山區(qū)既有公路橋梁樁基下伏溶洞處治技術(shù)探究

文 / 譚焦容

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，我國(guó)公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，公路基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)布局日益完善。在山區(qū)公路橋梁項(xiàng)目施工中，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，其直接關(guān)系著公路橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)于公路橋梁的使用安全具有深刻影響。但是在施工過(guò)程中，一些復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域的樁基存在下伏溶洞，這些溶洞影響了公路橋梁樁基礎(chǔ)持力層的布置，降低了公路橋梁整體的穩(wěn)定性。

一、公路橋梁樁基下伏溶洞危害及增強(qiáng)處治必要性

（一）樁基下伏溶洞危害

山區(qū)公路橋梁施工中，地質(zhì)水文條件對(duì)于公路橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性和整體施工質(zhì)量具有深刻影響；故而需重視基礎(chǔ)地質(zhì)情況的勘察和防治處理。溶洞是山區(qū)公路橋梁施工中常遇到的一種地質(zhì)狀況。就溶洞本身而言，其是石灰?guī)r地區(qū)地下水長(zhǎng)期溶蝕的作用，石灰?guī)r中含有一定的碳酸鈣，這些碳酸鈣遇水后會(huì)和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，并由此產(chǎn)生碳酸氫鈣。這些碳酸氫鈣具有微溶性的特征。

（二）下伏溶洞增強(qiáng)處治必要性

新時(shí)期，人們愈發(fā)關(guān)注交通出行的安全性，這要求在公路橋梁建設(shè)中重視其施工質(zhì)量的控制。從山區(qū)公路橋梁建設(shè)過(guò)程來(lái)看，進(jìn)行下伏溶洞增強(qiáng)處理的必要性表現(xiàn)為：一方面，下伏溶洞本身對(duì)于公路橋梁的穩(wěn)定性、安全性具有深刻影響，通過(guò)樁基礎(chǔ)下伏溶洞處理，能為公路橋梁工程建設(shè)地奠定良好基礎(chǔ)，提升公路橋梁的施工質(zhì)量。

二、公路橋梁樁基下伏溶洞危害性的影響因素

（一）溶洞形態(tài)大小

要正確處治公路橋梁樁基礎(chǔ)下伏溶洞問(wèn)題，就必須正視不同形態(tài)溶洞所帶來(lái)的影響。通常，當(dāng)樁基下伏溶洞直徑較小，且溶洞豎向延伸呈井狀時(shí)，其埋藏的深度較深，穩(wěn)定性相對(duì)較好，對(duì)于公路橋梁的影響較小，而當(dāng)溶洞以扁平狀形態(tài)布置時(shí)，其自身直徑較大，埋深較淺，對(duì)于樁基礎(chǔ)的影響較為深刻、直接，會(huì)直接降低樁基礎(chǔ)的承載能力。

結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際可知，在山區(qū)公路橋梁建設(shè)中，溶洞頂板的跨度和形狀也對(duì)公路橋梁樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性具有較大性影響：即與懸掛巖體頂板或存在裂縫的頂板相比，板狀或拱狀頂板的溶洞穩(wěn)定性較好。

（二）巖石物理力學(xué)性質(zhì)與巖層產(chǎn)狀

山區(qū)公路橋梁建設(shè)中，除巖石物理力學(xué)性質(zhì)外，巖層的產(chǎn)狀也對(duì)后期樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量具有較大影響。在樁基礎(chǔ)下伏溶洞區(qū)域，穩(wěn)定性較好的溶洞頂板具有以下特征：

一是溶洞頂板巖石多表現(xiàn)為塊狀，整體強(qiáng)度較高；

二是在巖層走向?qū)用妫渚唧w走向與溶洞軸向正交或者斜角，整體的傾角較小。

反之，當(dāng)溶洞頂板不具備這些條件時(shí)，其整體的穩(wěn)定性會(huì)有所下降。結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)近似評(píng)價(jià)法相關(guān)理論可知，在巖層完整、層理較厚、強(qiáng)度高而跨度較大的區(qū)域，巖石的抗拉強(qiáng)度對(duì)于自身頂板的穩(wěn)定性具有重要作用；抗拉強(qiáng)度越高，則其穩(wěn)定性越好。

