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摘要：随着我国城市化进程的逐年加快，车辆大幅度增加，城市道路中普通平交路口的通行方式已经不满足现代社会的发展需求，立体高架桥越来越多的出现在我国城市中。然而，由于各个城市的地理位置不同，所处的地质条件也千差万别。在已有的城市高架桥实施过程中，经常会遇到各种复杂的地质条件，使得高架桥的施工往往面临着很多难题，溶洞便是其中最为复杂的一种。本文通过实践与研究，总结出了一套成形的复杂地质条件（溶洞）下城市高架桥的施工关键技术，为后续的城市高架桥施工建设提供了有益的参考。
关键词：钻孔灌注桩；溶洞；桩基础；地质钻探法；注浆
0.引言
随着高层建筑和体型复杂建筑的发展，地基基础的不均匀沉降问题越来越凸现出来，传统的桩基础设计理念受到了前所未有的挑战，近年来随着一些相关学科的发展，桩基础设计思想有了很大突破。后来随着业内人员对桩基础理论的进一步研究，在传统的桩基础之后相继出现减沉桩、复合桩、塑性支撑桩等通过控制总体沉降为控制指标的新型桩基础理论，来弥补因地基沉降引起天然地基承载力不能满足设计要求的问题。
1.工程概况
某公路改造工程的内容是以主线快速高架加地面辅道的方式，路线终点与青菱立交相接处采取地面主辅断面道路的模式修建。工程改造项目线路总长为7.5km，其中高架全长7.2km，主线地面段长约0.3km，红线宽度从50到70m。道路结构主要采用六车道双向高架，高架桥梁的标准宽度为26m，终点地面辅道处采用双向六车道。工程全线在起点和终点设置交接点，另外设置3组匝道供车辆进出该线路。
2.桩基础施工的关键问题
该公路改造工程7.5km长路段内位于溶洞区，105根桩基穿越单层或多层溶洞，施工过程中曾因溶洞未完全探明钻孔过程中漏浆引起2次路面大面积塌陷，导致地面下沉、给水管道断裂、道路交通被迫中断的事件。
工程桩基存在溶洞和超长桩两大特征，施工过程存在较大困难。正因如此复杂的地质条件，在施工过程中，钻孔、成孔以及混凝土灌注过程中，曾多处出现漏浆、塌孔现象以及
路基塌陷，严重的地方甚至还会危及两侧行车道和建筑物的安全。
依据地质勘查资料显示，溶洞是本工程所在地的主要地质特点，桩位溶洞区达50.4%，溶洞高度为0.2m～18m，位于溶洞区的桩位大部分存在多层溶洞，最多层数达6层，其中大部分为粘性土或者砂性土填充的填充型溶洞，只有少数为半填充或者没有填充的类型。桩基是灌注桩的主要承重结构，为了确保工程质量以及在投入运营后的安全性，施工过程中，必须对溶洞进行处理到位，这是本工程中的重难点。
3.溶洞地质条件下桩基础施工技术
3.1不同地质条件下机械的选择
在施工现场回旋钻机、冲击钻机、旋挖钻机是较常用的机械。施工中必须依据施工现场的地质条件以及施工条件选择合适的施工机械，以追求最大施工效率。三种钻机的施工特点如下：
1）回旋钻机
大桩径的超长摩擦桩大部分属于软土砂层，采用回旋钻机施工软土砂层可以取得又快又好的效果。此种机械适用范围广泛，但过程中需要大量泥浆护壁，清孔困难。回旋钻机适合于软土地质在遇到岩石地质时，施工效率就会大大降低。
2）冲击钻机
硬质岩层大多设计为端承桩，可以采用冲击钻机施工，遇到复杂地层如灰岩区域（有溶洞及裂隙等），采用冲击钻，成孔直、沉渣少。适合漂石，河床下，地质复杂的情况，适用于各种岩层施工。
3）旋挖钻机
