高速公路橋梁工程溶洞樁基處理方案及應對措施

洪新明

（廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420）

1 工程概況

長深高速公路是標準的雙向四車道設計，主線速度80 km/h。立交主線范圍K2+080 ～K3+356.905 （K3319+518.522 ～K3320+880.427），主線長1 360.905 m，匝道總長1 941.78 m。主線路面采用原路面結構型式，即“白+ 黑”路面結構，而匝道路面則采用水泥混凝土路面。本項目葵崗互通為B 型單喇叭，采用匝道下穿主線方式，設計速度為40 km/h，收費廣場車道數為4 進6 出。

2 重點樁基施工方案

本項目高速公路部分橋梁處于巖溶發育較好的灰巖地區，地質情況變化較大。因此，溶洞樁基施工是本工程的決定因素，而土洞、溶洞則隨機地分布于部分工程內地層夾，且空間深度及強度不均勻，巖面埋深隨機性較強。溶洞處理方法詳見表1。

表1 溶洞處理方法

3 旋挖鉆施工

旋挖鉆進行鉆孔作業時，鉆孔深度可參考跟進護筒內徑（單護筒時比設計樁徑大20 cm；雙護筒時比設計樁徑大30 cm）和溶地質情況，具體為：（1）根據覆蓋層具有易塌的小型溶洞情況，鉆進超過2.5 m 并要在易塌地層下方；（2）根據覆蓋層不具有易塌的小型溶洞情況，鉆進至覆蓋層底面即可；（3）如果鉆進時碰到中大型溶洞（半充填或無填充溶洞）或串珠狀溶洞情況，則需鉆進至覆蓋層底面；（4）如果鉆進時碰到緊鄰建筑物、橋墩的小型溶洞或中型溶洞（全填充溶洞）情況，鉆進至覆蓋層底面即可；（5）根據覆蓋層有土洞的狀況鉆進至土洞超過1 m；（6）根據緊鄰建筑物情況，鉆進至開孔護筒頂以下12 m，同時地層是覆蓋層且沒有溶洞。

在實施旋挖鉆成孔作業時，可以借助旋挖鉆桿上的液壓馬達，同時旋挖鉆頭借助扭矩旋轉擠壓并旋轉切入土體，以保證破碎的巖體直接裝入鉆頭，同時再借助鉆機提升設備和伸縮式鉆桿進行孔外卸土，并取土卸土作業循環往復，直至把控鉆進作業達到標準深度。此外，孔外的鉆渣需要用自卸汽車輸運走。

在泥漿的補充與凈化方面，施工前要準備充分的泥漿，如果鉆進作業過程中泥漿出現損耗、漏失的情況時，要及時補充。另外，要按照設計要求定期檢測泥漿，以保證泥漿達到指標要求并適當調整泥漿比例。

當鉆進2 m 或地層變化處時，需檢查撈取泥漿槽中的鉆渣樣品，同時測試土類情況并記錄數據。另外，為了保證鉆錐經常鉆進新鮮地層，在檢測完畢后，要及時排除鉆渣并置換泥漿[1]。

4 護筒跟進施工

4.1 單護筒施工工藝

當旋挖鉆鉆孔達標后，要提起鉆頭，并用吊車起吊第一節鋼護筒（第一節鋼護筒和第二節之后的長度分別為12 m、6 m，護筒內徑比設計樁徑大20 cm）。其中，單護筒需先自重下沉再振動下沉，并在自重下沉后，當鉆機穩定性達到設計要求時，要再借助60 kW 振動錘。具體的施工要點如下。

1）由于第一節鋼護筒能起到臨時支撐孔口工字鋼作用，因此，可以在將鋼護筒放置矩形孔處并穿進工字鋼后，連接起吊的第二節鋼護筒與第一節鋼護筒。

2）為了保證鋼護筒接頭的牢固性，在接長作業時需要焊接，且在接長、安放鋼護筒作業時，要始終把控鋼護筒垂直度。

3）繼續下放鋼護筒，并在鋼護筒接好后，用相同厚度的鋼板修補矩形孔及圓形孔，直到到達鉆孔深度要求。

4）在下放鋼護筒時，需盡量避免因偏心而導致護筒出現偏斜問題，以更好地保證作業時振動錘的平穩。

5）嚴格把控護筒垂直入土。借助水平尺可以將鋼護筒垂直度把控在1/200。

4.2 雙護筒施工工藝

4.2.1 外鋼護筒施工

當旋挖鉆鉆孔達標后，可提起鉆頭，并用吊車起吊第一節鋼護筒（第一節鋼護筒和第二節之后的長度分別為12 m、6 m，護筒內徑比設計樁徑大30 cm）。與單護筒一樣，雙護筒也需先自重下沉再振動下沉，并自重下沉鉆機穩定性達到設計要求后，再借助60 kW 振動錘。

