巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)應(yīng)用探討

關(guān)鍵詞：巖溶地質(zhì)； 樁基； 施工 

　　1前言 　 

　　我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，在西南、中南地區(qū)，巖溶現(xiàn)象普遍存在，給橋梁基礎(chǔ)施工帶來(lái)了較大的困難。巖溶根據(jù)其發(fā)育強(qiáng)度，可分為強(qiáng)烈發(fā)育，中等發(fā)育，弱發(fā)育，微弱發(fā)育4種，在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，主要表現(xiàn)為大型暗河，廊道及較大規(guī)模的溶洞。對(duì)于這種巖溶地質(zhì)，在地質(zhì)勘探時(shí)容易發(fā)現(xiàn)，并會(huì)引起勘探人員及設(shè)計(jì)人員的高度重視，工程中將盡可能避免或采取其它特殊措施處理。其他三種發(fā)育強(qiáng)度的巖溶區(qū)存在更為普遍，多表現(xiàn)為溶蝕、溶溝、溶槽、中小型串球狀洞穴或單個(gè)小型洞穴，裂隙較為發(fā)育等形態(tài)，而對(duì)于這種發(fā)育程度的巖溶區(qū)域，由于巖溶表現(xiàn)形式的多樣性及規(guī)律性不強(qiáng)的特點(diǎn)，在目前的勘探手段及有限資金情況下，給勘探設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)很大的不確定因素。 

　　筆者2002年10月至2003年3月參加了湘潭至邵陽(yáng)高速公路十九A標(biāo)秋田中橋的施工，現(xiàn)結(jié)合該橋樁基施工出現(xiàn)的問題，分析總結(jié)巖溶地區(qū)樁基施工應(yīng)注意的幾個(gè)問題。 

　　2工程簡(jiǎn)介 

　　2.1工程概況 

　　潭邵十九A標(biāo)K203+165中橋?yàn)?*13m鋼筋砼空心板橋，樁基礎(chǔ)，樁柱式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為φ1.5m樁基。 

　　2.2地質(zhì)勘探資料 

　　覆蓋層10-20m深，由上而下分為：①填土1.0-1.5m厚，②亞粘土，黃褐色，5-10m厚③亞粘土，黃褐色，厚6-8m，下伏為石灰?guī)r，灰白色，樁基嵌巖深度要求1m。 

　　2.3工程進(jìn)展情況 

　　潭邵十九A于2000年6 月開工建設(shè)，計(jì)劃2003年12月竣工通車，至2002年9月該標(biāo)段路基工程已完成90%，路面底基層完成60%，基層依次開工，進(jìn)展正常，但K203+165秋田中橋從2000年8月開工后，由于該橋地質(zhì)情況異常復(fù)雜，除0#臺(tái)地質(zhì)情況較為穩(wěn)定，1#墩、2#墩、3#臺(tái)樁基均位于舊河道上，覆蓋層厚，地下溶溝、溶槽、縱橫交錯(cuò)，溶洞多達(dá)5-6層，有的相互連通，地下水量大，因此，工程進(jìn)展緩慢，到2002年9月只完成樁基11根，占工程進(jìn)度計(jì)劃的20%，盡管項(xiàng)目部先后采取了多種措施，但均未奏效，處于無(wú)法進(jìn)展下去的困境，已成為制約十九A標(biāo)乃至整個(gè)潭邵高速公路總體進(jìn)度的關(guān)鍵工程，鑒于這一嚴(yán)竣局面，十九A標(biāo)項(xiàng)目部決定充實(shí)力量，加大投入，抽調(diào)筆者和十九A一工區(qū)區(qū)長(zhǎng)陽(yáng)樹龍同志負(fù)責(zé)該橋的施工。 　 

　　3施工技術(shù)處理措施  

　　3.1前期已采取的措施 

　　3.1.1前期項(xiàng)目部采用人工挖孔，方法：3-5人一組，采用人工開挖，手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝，該方法成本低，施工機(jī)具少，簡(jiǎn)便靈活，但只適合地下水量小的樁基成孔，在0#臺(tái)和1#墩、2#墩中共11根完成的樁基既采用該方法完成。 

　　3.1.2當(dāng)開挖3#-6、3#-5樁基時(shí)，挖至16m后，就發(fā)生涌水，淤泥上漲，再次開挖，再次上漲，多次反復(fù)，始終無(wú)法向下進(jìn)展，由于不斷掏空淤泥、流沙，附近100-200m處的農(nóng)田多處發(fā)生垮塌，說明該橋址處地下溶洞可能相互連通，在無(wú)法進(jìn)展下去后，項(xiàng)目部采取了以下一些措施。 

