探討某公路橋梁項目巖溶地質(zhì)的樁基施工技術(shù)

周 鑫

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

橋梁基礎(chǔ)是承載自重和車流荷載的承力結(jié)構(gòu)，通過橋梁將荷載傳遞至地基，橋梁基礎(chǔ)的工程質(zhì)量不僅影響工程成果，同時還會對行車安全產(chǎn)生影響。我國幅員遼闊，地形地貌特征復(fù)雜，巖溶地質(zhì)主要分布在我國南部地區(qū)，其對橋梁基礎(chǔ)工程施工提出了更高要求[1-3]。該文基于巖溶地質(zhì)特征與橋梁工程項目需求，針對性地提出了巖溶地質(zhì)處置措施，為提高橋梁基礎(chǔ)建設(shè)質(zhì)量、改善橋梁基礎(chǔ)承載力提供了參考，為橋梁建造領(lǐng)域同類工程項目的順利開展提供了技術(shù)參考。

1 工程簡介

某大型橋梁項目位于我國南部巖溶地質(zhì)區(qū)域，總長為2 812 m，橋梁基礎(chǔ)主要選用柱形實體墩和鉆孔灌注樁，樁長6～47 m，樁徑1 m和1.25 m，現(xiàn)場勘測報告結(jié)果顯示，該區(qū)域溶洞比例高達(dá)40%，且多為全空洞。

2 巖溶處理工藝描述

結(jié)合工程項目需求和溶洞地質(zhì)分布情況，為提高橋梁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，選用拋填筑壁法和繞避法作為巖溶地質(zhì)處理的初步方案，工藝標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）拋填筑壁法：鉆孔施工是通過沖鉆進(jìn)行勻速鉆孔，鉆至溶洞后即停止施工，然后進(jìn)行填充，其填料主要以黏土片石為主，對沖孔反復(fù)填充以增加溶洞充實度，溶洞孔隙填充完成后，孔內(nèi)液面高度較為穩(wěn)定[4]。拋填筑壁法工藝示意圖如圖1所示。

圖1 拋填筑壁法處理示意圖

（2）鋼制護(hù)壁筒處治：鉆孔施工以沖鉆勻速鉆孔為主直至鉆至溶洞，使用鋼制護(hù)壁筒進(jìn)行振動，確保護(hù)壁筒完全沉于溶洞底部，并將滲水通道切開，鋼制護(hù)壁筒處治法的工藝示意圖如圖2所示。

圖2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理示意圖

3 中小型溶洞處理

水流滲透作用小，可選擇拋填筑壁法對大型局部溶洞或中小空洞型溶洞進(jìn)行填充，填充材質(zhì)多為黏土片石；現(xiàn)場勘測確定溶洞類型與規(guī)模，優(yōu)化施工方案確定拋填處置工藝參數(shù)，以保障充填密實度和降低成本支出為原則。

4 大型溶洞處理

結(jié)合溶洞類型和橋梁工程項目特點合理選擇處置方案，大中型溶洞或分布廣泛的溶洞群，若彼此相互聯(lián)通，采用拋填筑壁法施工過程中易擾動溶洞洞壁，降低填充效果且存在塌方風(fēng)險，如果采用鋼制護(hù)壁筒法處置溶洞，工藝要求高且護(hù)臂筒振動作業(yè)中易導(dǎo)致洞壁開裂，此外該工藝對設(shè)備要求高且經(jīng)濟(jì)成本高。故此，結(jié)合工程特點與現(xiàn)場勘測結(jié)果，最終采用拋填筑壁法與鋼制護(hù)壁筒聯(lián)合處置方案。

4.1 拋填筑壁法特點

（1）拋填筑壁法選用黏土片石作為回填材料，工藝簡單且可行性強，經(jīng)濟(jì)實用，但該方案可連續(xù)施工性差，易誘發(fā)溶洞坍塌。施工過程中，須根據(jù)溶洞規(guī)模、項目工程特點合理確定回填沖孔施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，沖孔施工與回填作業(yè)交替進(jìn)行增強溶洞密實性，改善其承載力[5]。

