1、橋梁樁基施工中溶洞處理方法 橋梁樁基礎(chǔ)施工中,碰到溶洞的狀況并不少見，作為地下隱藏工程,給施工帶來很大困難, 如處理方法不當(dāng),往往會造成掉鉆、卡錘、埋錘、梅花孔、漏漿、塌孔等事故發(fā)生,甚至威逼橋梁運營平安。因而充分了解橋區(qū)樁位所遇溶洞的發(fā)育邏輯、基本形態(tài)、規(guī)模大小、溶穴頂板巖層厚度、完整性、洞內(nèi)充填物樣子等,實行妥帖的措施,保證施工的順當(dāng)舉行,非常重要。京珠高速大路粵境南段大鎮(zhèn)至廣州太和段全長122. 34km ,路基寬3315m ,很多橋梁均通過巖溶區(qū)。其中第19 標段處于南嶺中南段,地質(zhì)構(gòu)造上屬于華南褶皺帶的一部分,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造輪廓主要有NE 向及EW向構(gòu)造帶。3 座立交橋樁基設(shè)計為嵌巖樁

2、,均處于石灰?guī)r地區(qū)。設(shè)計地質(zhì)資料顯示有少量小溶洞,但在施工中發(fā)覺地質(zhì)資料不精確。通過地質(zhì)補鉆揭示溶洞發(fā)育,洞內(nèi)漏水,分布復(fù)雜,最大洞高約5m ,溶洞層數(shù)多達5 層。鉆孔施工過程中發(fā)生過漏漿、地面塌陷等事故,增強難度且影響進度。 工程勘察對溶洞區(qū)樁基施工前一般采用物探或其它如電磁波層析CT 探測等方法探明溶洞的詳細狀況。因此,在施工首根樁時發(fā)覺地質(zhì)狀況與設(shè)計資料出入較大后,抉擇逐樁超前鉆探,并按設(shè)計樁尖標高在完整基巖內(nèi)加深5m ,確保橋梁的平安牢靠性。 以對廣和大橋主橋基礎(chǔ)溶洞處理為例： 廣和大橋位于廣州市白云區(qū)石井鎮(zhèn)鴉崗村的白坭河運河上，大橋全長791m，橋?qū)?6m，最大跨徑120m。其基礎(chǔ)采

3、用鉆孔灌注樁，其中：150cm64根，200cm44根，共108根。施工總工期22個月。本橋位地質(zhì)屬于第四紀沉積層掩蓋之下，基巖主要為石灰統(tǒng)壺天灰?guī)r。這些石灰紀地層沉積成巖以后，經(jīng)受了漫長的地質(zhì)年月和多次構(gòu)造運動，形成北東向褶皺，并有大致平行于褶皺軸向的縱斷層和大致與之垂直的橫斷面層。后來經(jīng)受了侵蝕和剝蝕作用，并在地下水的化學(xué)和機械作用下形成一系列巖溶地貌，最后在第四紀全新世珠江三角洲最后一次海侵中，形成以沖積相為主的第四紀柔軟沉積層。從地質(zhì)資料分析，溶洞分布較廣。主橋位溶洞分布廣而多。在橋位方案論證中，第一方案，28個鉆孔，有12個發(fā)覺了溶洞；其次方案，28個鉆孔，有17個發(fā)覺溶洞；第三方案

4、，28個鉆孔，有11個發(fā)覺溶洞，最大的溶洞約16m。溶洞按其填充狀態(tài)可分為空的、半填充的和徹低填充的三類：按其填充物的性質(zhì)可分為粘性土、砂礫和稀土三類；按其漏水狀況可分為漏水和不漏水兩類。溶洞的走向與河流的流向相同。按照上述地質(zhì)條件，從技術(shù)、經(jīng)濟等方面經(jīng)過比較，抉擇了靜壓化學(xué)灌漿法、套內(nèi)護筒法等施工技術(shù)協(xié)作使用處理溶洞，取得預(yù)期的效果，推介如下。 1主橋樁基對溶洞的處理：主橋樁基準確放樣后，在樁基施工平臺上用地質(zhì)鉆于樁中心舉行超前鉆，須要時增強鉆位。按照超前鉆的結(jié)果，決定護筒的打入深度。有溶洞的樁位，護筒沉至風(fēng)化巖層，置于強風(fēng)化巖面上，這樣可穿過土洞。護筒的底部即為巖層或溶洞的頂部。沒有溶洞的

5、樁，護筒沉放要穿過淤泥質(zhì)亞粘土、砂礫層，置于砂礫質(zhì)亞粘土層至少2m深。按照溶洞的不同類型，最后確定兼用兩種不同的施工方案。圖1布孔平面及剖面暗示方案a當(dāng)溶洞內(nèi)有填充物填滿或有流砂的，或當(dāng)溶洞為空洞或填充物不滿（水洞）且深度在3m以內(nèi)的，在鉆孔樁施工前先舉行預(yù)處理，采用靜壓化學(xué)灌漿法固填充物和流砂，或用此法填滿溶洞，在固結(jié)體達到一定強度以后再鉆孔施工。方案b當(dāng)溶洞為空洞，且深度在3m以上的，擬用套內(nèi)護筒法施工，即用內(nèi)護筒穿過溶洞的施工方案。 2方案：a方案，b施工方法 21方案a（靜壓化學(xué)灌漿法）施工方法 211技術(shù)要求 溶洞預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間并達到一定的強度（20m