概言之，護筒施工內容與4.1 相同，在此不再贅述。

4.2.2 內鋼護筒施工

對于內鋼護筒施工來說，主要的施工環節如下。

1）鉆機就位、鉆孔。下放外護筒后鉆機就位，就位時用方木墊平，并用沖擊鉆沖孔，以及用石棉線定出樁孔中心，且吊沖錘的鋼絲繩與樁孔中心的誤差需控制在20 mm 內。沖孔時，可選用與內護筒直徑相同的沖錘，而為了防止鉆進作業在接近溶洞時出現卡錘，需在鉆進接近溶洞頂面1 m 左右，改用低沖程（500 mm）設備。若溶洞不漏漿，可繼續沖孔至樁底標高；而若溶洞漏漿過快，則只有在解決泥漿漏失情況后，方可繼續沖孔至溶洞底部；由此再下放鋼護筒，通常回填片石和黏土按照7∶3 的比例。為了促使片石擠壓到溶洞邊并形成外護壁，可采取低沖程（500 mm）。

2）護筒下放。當沖擊鉆鉆進至溶洞底部后，可提起鉆頭，并使用吊車起吊第一節鋼護筒（第一節鋼護筒和第二節之后的長度分別為12 m、6 m，護筒內徑比設計樁徑大20 cm）。就護筒而言，在未進入巖層前和進入巖層時需分別采用2 種措施，前者采用護筒自重下沉，后者先采用護筒自重下沉，且必須在鉆機穩定性達到設計要求后，再振動下沉。護筒施工內容與4.1 節相同，在此不再贅述。

4.2.3 鋼護筒底部刃腳的處理

進鋼護筒下放到巖面后，由于巖面極有可能是傾斜面或凸回面，因此護筒與巖面之間存在很大間隙，故而必須采用固結堵塞的方法。對此，可使用以下2 種方法固結護筒刀腳。

1）在鋼護筒刃腳范圍內拋填塊石、黏土，采取2～4 m 沖程進行多次反復沖壓，待孔底平整后繼續向下沖進。此過程必須嚴格控制進尺及沖程，以達到預期效果。

2）在護筒刃腳范圍內灌注水下混凝土，且灌注高度需在巖面以上約1 m 處，進而使混凝土流到護筒刃腳外部，同時可在孔內用沖錘進行短時間沖壓。

4.2.4 護筒下放處理

護筒下放到位后，若因裂隙發育緣故而出現繼續漏漿的情況時，可采用“水泥+ 孔內泥漿”攪拌的方式，并將拼裝好的水下混凝土導管放入鋼護筒內，采用C20 混凝土封堵，且每次灌入的混凝土不宜過多，通常坍落度需控制在30～50 mm，同時通過混凝土的低流動性達到暫時封堵的目的。另外，待混凝土凝固產生一定強度后，可再用沖擊鉆進行重復回鉆以及固定內鋼護筒。

4.3 沖擊鉆就位及沖孔

4.3.1 沖擊鉆就位

沖擊鉆就位的主要步驟如下;

1）用石棉線通過護樁交叉定出樁孔中心;

2）就位鉆機時，用方木墊平，從而使沖擊鉆機吊沖錘的鋼絲繩的鉛垂方向剛好通過樁孔中心，且誤差控制在20 mm以內;

3）鉆機準確就位后，吊起沖錘則可開始沖進。

4.3.2 鉆進操作

在進行鉆進操作時，沖擊鉆沖錘直徑應與設計樁徑一致。在開鉆時，先在孔內灌注泥漿，若孔內有水則可直接投入黏土，并用沖擊鉆以小沖程反復沖擊造漿。鉆機沖程應根據土層情況分別確定，其中堅硬基巖采用高沖程（2 000 mm）、卵石夾土層采用中沖程（1 00 0mm）。在鉆進過程中，要始終保持孔內水位高出地下水位1.5～2.0 m 并低于護筒頂面0.3 m，以防溢出[2]。

如果單層或雙層護筒下放到位后下面巖層還有溶洞，則沖擊鉆鉆進在接近溶洞頂面1 m 左右的位置，需改用低沖程（500 mm）鉆進，以防卡錘。當溶洞沖破后，若溶洞不漏漿，則要繼續沖孔至樁底標高；若漏漿太快，片石和黏土需按7∶3 的比例回填，然后用低沖程（500 mm）將片石擠壓到溶洞邊形成外護壁，并在片石空隙初步堵塞后停止沖擊。當泥漿漏失現象全部消失、情況正常后，可繼續沖孔至樁底標高。

5 結語

本文以具體工程為例，在高速公路橋梁工程中深入分析溶洞樁基施工中的問題和難點，提出針對性的解決辦法，形成科學合理的作業方法，這是提高高速公路橋梁溶洞樁基施工質量的關鍵因素，希望對相關人員起到參考作用。