特殊巖溶樁基處理中鋼護筒技術應用分析

張夏

中鐵十五局集團第一工程有限公司 陜西 西安 710018

引言

結合工程場地施工狀況，在特殊巖溶工程項目施工中，經常出現漏漿、塌孔、埋鉆，導致樁基成孔慢，回填材料使用較多，影響到地面建筑物安全，無法保證工程的質量和經濟效益，圖1所示為巖溶樁基施工導致的周邊地域塌陷。對此，針對特殊巖溶樁基工程中的鋼護筒技術展開研究，以期最大限度地將溶洞對結構物的危害降低，同時，為施工作業人員人身安全以及機械設備運行安全提供保證，對樁基質量事故的出現加以規避。

圖1 巖溶樁基施工導致周邊地域塌陷

1 工程概況與鋼護筒技術簡述

在施工范圍內地質地形大致可以劃分為三類，第1類是覆蓋層雜質黏土、細砂粒覆蓋厚度大約為2m到15m，基層巖石多為微風化石灰巖；第2層是覆蓋層雜填土、粉質黏土、細沙。在鉆孔施工中，灰巖區溶洞特點就是溶洞率會超出45%，而且部分溶洞洞高大小不一樣，從0.4m到18m也不等，溶洞層數會有1層到4層不等。多層溶洞呈現葫蘆狀，溶洞多為填充類型，填充和無填充石灰巖巖心表面均勻程度不同，溶石多被方解石填充[1]。

在特殊巖溶樁基工程施工中，鋼護筒技術有以下特點表現出來：①有比較高的安全性以及穩定性，質量上可以保證。對于特殊巖溶地質而言，在樁基施工過程中，一般的沖擊成孔非常容易出現泥漿大量流失的問題，導致樁基發生塌孔事故。對鋼護筒技術加以運用，能夠很好地避免由于施工環節孔內泥漿流失導致的塌孔以及地表塌陷等不利狀況的發生，對于由于鉆孔過程中漏漿和溶洞內部水流引發的樁基砼離析以及斷樁影響具有較為理想的規避效應，由此一來，樁基施工質量可以得到相應的保證，不僅如此，亦能為施工機械、人員以及周邊構筑物的安全提供保證。②能夠有效地減少施工支出，并將施工工期縮短。通常情況下，特殊巖溶區域樁基附近的地質情況都會表現出復雜而又多變的特點，如果對一般工藝成孔的方式加以采用，不能預估與控制回填的工程量，要想有效控制成孔工效，存在較大的難度。對鋼護筒技術加以采用，可以較好地對工程數量進行控制，不僅如此，還能為成孔質量提供相對可靠的保證。③可以增強地層的穩定性，對于環境保護具有積極意義。對鋼護筒技術加以運用，能夠在較大程度上實現對地基承載力的增強，同時，亦可以很好地增加樁基穩定性，若是對鋼護筒帷幕注漿方式加以采用，能夠達到大量降低泥漿用量的目的，環境與水源污染都可以得到有效的控制。

鋼護筒技術對有著比較高的巖溶發育率、溶洞空洞面積比較大以及分布面積上較為廣泛的特殊巖溶地區表現出很好的適用性，不僅如此，對于以粉質黏土+砂土+卵石土地表水為主要地質以及地下水比較活躍的一些容易塌陷的軟弱地層同樣適用。通常情況下，可以在樁基原位上進行注漿填充，達到預加固目的，這有利于隔水帷幕的形成，在此之后，用鋼護筒將巖溶區域或者軟弱地層區域穿透，便能有效地將區域地下水和軟弱地層產生的影響隔絕在外；注漿在經過加固處理之后，會基于外力的影響而向軟弱地層和溶洞中滲入，此時，鋼護筒便能與其形成一個整體，執行對地下水的封堵任務，在水泥漿凝固之后，巖溶地質的剛度會得到明顯的增加，這對于由于地質導致的漏漿以及塌孔現象的發生具有很好的規避作用，為施工安全以及加快成孔提供保證。

2 特殊巖溶處理的措施概述

對于內部體積偏小溶洞來講，要在溶洞底部先鉆孔，之后再使用鋼護筒，貫穿層是粉砂層基層巖石內。使用小沖程的鉆機設備鑿穿溶洞底部，如果在鉆孔期間及時的補充漿液，要巖土的石塊，使用C20混凝土漿液。在夯實溶洞之后，再鉆進鉆孔，對于那些體積比較小溶洞。在溶洞頂板之后，先頂進鋼護筒式溶洞頂部，然后使用小鉆頭來鑿穿。如果砂漿液損失較快，那么就可以使用加速頂進的方式，或者使用玻璃水泥沙漿液，使用C20的混凝土漿液。然后將箱區封堵住，填充混凝土漿液。對于溶洞高度偏大，樁基灌注樁澆筑時混凝土面上升異常，澆筑方量明顯大于理論方量，澆筑大量混凝土明顯不經濟時，以確保建成后橋梁結構安全性、可靠性作為突破口，定制保守處理方案（鋼護筒跟進+回填材料）。對于葫蘆狀溶洞要求公司結合實際狀況，采用多層鋼護筒頂進的方法來逐層鉆進。

