中交路桥建设有限公司 北京 100010
摘要：对于路桥建设项目而言，为了确保社会各界人士出行交通安全及保持国家路网建设的交通运营功能，促进国家路网建设密度达到全方位覆盖大、中、小城市这一艰巨目标，并为市政基建改革进程加快提供充足动力，加强桥梁桩基础施工采取经济适用的技术工艺就显得现实意义重大。基于此，本文以路桥桩基础施工作为阐述视角，结合某工程实例设定对桩基施工涉及到的溶洞处理应用技术有关内容进行了探讨。
关键词：公路桥梁；桩基溶洞；防治技术措施
工程概况
该段高速公路全长33.066km，路基宽33.5m，许多桥梁均通过岩溶区。施工项目第15合同段处于石灰岩地区， 桥位地层由第四系冲积层及海陆交互沉积层、下石炭统灰层、炭质灰岩、粉砂岩及其风化层组成。沉积层主要由亚粘土、粗细砂、淤泥质粘土、砾砂等组成，基底岩石绝大部分为灰岩，仅局部为粉砂岩，岩面略有起伏，灰岩分布区岩溶发育。桥梁桩基设计大部分为嵌岩桩，钻孔资料显示本标段桥位大部分处隐伏岩溶分布区，土洞、溶洞发育，溶土洞多达102个，洞大小不一，洞高约0.2～8.0m。由于工程地质勘察无法做到一桩一孔，为此，我们进行地质勘察补钻后，依据变化的施工实际资料，按桩基溶洞处理原则采取相应防治措施。
1 溶洞地质桩基的施工方法
1.1 常规成孔法：若溶洞内充填物为可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，可不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工，可以采用冲击钻成孔。
1.2 片石粘土筑壁法。溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采有片石加粘土（按1：1体积比）回填冲击，使其形成泥石护壁。青绥特大桥、军营跨线桥以及K97+069通道桥大部分桩基是采取这种方法成孔的，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护简必须穿透砂砾及卵石层等透水层，沉放在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水引起水头高度急剧下降而造成的坍孔。
1.3 钢护筒跟进法。溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。该方法就是一边冲孔，一边接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，用以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。在距孔口4～5m的位置设一个导向用的环形钢筋，内径也是大于钢护筒外径10mm左右，锚固在砼护壁上，钢护筒沿这两个定向装置下滑。
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2 坍孔
2.1 预防坍孔的方法：1）在砂层较厚的情况下，分段采用回填片石粘土方式冲砸固壁，粘土与片石比例为6：4，冲砸过程中，不循环泥浆，采用0.8m小冲程轻击慢锤进行施工，以减少对砂层扰动，使砂层形成一层坚韧的护壁，这种方法对砂层较厚的溶洞桩基预防坍孔比较有效。青绥特大桥18#～27#墩部分桩基都采用了以上方法进行护壁，即使溶洞出现漏水现象，在回填片石粘土反复冲击反复漏水的情况下，仍可有效防止坍孔现象。2）采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒打设至亚粘土层上，再继续冲击成孔，也可避免坍孔。
2.2 坍孔的处理方法：1）当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔。2）当成孔深度较大时，可将钢护筒一直打设至坍孔的嗽叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。
2.3 卡钻的原因和处理方法：1）冲击钻刃脚磨钝、孔径变小，造成卡钻。应经常对冲击钻进行补刃。2）孔不圆，形成梅花孔。最好用6刃和4刃钻头打圆孔，不用一字钻。3）钻头在冲击填充的片石时，迸起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下。可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头的石碴松动再提出。4）钻头冲破溶洞顶板，掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸顶板岩。一般用药量为300 -500g即可，一次不行可反复几次。
3 桩基溶洞处理防治技术措施
3.1 防止卡锤、掉钻措施：根据地质情况，不管溶洞上部采用人工挖孔还是冲击钻成孔，常规处理时，溶洞顶面以上部位的孔径按设计桩径加大20cm左右，冲孔时采用导向圈。钻至溶洞顶板岩层时，及时检测剩余厚度，不断补充片石等。
3.2 漏水、漏浆处理措施：漏浆严重时，采用片石加粘土、水泥回填，再冲击开孔，或用钢护筒法。采用钢护筒方案发生漏浆情况，则复打比上层钢护筒直径小的钢护筒，抛适量片石、粘土，用冲锤密击封堵钢护筒脚，以达到堵漏目的。为保证堵漏目的实现，采用注浆法施工。
1）用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.5～1.0MPa范围，具体压力值由现场试验确定。速度为15～2OL/min，其目的是使浆液渗透到填充物内（包含灌入的砂或碎石），然后固结，渗透最小直径定为3.0m，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插到填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，应使渗透半径控制在允许范围内。
2）单花管注浆，管头花管段长度为100cm，孔眼直径和间距根据现场试孔后确定，注浆管外径为70mm，比钢套管内径要小。注浆时，通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间，压入量根据渗透半径、固结体积计算。
3）为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂子（或碎石）初步胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。
3.3 漏混凝土的预防：我们在施工中，溶洞顶板冲透并在洞内形成封闭护壁后，再抛填粘土、片石、水泥等充填物，并超过溶洞顶板高度，进行复打，重新冲击形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。影响全岩面判定的因素较多，而现有的桩基技术规范、规程等均未列出统一的判定标准，受地质条件复杂的影响，全岩面的判断往往意见不一，成为质量控制的一大难题。实际施工中，根据岩溶地区地质条件的特殊性、复杂性及工程特点，经过试桩检验，主要从4个方面来进行全岩面的综合判断。第一，以桩孔实际见岩高程时算起，至少进尺50cm后，可申报全岩面检验，超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只作为参考。第二，查阅机台施工记录，可将基岩进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度。第三，可观察井口钢丝绳的摆动情况，锤头触岩面时会出现轻微反弹。第四，使用细目筛网捞取岩渣，岩屑含量50%～70%，且含泥、含砂量小于4%时，认为入岩。
4 结语
在溶洞地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得尤为重要。工程经质量监测部门检测，桩基检测合格率达100%。溶洞处理取得了较好的质量效果，这也进一步证明了桩基施工中溶洞处治工艺的实用性。
参考文献：
[1]范士强.浅析溶洞地区桩基础施工[J].广东建材，2010(05).
[2]张月.岩溶地区桩基础施工技术应用[J].黑龙江科学，2014(01).
论文作者:何玉飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/10
标签：溶洞论文; 粘土论文; 桩基论文; 注浆论文; 冲击钻论文; 钻头论文; 冲孔论文; 《建筑学研究前沿》2017年第8期论文;