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【摘 要】钢护筒跟进法施工技术是处理桩基多层溶洞和高大溶洞的重要施工手段之一，关系到桩基施工的顺利安全进行。本文结合工程实例，对岩溶地区桩基钢护筒跟进法施工技术展开了研究，分析了工程的施工方案，并对钢护筒跟进法处理溶洞进行了详细的介绍，旨在为类似工程施工提供参考。
【关键词】岩溶地区；桩基；施工技术
0 引言
随着我国社会经济的快速发展，桥梁工程的建设也日益增加。由于岩溶地质在我国分布广、面积大，岩溶地区的桥梁桩基施工面临着成孔难度大、施工质量不保证、后期运营存在安全隐患等问题，对桥梁桩基施工的成败具有十分重要的影响。因此，研究岩溶地区桩基施工技术具有十分重要的意义。而钢护筒跟进法作为处理桩基溶洞常用的一种施工技术，对其展开研究与分析具有重要的理论价值和实际意义。
1 工程概况
某高速公路扩建工程，从原来的四车道拓宽至41米的八车道,最高时速为每小时100公里。该地区属岩溶发育地区，因此在桩基施工前逐桩进行了地质勘探。勘探结果显示地质结构多为砂层，见洞率达53%，地下溶洞单层高度在0.19～19m之间，而且多孔位、多处有串洞现象。
2 设计桩基地质情况
该高速路段位于珠三角核心经济区，车流量增长迅速，部分路段已趋于饱和，其中某大桥为该高速公路的一座重要桥梁。由于大桥建成至今运营十几年，通过最近的检测，大桥已产生危及正常运行的安全隐患。为彻底消除安全隐患，决定对大桥进行扩建。根据现场地质勘查资料显示，部分拼宽桥桩位范围内存在特大溶洞。其中K7+290.65桩基周围存在特大溶洞，具体地质情况为：0～4m为中砂，4～13.2m为粉质砂土，13.2～18m为中砂，18～18.7m为中风化石灰层，18.7～37.2m为溶洞，37.2～40.3m为中风化石灰层，40.3～46.5m为溶洞，46.5～47.6m为中风化石灰层，47.6～59.2m为溶洞，59.2～60m为中风化石灰层，60～62m为溶洞，62～72.4m为中风化石灰层。桩位内溶洞均为全填充褐黄色软塑状黏土及砂；K7+290.65桩基属于右幅拼宽桥第10联桩基，桩径1.5m，设计桩顶标高为20.7m，根据设计要求，嵌岩桩需入岩超过2m，结合地质报告，实际桩长约为62.47m。
3 施工方案
3.1 施工条件分析
（1）K7+290.65桩基与现有通车的旧桥桩基距离较近，同时旧桥桩基孔口标高为18.4m，终孔标高为-9.34m，桩长29.84m。旧桥桩基桩底标高位于K7+290.65桩位溶洞范围之内。
（2）K7+290.65桩位第1层溶洞深度为18.3m，上覆盖层以砂为主，整体稳定性差，施工过程中如直接冲破岩层，将容易造成塌孔或地面沉陷。
（3）该桩位溶洞较多，施工桩基长度超过58m，施工中难以成孔，易造成掉钻、塌孔及卡锤等事故。
（4）桩基长度过长导致混凝土浇筑时，下层溶洞压力大将溶洞内桩基护壁冲破导致混凝土流入溶洞造成质量事故。
3.2 施工方案确定
由于旧桥桩底坐落在拼宽桥桩基溶洞范围内，为了验证旧桥桩基终孔时入岩深度及持力层情况，在进行该桩基施工前须在新旧桥桩基之间靠近旧桥桩基区域进行地质勘探。
旧桥位与新建桥梁之间地质补勘资料显示，该区域地质状况为：0～4.5m为中砂，4.5～12.5m为粉质砂土，12.5～16.5m为中砂，16.5～17.6m为中风化石灰层，17.6～26.6m为溶洞，填充物为桩基冲孔时回填的片石、黏土等混合物，26.6～34.7m为中风化石灰层。
经初步分析可知，旧桥桩基入岩超过2m，持力层岩层约为4m，在施工中由于区域溶洞较大，所以存在拼宽桥桩基溶洞施工造成溶洞顶砂层塌孔而导致旧桥桩基侧移的风险。
4 溶洞处理
由于考虑经济效益及钢护筒无法穿透第1层溶洞底岩层，所以钢护筒只能跟进至第1层溶洞底部。具体施工流程见图1。
4.1 钢护筒制作
钢护筒分为内、外护筒，施工参数见表1。其中外护筒在桩基施工前埋设，起到桩基冲孔定位及保持水头压力作用；内护筒为跟进钢护筒，起防止桩机冲至溶洞位置导致塌孔之用。跟进钢护筒长度L=h+0.5m，h为超前地质钻孔资料中溶洞底板岩层至地面高度，单层护筒内径大于桩直径15cm。钢护筒在钢构厂采用厚度为1.0cm的钢板卷制而成，护筒接缝、刃脚、护筒顶均用厚度10cm、宽20cm的钢板进行包裹加劲焊接，并间隔2m设置1条宽为20cm的加劲圈，以确保在下沉过程中，钢护筒的整体刚度。