（2）該工藝方案以黏土片石為回填材料，其本質(zhì)為硬塑性材料，流動性不足且滲漏能力差，循環(huán)施工仍未完全達(dá)到溶洞填實的效果，會于目標(biāo)溶洞上留下施工通道，導(dǎo)致后期混凝土澆筑中通道被填堵，增加混凝土用量導(dǎo)致其自重增加。圖3為該施工方案的工藝示意圖。

圖3 混凝土灌注超方示意圖

4.2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法特點

該橋梁施工項目位于溶洞區(qū)域，該區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示溶洞廣泛聯(lián)通，鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工中鉆頭易與洞壁凸起石塊撞擊造成護(hù)筒變形，導(dǎo)致樁基施工質(zhì)量下降，灌裝柱承載力不足。

該區(qū)域溶洞廣泛聯(lián)通，且地質(zhì)勘測結(jié)果顯示溶洞多為空洞型，施工中易出現(xiàn)塌方，影響護(hù)臂筒效果，降低施工質(zhì)量。

4.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)和黏土片石拋填

根據(jù)該項目區(qū)域溶洞地質(zhì)的分布特征，該文提出采用鋼制護(hù)壁筒和黏土片石拋填結(jié)合處置方案，該方案經(jīng)濟(jì)性突出，治理效果良好，技術(shù)特征如下：

（1）先使用黏土片石法回填并鉆孔壓實提高緊密度，重復(fù)操作2～3次，使溶洞地質(zhì)填充效果良好，改善其承載力，降低溶洞塌方風(fēng)險。

（2）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工前，采用鉆機提前沖擊巖體避免突起石塊撞擊，導(dǎo)致護(hù)筒變形彎折。

（3）適當(dāng)填充水泥混合物，改善聯(lián)通溶洞回填效果，同步進(jìn)行鋼護(hù)筒下沉將滲水通道切斷，為后續(xù)工藝操作奠定基礎(chǔ)。

5 繞避法

繞避法是現(xiàn)階段巖溶地質(zhì)處治效果最佳的方案，以現(xiàn)場勘測結(jié)果為基礎(chǔ)結(jié)合工程施工要求進(jìn)行規(guī)劃，繞過廣泛聯(lián)通的溶洞群進(jìn)行地基加固，降低塌方風(fēng)險[6-7]。該項目11號橋墩位置巖溶發(fā)育且成熟度高，現(xiàn)場勘測后將原方案跨徑從32 m增加到48 m，跨過巖溶成熟區(qū)域。

6 巖溶處理措施選定原則及施工要點

該文對不同巖溶地質(zhì)條件下的處置方案進(jìn)行了分析，確定了不同巖溶地質(zhì)處理原則與施工要點。

6.1 巖溶處理措施選定原則

選定原則如表1所示。

表1 巖溶地質(zhì)處治方案選取原則

6.2 施工控制要點

（1）鉆孔施工中，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，調(diào)節(jié)鉆孔施作動能在2.5～5.0 t·m2范圍內(nèi)，確保孔壁周圍壓力均勻，防止鉆孔作業(yè)范圍過大或過小使鉆頭作用于堅硬巖體造成卡鉆現(xiàn)象。

（2）巖溶地質(zhì)條件不同，其發(fā)育狀況存在明顯差異，應(yīng)結(jié)合項目施工工藝參數(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、溶洞分布特征，制定出科學(xué)有效的施工方案，避免出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。

（3）加強施工現(xiàn)場勘測，結(jié)合施工區(qū)域地質(zhì)條件，對施工區(qū)域溶洞大小、分布及聯(lián)通狀況進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)合現(xiàn)場勘測結(jié)果確定施工方案[8]。

（4）合理調(diào)整沖孔參數(shù)以保障施工質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行施工工序，鉆孔至溶洞頂板1 m處，為避免塌方需調(diào)整施工機械，選用高頻小沖程設(shè)備進(jìn)行沖孔作業(yè)，避免較大頻率振動影響洞壁穩(wěn)定性，作業(yè)過程需緩慢勻速進(jìn)行。