旋挖钻机直接通过旋挖钻斗挖土，通过膨润土静态无循环泥浆护壁。该机械施工是目前较为先进的施工机械，适应于软土、流泥、流沙和卵砾石等复杂的地质条件，该机械施工有成孔质量好、速度快、环保无噪、行走移位方便、桩孔对位方便准确等优点。干硬性粘土则
可不用静态泥浆稳定液进行护壁，一般的覆盖层采用泥浆护壁，容易造成塌孔。主要适用的施工范围为地基承载力容许值在 400Kpa（桥规）以内的土（岩）层。
3.2不同溶洞条件下施工技术的选择
该公路施工过程中，常常会遇见桩基施工漏浆、坍塌、以及地面沉降等地质现象。造成这些现象的原因主要是，当桩基施工作业时，在通过或者附近有溶洞和裂缝时，容易造成漏浆。该地区溶洞区的上部一般是透水性较强的粉细砂层，当桩基施工作业时，打破了溶洞附近的地质平衡，桩孔内的泥浆面就会快速的下降使得孔壁的受力失去平衡，粉细砂层将会迅速流失从而导致塌孔，甚至会造成地面的塌陷。考虑到工程区域交通的条件、安全和技术经济等因素，确定桩基成孔穿越多层溶洞时，主要采用以预注浆处理为主，以粉细砂层固化处理为辅的施工工艺。所以在溶洞地区的超长桩的施工过程中，必须提前做好预注浆处理工作，或者向溶洞内填充固化物，用以切断溶洞内部的通道，防止孔内的护壁泥浆流失造成受力不均衡，造成坍塌等危害，并对岩体上覆盖的砂层固化。
对于岩溶地区较发育的施工作业区域，在桩基施工前必须要进行前期钻孔，勘察溶洞的基本情况，例如：大小，深度、漏浆情况等，并且钻孔数量在 2 个以上增加其准确性。依据现场勘查情况，结合施工处理措施进行施工处置。
针对溶洞大小不同的情况，本文建议该工程桩基主要采取四种不同的施工技术，即抛填片石、黏土充填技术，溶洞预注浆技术，桩周帷幕注浆技术，以及钢护筒跟进技术。
4.蜂窝式桩头剥离技术
4.1蜂窝式桩头剥离原理
蜂窝煤式整体提升破桩头施工方法，是利用松解泡棉等材料解除要剥离桩头部分混凝土与钢筋的粘结，即在桩基钢筋笼主筋顶端安装松解泡棉。安装高度为钢筋笼顶到桩头切割高度，上下端做好封闭；同时在钢筋笼内圈采用一圈钢筋骨架将松解泡棉连接固定。桩头剥离时利用混凝土抗拉强度低的特点，在切割标高沿垂直桩身周围采用机械或手工凿出一个预裂槽，使该槽内混凝土与桩基主筋完全分离；在预裂槽中打入 6-8 个簪子将桩基混凝土沿预裂面劈裂，再在桩头中间部位对称打入四根届时起反方向作用的起吊提扣，然后再用起吊锁链栓锁于起吊提扣上，开动起吊动力，最后将剥离的桩头整体吊装外运，即完成桩头剥离。这种施工工艺，可以在桩基混凝土强度不到其最终强度的 70%就可以使用可以节省工期。
4.2蜂窝式桩头剥离施工技术
该公路改造项目有 500 余根桩基础采用了蜂窝式桩头剥离技术。蜂窝式桩头剥离技术的施工示意图如图1所示。
图1 桩头剥离示意图
结论
本文结合本公路改造工程为依托，针对城市内溶洞区等复杂地质条件下桩基施工的技术难题，总结出了一套成形的溶洞条件下城市高架桥桩基施工的关键技术，为后续城市高架桥的施工提供了相应的参考和借鉴。
参考文献
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论文作者:陈人逸
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/8
标签：溶洞论文; 桩头论文; 桩基论文; 钻机论文; 地质论文; 高架桥论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;