（三）地下水因素

地下水對(duì)于溶洞的形態(tài)變化和力學(xué)性能具有較大影響，其直接關(guān)系著溶洞區(qū)域公路橋梁樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在山區(qū)公路橋梁建設(shè)施工中，地下水本身具有破壞、搬運(yùn)巖體的作用，這在降低巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，大大影響了結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，尤其是山區(qū)溶洞較大，地下水豐富時(shí)，容易形成規(guī)模較大的喀斯特洞穴。

結(jié)合溶洞區(qū)域地下水勘測(cè)實(shí)際可知，當(dāng)溶洞地下水水位發(fā)生變化，或因壓力作用產(chǎn)生承壓水時(shí)，溶洞周圍本身的應(yīng)力狀態(tài)也會(huì)隨之而改變著，這在降低溶洞頂板穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，影響了公路橋梁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

三、山區(qū)既有公路橋梁樁基下伏溶洞的處治技術(shù)要點(diǎn)

（一）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

在溶洞充填及樁基施工中，針對(duì)鋼護(hù)筒跟進(jìn)法的應(yīng)用，還需注重以下要點(diǎn)：其一，若溶洞本身為單層溶洞，則需要在樁基施工前設(shè)置外鋼護(hù)筒，在后續(xù)施工中，還需重視內(nèi)鋼護(hù)筒的跟進(jìn)施工。就外鋼護(hù)筒而言，其保護(hù)水平壓力層面起到重要作用，且能為樁基沖孔定位創(chuàng)造良好條件，通常，要求樁基外鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度保持在1.5～2.5m之間，施工中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，重視其內(nèi)徑、壁厚等因素的有效控制。其二，在內(nèi)鋼護(hù)筒施工中，應(yīng)系統(tǒng)考慮工程樁的規(guī)格情況，要求內(nèi)鋼護(hù)筒較工程樁直徑大于20～30cm，同時(shí)在考慮鋼護(hù)筒長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，對(duì)其壁厚情況進(jìn)行系統(tǒng)分析。其三，部分山區(qū)公路橋梁建設(shè)區(qū)域存在多層溶洞，對(duì)此需在多層鋼護(hù)筒的作用下進(jìn)行跟進(jìn)施工。在該手工模式下，應(yīng)重視互通直徑的控制，即需要按照由下往上的順序，進(jìn)行鋼護(hù)筒直徑的依次放大處理。其三，完成鋼護(hù)筒施工后，在鉆進(jìn)過(guò)程中，要求沖擊鉆比鋼護(hù)筒大一個(gè)等級(jí)，再下鋼護(hù)筒時(shí)，要求逐層擊穿溶洞，在每層沖進(jìn)距離控制中，要求其與溶洞頂板的距離保持在1m，隨后下放鋼護(hù)筒并進(jìn)行泥漿護(hù)壁注漿施工，保證工程項(xiàng)目的整體建設(shè)質(zhì)量。

（二）注漿法

采用注漿法處理公立橋梁樁基下伏溶洞時(shí)，其基本的作用原理為：在外界壓力的作用下，將漿液注入到土體當(dāng)中，這樣漿液與土體的混合不僅能提升土體的強(qiáng)度，而且能改善地基的穩(wěn)定性。如當(dāng)溶洞的高度小于5m時(shí)，可將其界定為中小型溶洞，對(duì)此可通過(guò)單液高壓注漿工藝進(jìn)行快速處理。而當(dāng)溶洞的規(guī)模較大時(shí)，可注重雙液注漿方法的應(yīng)用，現(xiàn)階段，在雙液注漿模式下，水泥漿液、水玻璃漿液的應(yīng)用較為普遍，應(yīng)注重兩種漿液最優(yōu)配比的控制。項(xiàng)目施工中，若樁基施工階段樁孔存在涌水、抽水問(wèn)題，相應(yīng)選擇高壓帷幕注漿法進(jìn)行處理。該工藝模式下，多選擇C25混凝土進(jìn)行處理，且在注漿止水墊控制中，要求施工形成止水墊的厚度超過(guò)0.5m，完成止水墊施工后，再使用高壓注漿方式進(jìn)行堵水施工處理.