（5）溶洞內(nèi)部無填充物情況下，施工過程中需進(jìn)行注漿保持溶洞兩側(cè)水壓差均衡，并合理控制水泥填充物比重和注漿黏稠度。

（6）施工完畢，將鉆頭提起，并同步填料以確保密實效果，須保證填充物略高于溶洞表面，水頭穩(wěn)定后方可進(jìn)行沖孔作業(yè)，將填料壓實，黏土石片填充效果不佳，可根據(jù)實際情況選擇水泥填充封閉溶洞。

7 質(zhì)量、安全、環(huán)保措施要點

（1）在檢測施工材料的質(zhì)量時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照各項指標(biāo)，對原材料質(zhì)量及規(guī)格進(jìn)行全面檢測，盡可能選擇有質(zhì)量保障，生產(chǎn)規(guī)模較大的實力材料生產(chǎn)廠商，并建立長期合作關(guān)系。在材料進(jìn)場之前，要查驗出廠合格證，將材料規(guī)格與設(shè)計要求做好比對，待最后抽樣檢查結(jié)束后，不合格的材料進(jìn)行及時處理，禁止直接用于施工[9]。

（2）加強安全教育學(xué)習(xí)，建立三級安全教育機制。很多項目建設(shè)在安全教育建設(shè)方面存在疏漏，缺乏針對性，存在形式化問題。為提高安全教育的效果，應(yīng)加強對三級安全教育的重視，成立專門的安全教育小組，并有針對性地展開對不同工種、工序的安全教育學(xué)習(xí)。

（3）做好安全培訓(xùn)工作。目前，許多項目建設(shè)管理人員的專業(yè)素養(yǎng)還有待加強，安全知識儲備欠缺，許多專職的安全管理人員工作經(jīng)驗不足，在實際施工過程中難以辨別風(fēng)險源，無法對風(fēng)險情況進(jìn)行動態(tài)管理。因此，應(yīng)加強對專職安全人員的培訓(xùn)，提升專業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)能力，培養(yǎng)能夠靈活應(yīng)對各種動態(tài)風(fēng)險的技術(shù)性人才。強化安全培訓(xùn)的體系管理及執(zhí)行力度，進(jìn)一步促進(jìn)安全人員執(zhí)行力的提升，將有關(guān)制度落到實處[10]。

（4）保持施工現(xiàn)場整潔，對施工場地垃圾及時進(jìn)行清理處理；在施工現(xiàn)場劃分處理垃圾的專屬區(qū)域，安排專人對施工場地堆放的垃圾進(jìn)行分類，并定時定點完成垃圾的外運，卸料時應(yīng)當(dāng)保持平穩(wěn)，嚴(yán)禁對垃圾進(jìn)行拋擲。

（5）依據(jù)項目的實際情況，制定環(huán)保管理預(yù)案，及時更新自身的知識儲備，學(xué)習(xí)國家及地方層面不斷更新發(fā)布的環(huán)保法規(guī)、制度，創(chuàng)建環(huán)保施工的企業(yè)文化氛圍，將環(huán)保理念貫穿于項目施工管理的全過程。

8 結(jié)論

該文對橋梁工程樁基施工案例進(jìn)行研究，結(jié)合實地勘測結(jié)果與溶洞地質(zhì)條件，針對溶洞類型選擇不同處理方案，結(jié)論如下：

（1）黏土片石拋填法處置適用于大型局部溶洞或中小型空洞溶洞。針對溶洞群，則可以選用拋填筑壁法和鋼制護(hù)壁筒相結(jié)合處治方案。

（2）施工方案的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合工藝參數(shù)、施工標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件、溶洞大小、地質(zhì)特征、聯(lián)通狀態(tài)、填充狀況等因素合理選擇，適當(dāng)條件下可采用多方案聯(lián)合施工的方式，改善樁基承載力和穩(wěn)定性，降低坍孔、溶洞塌陷、塌方等風(fēng)險。

（3）該項目應(yīng)用“拋填筑壁法+鋼制護(hù)壁筒”聯(lián)合處治方案處理樁基，現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示樁基基礎(chǔ)良好，符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，項目質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計要求與施工規(guī)范，證實方案技術(shù)可行性好，應(yīng)用效果突出。