4.2 跟进钢护筒施工
将φ1.48m的钻头换成φ1.63m，正常冲进至溶洞上方岩面1m处，采用25t汽车吊辅助60kW振动锤，先将内钢护筒分节打入土层中至岩面，再更换成φ1.48m钻头进行冲孔作业。
4.3 跟进钢护筒下至溶洞处的处理
根据溶洞内填充物情况预先对溶洞进行回填处理同时钢护筒在溶洞范围内下沉时必须用振动锤夹住，防止其直接下坠变形。冲击锤冲至溶槽顶部范围时应做到上下轻提慢放，缓慢地进尺至溶槽处形成一小的裂口，不得高提进行强烈的冲击，以防止卡锤。进入溶洞后，根据施工经验，孔内的泥浆势必全部漏失，因此需单独进行溶槽处理。
4.4 跟进钢护筒底部刃脚的处理
跟进钢护筒下沉至岩面后，由于岩面可能为倾斜面或者凸凹不平，护筒与岩面之间往往会形成较大间隙，须采取固结堵塞措施。施工中常用以下几种方法进行护筒刃脚的固结：
（1）在钢护筒刃脚范围内抛填片石、黏土，用2～4m冲程进行反复冲压，直至孔底平整后再继续向下冲进。
（2）在钢护筒刃脚范围内灌注水下混凝土，灌注高度为岩面以上约1m，这样可让混凝土流到护筒刃脚外部，在孔内用冲锤进行短时间冲压。
（3）在护筒刃脚外，采用高压旋喷法将护筒刃脚与岩面周围的粗砂和角砾固结成一个有一定强度的封闭帷幕。在该桩基处理中采用第1种方法，实施效果较好。
4.5 钢护筒垂直度控制
钢护筒下落过程中可通过垂直度控制架进行控制，并用经纬仪辅助控制垂直度。
两节钢护筒焊接过程中的垂直度控制：将垂直度控制架与外护筒点焊固定好后，采用振动锤下沉钢护筒，第1节钢护筒在下放时预先采用垫铁调平，采用水平尺检测达到水平要求后，下放第2节钢护筒，两节护筒连接位置在垂直度控制架内，接口对齐后，用经纬仪检测垂直度，如垂直度超出规范要求，接口位置采用垫铁调平，垂直度达到要求后将两节钢护筒焊接，待焊缝冷却后，采用振动锤下沉钢护筒；上述工序循环直至完成钢护筒下沉工作。
4.6 回填材料
在桩基冲孔过程中根据泥浆比重适当加入一些黏土或者膨胀土。在桩锤冲破溶洞顶部岩层后，马上投入片石，然后按照比例投入片石及黏土，其中黏土用水泥袋包装后整袋投入。
4.7 施工监测
以该桩基为中心的15m范围内设置监测点，特别是对旧桥桩基的监测，通过监测控制施工进程，一旦发现监测点的沉降或变化超过允许范围，即可停止桩基施工，分析沉降原因并采取相应措施，在确保旧桥行车安全后方可再行施工。
监测点以桩基为中心分级设置，间距2m设置1个监测级别。每个级别设置4个监测点，旧桥监测点需加密设置。
在该桩基施工中，通过对各个监测点监测均未发生沉降及纵横向位移等现象。
4.8混凝土灌注
桩基成孔后清孔，当孔内泥浆比重等数据达到要求后进行混凝土灌注。灌注前应控制导管离桩底29cm，灌注后最大埋深为5m，提升后导管埋深控制在3～6m，这样有利于提高混凝土灌注质量。岩溶地区桩基混凝土灌注，常出现超量现象，施工前应计算混凝土方量，在施工中严格监控混凝土灌注方量。
在K7+290.65桩基混凝土灌注中，在与第4层溶洞对应的钢筋笼内采用铁网包裹后，现场混凝土方量得到了较好的控制。
5桩基施工情况
该桩基于2013年2月13日开工，至2013年3月18日进行混凝土灌注，历时34d。桩基施工中共采用跟进钢护筒37.7m，片石480m3，黏土225m3，水泥20t，灌注混凝土方量为135m3；整体质量控制情况较好。
6结语
综上所述，岩溶地区由于其特殊性，桩基础施工难度较大，且容易出现质量问题，导致施工安全事故的发生。因此，在岩溶地区桩基施工中，施工人员要综合考虑工程的安全、质量、工期及成本等因素，结合工程的实际情况，选择最佳的溶洞处理施工方案进行施工，同时还要加强对各个施工工序的施工管理，从而确保工程施工的质量及施工的安全顺利进行。
参考文献
[1]石振明,沈丹祎,彭铭,林杰豹.岩溶地区桩基施工溶洞处理技术——以吉安永和大桥桩基施工为例[J].工程地质学报.2015(06)
[2]李志杰.岩溶地区桥梁桩基施工过程中对溶洞病害的分析与处理[J].施工技术.2015(S1)
论文作者:陈鸿
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
标签：桩基论文; 溶洞论文; 桥桩论文; 岩溶论文; 混凝土论文; 黏土论文; 冲孔论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;