（三）混凝土灌填法

混凝土灌填法是一種切實(shí)有效的地基處理方式，在山區(qū)公路橋梁施工中，針對(duì)施工區(qū)域出現(xiàn)的各種類型溶洞，均可使用混凝土灌填法進(jìn)行處理。通常情況下，混凝土灌填法被作為突發(fā)事件的應(yīng)急處理手段，溶洞區(qū)域樁基施工中，若在鉆穿溶洞的瞬間初選漏漿或巖面切斜問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)混凝土灌漿法進(jìn)行處理。在混凝土材料選擇時(shí)，多采用C15或C20混凝土。同時(shí)為保證施工的效率性，在混凝土材料使用中，還應(yīng)注重早強(qiáng)劑的規(guī)范使用，要求在早強(qiáng)劑施工中，重視其應(yīng)用比例的控制，最優(yōu)化地提升混凝土的強(qiáng)度。在混凝土灌注時(shí)，還應(yīng)結(jié)合灌注的區(qū)域，注重其灌注回填高度的控制。

四、山區(qū)既有公路橋梁樁基下伏溶洞處治注意事項(xiàng)

（一）重視溶洞的勘察

考慮到溶洞對(duì)山區(qū)公路橋梁的影響，在項(xiàng)目施工初期階段，要求重視下伏溶洞的有效勘察。在實(shí)際勘察中，除溶洞規(guī)格、大小外，還需對(duì)巖層完整性、層理情況、強(qiáng)度等因素進(jìn)行有效分析，此外需考慮溶洞地下水情況，為后期下伏溶洞處理和樁基施工奠定良好的基礎(chǔ)。在勘察技術(shù)應(yīng)用層面，還應(yīng)注重現(xiàn)代勘察手段的應(yīng)用。

（二）樁基孔斜故障處理

結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際可知，當(dāng)山區(qū)既有公路橋梁樁基施工區(qū)域存在下伏溶洞時(shí)，極易出現(xiàn)樁基孔切斜故障，這不僅降低了樁基的承載能力，而且對(duì)樁基穩(wěn)定性和公路橋梁整體施工質(zhì)量造成了較大影響，故而在進(jìn)行下伏溶洞處理的同時(shí)，需重視樁基孔傾斜故障的有效處理。其一，在鉆機(jī)就位階段，要求重視鉆機(jī)基座安裝，確保安裝界面平穩(wěn)，同時(shí)應(yīng)注意底座和轉(zhuǎn)盤水平程度的控制。其二，在樁基鉆孔初期階段，工作人員應(yīng)系統(tǒng)檢查鉆具，及時(shí)更換發(fā)生磨損、彎曲的鉆頭，避免因鉆具因素導(dǎo)致樁基下伏溶洞區(qū)域的樁孔出現(xiàn)傾斜問(wèn)題。其三，項(xiàng)目開孔、換層界面鉆進(jìn)中，需重視“輕壓慢轉(zhuǎn)”方式的系統(tǒng)使用，該方式下，要求重視鉆孔清潔工作，及時(shí)的清除相關(guān)的障礙物，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)質(zhì)量的有效控制。

（三）灌漿處理

灌漿法在山區(qū)公路橋梁下伏溶洞處理中的應(yīng)用較多。工程建設(shè)中，導(dǎo)致漏漿故障的主要原因在于缺乏對(duì)地質(zhì)情況的了解，對(duì)此應(yīng)通過(guò)勘察，實(shí)現(xiàn)施工區(qū)域地質(zhì)情況的有效判斷，然后選擇合適的材料，對(duì)溶洞或者裂隙進(jìn)行回填出來(lái)。回填過(guò)程中，針對(duì)可能出現(xiàn)的漏漿問(wèn)題，應(yīng)重視淀池以及泥漿池的檢查，并通過(guò)黏土和片石混合料進(jìn)行回填。

結(jié)語(yǔ)

下伏溶洞對(duì)于公路橋梁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量具有深刻影響，并且在一定程度上，其關(guān)系著公路橋梁的穩(wěn)定性、安全性。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識(shí)到公路橋梁下伏溶洞的危害性和處治價(jià)值，分析下伏溶洞產(chǎn)生危害的影響因素，并結(jié)合工程實(shí)際情況，進(jìn)行樁基礎(chǔ)下伏溶洞的科學(xué)處理，這樣才能有效減少樁基礎(chǔ)下伏溶洞的危害性，保證公路橋梁樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性，繼而在提升公路橋梁施工質(zhì)量和運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上，促進(jìn)山區(qū)公路橋梁建設(shè)工程的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。