6、pa以上），防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等狀況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順當(dāng)完成。溶洞預(yù)處理施工，在鉆孔樁施工之前舉行，相當(dāng)于在樁基礎(chǔ)施工過程中，于鉆孔樁施工工序之前加入一道預(yù)處理工序，與樁基施工的各工序一起形成流水作業(yè)。 212施工方案 （1）處理方法抉擇因為溶洞埋藏較深，不能用爆破或填充混凝土等一般方法處理，有效的處理方法是灌漿法。而在眾多的灌漿法中，因溶洞的不規(guī)章性，確定了其處理的最有效和比較經(jīng)濟的方法是靜壓化學(xué)灌漿法。因此，采用靜壓化學(xué)灌漿法，同時也可兼用噴射灌漿法，促進填充物強度的加強。 （2）靜壓化學(xué)灌漿的加固特點漿材可在幾秒或在幾十秒內(nèi)瞬間凝結(jié)，可

7、控制漿液灌注在一定范圍內(nèi)且不流失，材料的利用率高，比較經(jīng)濟。漿材的結(jié)石率為100，即1m3體積漿材可得1m3結(jié)石體。對溶洞中的砂、礫等土體，漿液是通過滲透作用板結(jié)砂和礫的；對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體，漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的；對于無填充物和半填充溶洞的空間，漿液是通過充填作用填滿溶洞的。漿液在土體中的滲透蔓延方向是往小主應(yīng)力面方向，漿液固化后，小主應(yīng)力面得到加固，而原次小主應(yīng)力面變成小主應(yīng)力面。這樣，通過對小主應(yīng)力面反復(fù)不斷的加固，一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙，充填溶洞的空間，在樁體四周形成防水帷幕，防止流砂和保證護壁泥漿不流失；另一方面，提高溶洞中土體的承載力和抗剪力形成

8、擋土墻，防止坍孔。靜壓化學(xué)灌漿的關(guān)鍵在于漿材的配方和工藝。 213主要施工機械設(shè)備 主要機械設(shè)備有：bw250泥漿泵，bw150泥漿泵，100型鉆機，泥漿攪拌機和貯漿槽，高壓灌漿管及其配件。 22方案b（套內(nèi)護筒）施工方法 221內(nèi)護筒長度確實定護筒長度lh3（m）（h為地質(zhì)超前鉆決定的溶洞高度） 222內(nèi)護筒內(nèi)徑確實定內(nèi)護筒內(nèi)徑應(yīng)大于220cm，同時外徑應(yīng)小于外護筒內(nèi)徑5cm左右，倘若只下一次內(nèi)護筒（一層溶洞），內(nèi)護筒內(nèi)徑選用233cm，壁厚為1cm，則外徑為235cm（主橋外護筒內(nèi)徑為240cm）。當(dāng)碰到其次層溶洞時，其次層溶洞的內(nèi)護筒（即第三次護筒）選用220cm內(nèi)徑。 223溶洞頂部沖

9、孔 按照超前鉆的資料，當(dāng)鉆孔施工臨近溶洞頂部時，提起鉆頭、鉆桿，移開鉆機（gps30），采用沖擊鉆機ykc30沖孔，沖孔鉆頭外徑235cm。用沖擊鉆沖孔時，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提上升度一般不超過50cm。全部卡扣及鋼絲繩務(wù)必先經(jīng)測試檢查，其它施工工藝及留意事項與常規(guī)相同。 224內(nèi)護筒的沉放方法 （1）當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時要反復(fù)提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不顯然受妨礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護管，用吊機（或沖機自吊）把內(nèi)護筒放入外護筒內(nèi)至孔底。到孔底后，內(nèi)護筒不會靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此時，gps30鉆機重新就位

10、。 （2）護筒沉設(shè)利用gps30鉆機舉行，在鉆機的鉆桿上附加壓架，利用鉆機的鉆進壓力和鉆桿、鉆頭的分量，使內(nèi)護筒隨鉆頭的鉆進而下沉，直到溶洞的底部。 225內(nèi)、外護筒間空隙及內(nèi)護筒與溶洞底部間空隙的處理 （1）在內(nèi)護筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填砂、碎石，中部回填中砂。 （2）用高壓噴射灌漿法（施噴法）對回填體舉行灌漿處理。灌漿后，內(nèi)護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)，固結(jié)強度要求達到30mpa，其抗?jié)B系數(shù)可達107ms。灌漿處理后，即可重新沖孔。 （3）在內(nèi)護筒頂部及底部100cm范圍內(nèi)回填小碎石素水泥混凝土，內(nèi)護筒中部回填砂，同樣能起到阻塞空隙的目的。（4）對于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結(jié)空隙舉行施工。目的是為了增強溶洞底部（同時有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強度，并且增強內(nèi)、外護筒間的膠合力。 （5）重新沖鉆，直至嵌入完整基巖。當(dāng)符合設(shè)計及規(guī)范要求時，經(jīng)監(jiān)理工程師同意即可終孔，此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規(guī)相同，并不贅述。 3結(jié)語 31按照溶洞的不同類型，用方案a、方案b舉行分類處理，處理方法牢靠，各項技術(shù)指標均能滿意設(shè)計要求。 32化學(xué)灌漿法對溶洞的預(yù)處理達到預(yù)期目的，有效防止了鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔現(xiàn)象，可保證成孔及水下水泥混凝土澆注等工序順當(dāng)完成。套內(nèi)護