广东冠粤路桥有限公司
摘要：本文结合龙怀TJ32合同段特殊溶洞桩基的地质资料与桩基溶洞处理的实际情况，采用回填片石(或粘土)和钢护筒跟进的方法，对溶洞处理方案进行分析及验证，并详细阐明了溶洞处理施工措施，为以后的施工取得一些经验。
关键词：桩基溶洞处理 回填片石粘土 钢护筒跟进
岩溶的形成是因地表水和地下水会对可溶性岩层不断发生侵蚀、溶蚀、迁移、堆积等作用，从而导致岩石滴水现象[1]。在岩溶地质地区形成的各种溶蚀形式中，对隧道土程影响严重的主要为溶洞和暗河。当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶洞位十隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底处理起来十分困难。因此，制定科学、合理、有效的溶洞处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段极为重要。
一、工程概况
龙怀TJ32合同段路线位于清远市清新区浸潭镇境内，主线起讫桩号为K276+915～K288+000，禾联岗枢纽互通式立交与清连高速衔接（禾联岗枢纽范围：K285+980～K288+000），主线线路全长11.085km。主线采用四车道高速公路标准，设计时速100km/h，双向四车道；整体式路基宽26m，桥梁设计荷载为公路—I级，特大桥设计洪水频率1/300，路基、大、中桥设计洪水频率1/100。沿线地貌单元主要为中低山、丘陵与盆地。其中盆地分布于山地之间，海拔高程小于200m，主要为岩溶盆地。沿线地质构造复杂，主要为褶皱及断裂。
二、溶洞情况介绍及其处理方案
龙怀TJ32合同段内共有13座桥梁，分别为白花塱大桥、石龟塘中桥、清连高速跨线桥、AK0+653匝道桥、AK1+029.5匝道桥、BK0+854.5匝道桥、CK1+784.5匝道桥、DK0+451.603匝道桥、FK0+319.423匝道桥、GK0+336.743匝道桥、MK0+251.7匝道桥、NK0+264.233匝道桥、K286+722.5跨C匝道桥。共有桩基483根，桩径1.2m的96根、桩径1.4m的77根、桩径1.6m的96根、桩径1.8m的43根、桩径2.0m的163根、桩径2.2m的8根。其中共有特殊溶洞桩基19根(6m以上)。特殊溶洞桩基具体情况及处理方案如下：
（1）AK1匝道桥16#-1桩基 溶洞高15.6m，为全填充溶洞，填充物为粉质粘土，可塑。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（2）B匝道9#-1桩基 溶洞高11.6m，为全填充溶洞，填充物为粉质黏土，流塑。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（3）D匝道10#-0桩基 溶洞高11.8m，为全填充溶洞，填充物为黏性土、粗砂、圆砾。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（4）D匝道11#-1桩基 溶洞高5.2+2.2m，为全填充溶洞，填充物为粗砂、圆砾。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（5）D匝道14#-0桩基 溶洞高5.2+2.2m，为全填充溶洞，填充物为粗砂、圆砾。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（6）G匝道5#-0桩基 溶洞高3.2+3.2m，为全填充溶洞，填充物为粉质粘土、流塑。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（7）G匝道6#-1桩基 溶洞高18.7m，为全填充溶洞，填充物为粗砂及黏土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（8）G匝道10#-0桩基 溶洞高6.3m，为全填充溶洞，填充物为可塑性粉质粘土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（9）G匝道10#-1桩基 溶洞高6.2m，为全填充溶洞，填充物为可塑性粉质粘土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（10）G匝道11#-0桩基 溶洞高13.9m，为全填充溶洞，填充物为粗砂及黏性土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（11）G匝道11#-1桩基 溶洞高20.1+3.65m，为半填充溶洞，填充物为岩石碎屑。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（12）G匝道13#-1桩基 溶洞高22.7m，为半填充溶洞，填充物为黏性土及细砂。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（13）G匝道19a#-0桩基 溶洞高23m，为全填充溶洞，填充物为粗砂及粘土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（14）G匝道19a#-1桩基 溶洞高10.8+10.5m，为半填充溶洞，填充物为黏性土及岩溶碎屑。计划采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（15）G匝道19b#-1桩基 溶洞高10.8+10.5m，为半填充溶洞，填充物为黏性土及岩溶碎屑。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（16）M匝道2#-0桩基 溶洞高3.4+7.1m，为半填充溶洞，填充物为细砂及粉质粘土。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（17）M匝道2#-1桩基 溶洞高1.4+7.5m，为全填充溶洞，填充物为圆砾及粗砂。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（18）N匝道3#-1桩基 溶洞高10.0m，为半填充溶洞，填充物为细砂及卵石。采取回填粘土、片石的方法处理该溶洞。
