

2.3.2 鋼護筒跟進法特點。2.3.2.1 本工程施工場地巖溶地質(zhì)條件復雜，聯(lián)通溶洞分布廣泛，護壁筒下推施作過程中，鉆頭遇洞壁凸起塊石，易撞擊護筒，導致護筒彎折變形，影響成樁質(zhì)量，降低灌注樁承載能力；2.3.2.2 因聯(lián)通溶洞分布廣泛，且空洞溶洞占比較多，在施工荷載作用下，極易造成大范圍溶洞塌方，導致護壁筒屈曲破壞。

2.3.3 鋼護筒跟進和拋填結合法。根據(jù)本工程溶洞規(guī)模和分布特點，結合上述分析，本文提出采用“黏土片石拋填+鋼制護壁筒”聯(lián)合的處治方案，處治效果優(yōu)良，經(jīng)濟性良好，效率較高，技術要點如下：2.3.3.1 施作鋼護筒前，先使用黏土片石法，循環(huán)拋填2-3次，減少塌方風險；2.3.3.2 為減少護筒彎折風險，應提前采用鉆機沖擊巖體；2.3.3.3 為提高聯(lián)通溶洞處治效果，可適當混填水泥，同步下沉鋼護筒，及時切斷滲水通道。

2.4 繞避法

繞避法是目前最優(yōu)的巖溶地質(zhì)處治方法，其核心在于根據(jù)地質(zhì)勘測報告，通過合理的施工規(guī)劃，繞過中大型溶洞，以及分布廣泛且聯(lián)通的溶洞群。本項目11#橋墩位置處，巖溶發(fā)育成熟，結合地質(zhì)勘測報告，擬定原定的32m跨徑，增至48m，以跨過巖溶發(fā)育成熟區(qū)域。

3 施工原則及控制要點分析

本文通過分析不同巖溶地質(zhì)處治方法特點，明晰了不同溶洞大小、分布、聯(lián)通和填充工況下的巖溶地質(zhì)處治方案選取原則，并概括了不同技術方案的施工技術要點。

3.1 巖溶處理措施選定原則

選取原則見表1。

表1 巖溶地質(zhì)處治方案選取原則

3.2 施工控制要點

3.2.1 為保證孔壁周圍擠壓能力，避免鉆孔施作過程中，因鉆進范圍內(nèi)堅硬巖體影響鉆進施作，造成“卡鉆”現(xiàn)象，鉆孔施作動能應控制在2.5 t·m2-5.0 t·m2左右。

3.2.2 因巖溶地貌發(fā)育情況、地質(zhì)條件、巖溶分布、容積等差異，為保證沖孔施作順利進行，避免坍孔、塌方等風險，應根據(jù)施工現(xiàn)場溶洞分布、地質(zhì)條件等，合理制定鉆孔施工方案，嚴格控制鉆孔流程。

3.2.3 加強施工場地地質(zhì)勘測工作，全面、準確掌握施工場地溶洞大小、分布、聯(lián)通和洞內(nèi)填充情況，并根據(jù)施工場地巖溶地貌地質(zhì)勘察資料，合理編定施工方案。

3.2.4 為避免坍孔、溶洞塌方等風險發(fā)生，鉆孔至溶洞頂板1m左右位置時，應合理調(diào)整沖孔參數(shù)，盡量采取高頻小沖程作業(yè)方式進行沖孔施作，緩慢勻速通過溶洞。

3.2.5 為避免溶洞塌方風險，若內(nèi)部無填充，必須立即注漿，維持水頭差；同時，應合理增加泥漿中的黏土比重，以合理增加其容重指標，使注漿稠度保持在25s-30s左右。

3.2.6 施工現(xiàn)場應提前準備足夠的黏土片石，保證填筑施工的正常進行，通過高頻小沖程作業(yè)方式，反復沖擊，在洞壁周圍形成密實的泥漿護壁，達到封閉和阻塞通道的目的，同時顯著降低塌方發(fā)生風險。

3.2.7 鉆頭提出后，應立即將黏土片石填料填入洞內(nèi)，為保證填充密實性，填充面應稍高于溶洞頂面；待洞內(nèi)水頭穩(wěn)定，繼續(xù)進行沖孔施作，壓實填料。

3.2.8 若采用黏土片石填料難以完全密封溶洞漏點，應加填適量水泥，提高填充封閉效果。

4 結論

文章結合某橋梁工程樁基礎施工實踐，分析了不同巖溶地質(zhì)條件下的溶洞治理方案，結論如下：（1）對中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞，宜選擇黏土片石拋填法處治；對大中型溶洞和分布范圍廣泛且相互聯(lián)通的溶洞群，宜采用“拋填筑壁法+鋼制護壁筒”聯(lián)合處治方案；（2）應根據(jù)施工現(xiàn)場溶洞大小、分布、聯(lián)通和填充情況，合理制定施工方案，避免造成坍孔、溶洞坍塌等風險；（3）工后檢測顯示，所有抽檢樁基礎質(zhì)量優(yōu)良，均達到了I類標準樁，完全滿足設計和規(guī)范要求，表明施工方案技術可行性良好。