　�、夙抛o(hù)壁 

　　每向下挖0.5-1m，即澆砼護(hù)壁，標(biāo)號(hào)C20，厚0.15m，配φ16鋼筋，間距20cm，但護(hù)壁遭到推擠破壞，未能奏效。 

　�、诓捎谜�循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)，鋼護(hù)筒護(hù)壁 

　　由于巖層傾斜，鉆機(jī)就位不正，造成偏孔，無(wú)法進(jìn)行。 

　�、鄄捎冕∧蛔�漿 

　　沿3#-6樁基外圍設(shè)孔注漿，間距30-50cm，孔徑100mm，水泥漿采用425#普通砼硅酸鹽水泥，配合比：水:水泥=0.8:1.0 

　　7d后，再采用人工開挖，也沒有成功。 

　　在此期間,業(yè)主安排有關(guān)方面對(duì)地質(zhì)情況重新進(jìn)行了勘探,共布設(shè)鉆孔6個(gè),基本摸清了橋位處的地質(zhì)情況,考慮到前期樁位已定,未對(duì)跨徑再作調(diào)整,但確定樁長(zhǎng)依據(jù)地質(zhì)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 

　　3.2合理選擇鉆孔設(shè)備 

　　樁基成孔目前常用方法有人工挖孔，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，沖擊鉆進(jìn)成孔，沖抓鉆進(jìn)成孔。人工挖孔，無(wú)需鉆孔設(shè)備，造價(jià)低，靈活方便，但局限性大，只適合于無(wú)水或地下水量不大，孔深較淺，巖溶發(fā)育強(qiáng)度較弱的情況下采用；旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔（又可分為正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔和反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔）適用于黏性土，砂類土，含少量砂礫石的土（砂礫石含量少于20%，粒徑小于鉆桿直徑的2/3），孔徑為80-250cm，孔深30-100m；沖擊鉆成孔適用于黏性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、較軟巖石，孔徑80-200cm，孔深小于50m；沖抓鉆適用于淤泥、腐殖土、密實(shí)黏性土、砂類土、砂礫石，孔徑100-200cm，孔深適宜20m以下。 

　　總結(jié)前期施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，綜合分析本橋地質(zhì)情況，認(rèn)為，本橋位溶巖情況復(fù)雜，流砂強(qiáng)，巖石強(qiáng)度較高，應(yīng)采用大型沖擊鉆。 

　　在確定方案后，項(xiàng)目部立即采取果斷措施，從衡陽(yáng)調(diào)進(jìn)兩臺(tái)大型沖擊鉆，晝夜施工，3#-6，3#-5，順利下鉆成孔，采用沖擊鉆后，施工頓時(shí)變得順利，進(jìn)度迅速趕了上來(lái)。 

　　3.3 巖溶地區(qū)泥漿的制備和使用 

　　泥漿一方面起到護(hù)壁，防止鉆孔垮塌的作用，另一方面，起到浮渣作用，一般應(yīng)選用塑性指數(shù)Ip＞10，黏性土或膨潤(rùn)土，不同的土層泥漿相對(duì)密度可按表1數(shù)據(jù)選用： 

　　對(duì)于巖溶地區(qū)鉆孔，泥漿相對(duì)密度應(yīng)取較大值，本橋施工中采用1.2-1.4，在鉆進(jìn)過程中，由于存在溶溝、溶洞、泥漿極易損失，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，并采取必要的措施。 

　　3.4 漏漿及溶洞的處理 

　　在溶蝕帶的巖溶地質(zhì)，往往裂隙發(fā)育，溶溝、溶槽、溶洞錯(cuò)縱復(fù)雜，本橋在3#-5鉆進(jìn)至20m時(shí)，突然發(fā)生漏漿，在15min內(nèi)，孔內(nèi)水位下降了1.8m，由于孔內(nèi)水位驟降，鉆孔周圍約2m范圍內(nèi)地面出現(xiàn)了裂縫，有可能造成大的塌孔。在這種情況下，筆者根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，立即組織民工向孔內(nèi)投放水泥，這一措施效果顯著，30min后，水位下降得以控制，水位完全穩(wěn)定后再加大泥漿濃度，在控制鉆進(jìn)速度的措施下，繼續(xù)緩慢鉆進(jìn)。 

　　如果存在較大的溶洞可按如下方法處理： 

　　1）在孔口附近準(zhǔn)備足夠的小片石和粘土，最好配備一臺(tái)ZL50型裝載機(jī)，當(dāng)遇到溶洞漏漿時(shí)，迅速鏟起片石和粘土填孔，同時(shí)大量補(bǔ)水。 

　　2）當(dāng)鉆至離溶洞頂部附近時(shí)，采用小沖程，逐漸將洞頂擊穿，比例回填粘土和片石，仍采用小沖程輕砸，讓粘土和片石充分?jǐn)D入溶洞內(nèi)壁。待粘土和片石充分?jǐn)D入溶洞內(nèi)形成穩(wěn)定護(hù)壁后，并且泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后正常鉆進(jìn)。 

　　3）當(dāng)漏漿嚴(yán)重，回填粘土和片石沒有作用時(shí)，可采用直接灌注水下混凝土的措施。方法如下：按照灌注水下混凝土的施工方法下導(dǎo)管至已鉆孔底0.3m-0.5m，灌注水下混凝土，至溶洞填充完畢，判斷標(biāo)準(zhǔn)以灌注混凝土面超過溶洞洞頂1m左右且混凝土不再下降為準(zhǔn)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到30%-50%左右后，重新鉆進(jìn)。 