3 鋼護筒跟進的施工方法

鋼護筒承擔著穩定樁基孔壁、防止坍孔、固定樁孔位置、保證樁身豎直度以及作為鉆頭導向等作用，是影響樁基施工質量的主要因素。鋼護筒筒壁厚度達到了近1.8cm，在孔深10m之下，使用1.2cm厚鋼板，孔深達到30m，可以使用1.4cm厚鋼板。在孔深超出35m之上，可使用1.8cm的鋼板。鋼護筒每節制作長度多為5m左右，制作鋼護筒內徑就是為了防止貫通、融槽、漏漿，使用砂質覆蓋土層。首先將1.6m的鉆頭擴大至1.8m，正常鉆進到溶洞上方的1m位置上，采用汽車吊輔助振動錘的方式打入到設備內部，再將鋼護筒分節打入到土層內部。

在孔深10m之下，可以使用1.2cm厚鋼板材，鉆孔孔深度達到30m，可以使用1.4cm的鋼板。如果鉆孔孔深超出了35m，那就可以應用1.9cm的鋼板，有些鋼板制作廠商在加工時，焊縫多為雙面坡口。

3.1 樁基內護筒鋼筋的工程工藝技術

場地的填平和定位，填埋外鋼互筒沖孔式溶洞頂部。在溶洞頂部開展處理，放置內鋼護筒，正常成孔，要抵達孔底的標高。外鋼護筒的內部直徑為D=D+35。整個護筒的厚度會達到1.2cm，筒體長度達到2.5m。使用機械卷材的加工方式來制造鋼筒，整個鋼筒的護壁其厚度值直徑會達到18毫m左右，生產制造加工時，每節制作長度會超出5.5m。制作內筒護壁，其直徑等于D=D+20，當制作好之后，然后運輸至工程現場[2]。

3.2 全程鋼護筒跟進工程

溶洞施工下內鋼護筒，其施工目的就是為了防止貫通漏漿，而造成砂質覆蓋土層產生塌孔。通過外鋼護筒施工作業不同作用，可使其順利地穿越孔槽，抵達至標高，可順利達到工程技術要求，避免造成無法灌注。使用鉆機鉆頭直徑會達到1.6m，鉆頭也會擴大至1.8m，當鉆進到溶洞上方1.3m位置之上，使用25噸的汽車吊上20噸的吊錘。然后將鋼護筒垂直分解打入到土層內部，然后再進行回鉆鉆孔。在下沉干桶作業中，振動錘要更加平穩，牢固焊接在內護頂層的上方。在鋼護筒頂層平面上，還要使得鋼護筒的位置居中，有效避免護筒偏切線的問題發生。同樣，使用水平控制好各節護筒垂直程度，不得夠超出既定施工范圍。要求鋼護筒垂直進入到土層內部，如果發生了傾斜問題，要及時糾正，避免一些傾斜因素，而影響到整個施工[3]。

3.3 鋼護筒垂直度控制

在鋼護筒下落時，使用外部專門的支架和預埋外筒的卡具，并使用經緯儀設備來控制好整個銅體的垂直平面度，兩個鋼護筒焊接時，控制好下部分的高速通用水平尺檢查，達到一定的平整度之后。在外部的卡距范圍內，再將上部和護筒確定以后，再使用工具測量整個筒體的垂直性。如果垂直度超出了既定規范要求，可采用設備調平方式，然后再將兩節護筒焊接在一起，穩定之后再進行滿焊操作，焊縫冷卻之后，按照機電工序來操作。

3.4 內護筒下至融槽處的處理

在兩節鋼護筒焊接作業當中，下部的鋼結構使用墊鐵調平的方式之后，再使用水平直接檢查，當達到水平要求標準之后。在外部卡鉆范圍之內，要將鋼護筒的接口安裝牢固，使用經緯儀設備來檢測，垂直透流值都超出接近規范要求。在接口位置上，使用墊片調平之后再加兩級鋼護筒，初步穩定進行滿焊操作，焊縫冷卻以后，再進行鋼護筒的下落控制操作，這樣就能夠對其工具進行循環的控制[4]。

3.5 鋼護筒下槽處的處理

在工程施工現場產生不良的溶洞地形時，如果溶洞內部深度偏大，有可能會存在著慣通溶洞的問題發生。在此基礎上，溶洞下槽處理得當，就可能會出現卡頓的問題發生。結合勘察資料詳盡了解各個鋼護筒的實際狀況，嚴格按照下來操作，結合內部地質資料或施工圖來組織施工。使用重錘垂至溶洞頂部的范圍內。如果在熔槽位置上，出現一個小裂口，不能夠進行強烈沖擊，以防止出現卡鉆的問題發生，在進入融槽之后，根據施工工程經驗總結的狀況，進行分析，孔內部泥漿會出現漏失，因此要單獨進行溶槽處理。需使用25噸的汽車垂吊沖擊錘錘開，并且進行拼裝的操作，將其放置于導軌內進行。在使用C20混凝土漿液進行封堵，而且每次灌入的混凝土漿液不能夠太多，控制在30～50mm之內。通過使用拴柱控制流動性，要達到封堵的目的，等混凝土強度達到一定數值之后，再使用沖擊錘來重復的夯實，及時跟進鋼護筒，可采用回填方式來反復的錘壓。溶洞地周邊上，就會形成護壁層，如果有多個孔洞融槽，要按照分層的方式來夯實[5]。

4 結束語

施工人員加強控制鋼護筒加工尺寸，進一步管理好護筒上下連接縫隙位置，還要在接縫位置上翻出一個5cm寬的鋼帶，接縫會形成平面互通。垂直豎向是整個護筒垂直度達到既定的工程技術標準，焊接要更加牢固，沒有松動問題發生，而且振動錘均在互通頂面位置上和各節點實現下沉控制，要嚴格管控好垂直面平整度數值。