（19）C匝道2#-1桩基 洞高11.4m，为全填充溶洞，填充物为粉质粘土。采取护筒跟进至溶洞顶，击穿溶洞厚再回填粘土片石的方法处理该溶洞。
三、特殊溶洞施工主要工艺
针对本工程桩基溶洞分布较广，施工技术难度较大的特点，施工过程中把桩基溶洞处理列为重中之重，根据本工程特殊溶洞的具体情况，确定采用护筒跟进与投放抛填物相结合的方案[2]。
1施工放样
场地平整后，测量人员测放桩位，并做好护桩。
2.护筒制作与下沉
溶洞桩基钢护筒采用δ10mm的钢板卷制而成，护筒内径比桩大20cm。护筒中心与桩中心偏差不大于5cm，竖直倾斜度小于1％. 护筒顶面应高出地面0.3m以上[3]。溶洞桩基钢护筒尺寸应符合钢护筒加工长度为3.0m、1.5m等，钢护筒在加工场地进行分节制作，经检查合格后由卡车运至主墩钻孔平台，现场焊接接长。护筒材料为Q235-B钢板，规格为δ10mm。
钢护筒沉放前将桩位处清理干净，不得有影响钢护筒下沉和钻孔施工的杂物，如大块石等；钢护筒焊接接长时保证护筒顺直、焊缝饱满；振动锤重心和护筒中心轴尽量保持在同一直线上；钢护筒沉放必须全过程观测，以校正护筒偏位和倾斜度在容许范围内。为防止钢护筒偏位、垂直度过大，采用导向架控制钢护筒下放。导向架采用16槽钢加工，高度为2m，运至施工现场与打桩机焊接固定。导向架尺寸比钢护筒大2cm，确保既能让钢护筒穿过又能起到保持钢护筒垂直度不产生大的偏差的作用。
3.泥浆制备
钻孔用泥浆由水和粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，泥浆性能指标如下比重：1.2～1.4、粘度22～30秒、砂率≤4%。在钻进过程中应及时对泥浆指标进行测试根据地层的情况及时调整泥浆的比重和指标，必要时添加外加剂（溶洞桩基泥浆应比一般桩基的泥浆浓）。
4.钻机型号要求及冲孔钻进
钻机型号满足每台冲机上配备卷扬机，每台冲机各配有一台大功率的泥浆泵，每台冲机的总功率为75KVA；冲锤直径与桩径相同。
开孔时,采用0.8m的冲程将孔内冲砸密实,采用小冲程进行造浆，正常钻进可采用2m冲程钻进。在砂层钻孔时要多投粘土护壁,泥浆比重控制在1.4。
当钻至溶洞顶2m左右时，应停止冲孔[4]。准备足够的片石和粘土，采用0.5m的冲程逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。钻头钻至溶洞顶1m时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔，采用抛填片石0.5m平衡钻头，平稳冲砸。
5.终孔
桥梁桩基施工以设计图纸作为施工依据，参照如下几项原则作为桩基停止钻进、终孔的指导性建议。
（1）嵌岩桩嵌岩深度按以下原则确定：
持力层frk≥30MPa时：12m≤桩长L≤20m时，嵌岩深度2D；20m＜桩长L≤30m时，嵌岩深度1D；桩长L＞30m时，嵌岩深度1m。
持力层frk＜30MPa时：12m≤桩长L≤20m时，嵌岩深度3D；20m＜桩长L≤30m时，嵌岩深度2D；桩长L＞30m时，嵌岩深度1D。
在岩面变化大时，嵌岩桩入岩深度为桩基础边缘最低处的入岩深度。桩径不大于1.5m的桩，当覆盖层厚度h≤6D时，按刚性桩，其嵌岩深度取3.0D～5.0D；桩径大于1.5m的桩，当覆盖层厚度h≤5.5D时，按刚性桩，其嵌岩深度取3.0D～5.0D。
（2）嵌岩桩终孔标高变化大于2m时，应及时与设计院及有关部门联系，协商确定终孔标高。
6.清孔
清孔分两次进行。第一次清孔是在钻进一到设计深度就立即开始，采用正循环换浆法清孔，将钻杆提离孔底300～400㎜后，不断置换泥浆，维持正循环清孔直至确认孔内泥浆稠度和孔底沉渣厚度符合规范要求后，即可将钻杆提起，进行吊放钢筋笼工作。第二次清孔是在下导管后，灌注混凝土前进行。除采用正循环换换浆法外，亦可采用泵吸反循环法清孔，视具体情况而定。清孔过程中必须及时补给足够泥浆使护筒内泥浆面保持稳定。应特别注意第二次清孔结束与灌注混凝土开始这一段时，如果孔底沉淀不能满足设计要求，应重新清孔。
清孔后的孔底沉渣不超过5cm，在下完钢筋笼后灌注混凝土前，如果量尺发觉沉淀超出5cm时，可用泥浆泵进行二次清孔，使沉淀的颗粒悬浮于泥浆中。因孔较深时，测绳存在一定的误差，孔底量尺应注意测锤碰撞孔底的感觉要较脆，但不得加深孔底深度来代替清孔。
清孔完成后立即下放钢筋笼及导管并固定在钢护筒上，防止浇筑砼过程中向上浮或下沉，浇筑砼之前还须进行验孔，沉渣超过设计要求时需进行二次清孔才能进行砼浇注。二次清孔后的各项性能指标达到规范要求。
结语：
综上所述本工程实施方案合理合法，采用材料符合技术及规范要求。只要对施上过程中严格把关，提前做好准备，就可以有效缩短上期，保证岩溶地段工程的质量和经济效益。
参考文献：
[1] 王贵明.??龙塘坪隧道超大型溶洞处理技术[J].?路基工程.,2013(01)：112
[2] 杨生伟. 新吉坪隧道隧底溶洞处理技术分析[J]. 石家庄铁道大学学报(自然科学版)，2013(02)：56
[3] 强俊涛. 龙塘坪隧道大型溶洞处理施工工艺控制[J]. 山西建筑，2013(02)：34
[4] 谢远耀.百色至靖西高速公路陇内隧道特大溶洞处理技术浅析[J]. 沿海企业与科技. 2012(04):55
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/29
标签：溶洞论文; 桩基论文; 匝道论文; 粘土论文; 泥浆论文; 方法论文; 填充物论文; 《防护工程》2017年第17期论文;