　　也可采用鋼護(hù)筒穿過溶洞或采用帷幕防滲技術(shù)，以保證鉆進(jìn)的順利進(jìn)行，防止漏漿、塌孔。 

　　2.5 終孔的判別 

　　本橋設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)的地質(zhì)勘測(cè)資料粗陋，不完善，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15m-21m，且均為柱樁，由于地質(zhì)情況發(fā)生了變化，樁長(zhǎng)相應(yīng)作了調(diào)整，3#-6樁長(zhǎng)29m，柱樁；3#-5樁長(zhǎng)23.9m，柱樁；3#-1改為摩擦樁，樁長(zhǎng)30.6m。 

　　如果為柱樁，應(yīng)盡量探明樁底以下有無(wú)溶洞，使樁承載于整體巖層并嵌入巖內(nèi)0.5m-1.0m，摩擦樁則應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，實(shí)際施工中可從以下幾方面綜合判斷： 

　　1）以設(shè)計(jì)鉆孔柱狀圖提示巖面高程作為參考。 

　　2）查閱鉆機(jī)施工記錄，可將基巖進(jìn)尺速度，0.1m-0.2m/h 為進(jìn)入全巖面的控制速度。 

　　3）采用釬錘觸探, 錘頭觸巖時(shí),會(huì)出現(xiàn)輕微反彈。 

　　4）撈取鉆渣,巖屑含量50%-70%,且含泥、含砂量小于4%時(shí)，認(rèn)為入巖。 

　　2.6 水下混凝土灌注過程中流失的處理 

　　巖溶地區(qū)水下混凝土的灌注量一般超過設(shè)計(jì)數(shù)量較多，其中本橋3#-6超過28%，3#-5超過37%，3#-1超過23%。 

　　對(duì)此，一般應(yīng)采取如下措施： 

　　1）加大首盤混凝土數(shù)量，通常首盤混凝土數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部的需要，計(jì)算公式為： 

　　 V≥πD2(H1+H2)/4+ πd2 h1/4 

　　式中:V-灌注首批混凝土所需數(shù)量（M3）； 

　　D-樁孔直徑； 

　　H1-樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4m； 

　　H2-導(dǎo)管初次埋置深度(m); 

　　d-導(dǎo)管內(nèi)徑; 

　　h1-樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外(或泥漿)壓力所需的高度(m); 

　　一般在公式計(jì)算的基礎(chǔ)上增加20%-30%。 

　　2）灌注過程中加大導(dǎo)管埋深，我們將導(dǎo)管埋深由通常的2m-4m提高至3m-6m，灌注時(shí)應(yīng)勤于測(cè)量混凝土面的高程，對(duì)灌注過程中出現(xiàn)的緩慢下降要有準(zhǔn)確的判斷。 

　　3）對(duì)漏漿嚴(yán)重或多次漏漿的個(gè)別孔，應(yīng)做到心中有數(shù)，在灌注時(shí)就加大混凝土灌注高度，一般考慮要超過設(shè)計(jì)高程1.5m-2.0m，避免在灌注完成拔出導(dǎo)管后混凝土面下降造成短樁。 　 

　　4加強(qiáng)檢測(cè)，確保質(zhì)量 　 

　　樁基檢測(cè)主要有鉆芯取樣法，超聲波法，機(jī)械阻抗法，水電效應(yīng)法等無(wú)破損法。無(wú)破損法檢測(cè)樁基砼的質(zhì)量，效率高、操作簡(jiǎn)便、成本低，樁基質(zhì)量檢測(cè)中，比較普遍使用，但不能檢測(cè)樁基底基巖的狀況。在巖溶區(qū)施工的樁，宜加大鉆芯檢測(cè)的頻率，對(duì)于未在地質(zhì)鉆孔位置的樁，特別是在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)了如漏漿等異常情況的樁，宜作鉆芯檢測(cè)，且宜鉆至樁底4-5m以下，以探明樁底巖基情況。 　 

　　4結(jié)論 　 

　　潭邵秋田中橋后期，由于加強(qiáng)了地質(zhì)勘探，施工方法得當(dāng)，處理措施及時(shí)，只用了短短兩個(gè)月時(shí)間就完成了全部樁基施工，扭轉(zhuǎn)了進(jìn)度落后的不利局面，收到了較好效果。因此，在巖溶地區(qū)建橋，應(yīng)根據(jù)巖溶發(fā)育和分布的規(guī)律，認(rèn)真勘測(cè)、綜合分析、全面比較、避重就輕、精心組織設(shè)計(jì)與施工，并加強(qiáng)檢測(cè)，確保橋梁安全。 　 

　　參考文獻(xiàn): 

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　　[2] 羅騏先，樁基工程檢測(cè)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2003. 

　　[3] 劉雪峰.巖溶地區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2006.