摘要：本文結合惠深高速公路惠州段改擴建工程，一個通道橋在地質(zhì)勘查資料未發(fā)現(xiàn)有地下喀斯特地貌的情況下，施工過程中遇到漏漿，地面沉陷等情況，再進行地質(zhì)補勘后確認有溶洞后，進行變更方案并處理，概括介紹了處理方法。
關鍵詞：溶洞；橋梁樁基；施工
喀斯特（KARST）即巖溶，是水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。由喀斯特作用所造成地貌，稱喀斯特地貌（巖溶地貌）�？λ固氐孛卜譃榈乇砜λ固睾偷叵驴λ固�。其中地下喀斯特形態(tài)，又稱溶洞或洞穴，它是地下水沿著可溶性巖石的層面、節(jié)理或斷層進行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道。此類地貌在橋梁樁基施工中，易造成漏漿、塌孔等影響施工質(zhì)量，還可能會造成地面沉陷，機械損壞以及人員傷害。因此在樁基施工中須高度重視，采用必要的措施，確保質(zhì)量和人身安全。
一、工程概況
K31+427.574通道橋，本橋上部結構為1×10m預應力空心板梁，橋臺連續(xù)�？招陌孱A制梁高60cm，整體化層厚10cm，中板標準寬度為1.24m，橋面設11cm瀝青砼鋪裝。下部結構采用薄壁式橋臺，臺身厚60cm，鉆孔灌注樁基礎，樁徑120cm，雙幅橋共8條樁。設計要求以微風化白云質(zhì)灰?guī)r作樁端持力層。
二、工程地質(zhì)情況
因原地質(zhì)勘查報告中未提及溶洞，所以初期樁基施工存在漏漿，都還未能確定，直至出現(xiàn)塌孔、地面沉陷，才能估計有此情況。經(jīng)過對所有樁基，逐樁進行地質(zhì)補勘后，發(fā)現(xiàn)所有樁基在施工時都會碰到溶洞，有的是單個深度小于1m的溶洞，還有的是多層類似葫蘆串的溶洞。
根據(jù)根據(jù)鉆探揭露，場地地層自上而下依次為：
1、素填土層：（Qml，層序號①）層厚1.70～8.50m。
2、第四系沖洪積土層（Qal+pl，層序號②）：②-1粉質(zhì)粘土揭露厚度1.10～11.70m、②-2細砂揭露厚度0.70～2.00m。
3、第四系殘積土層（Qel，層序號③）：揭露厚度0.80～12.30m。
4、石炭系基巖（C，層序號④）：場地部分鉆孔有溶洞等不良地質(zhì)作用，局部極其發(fā)育，成串珠狀現(xiàn)象，洞內(nèi)有少量可塑的含礫粉質(zhì)粘土充填。
三、施工方案選擇
對于揭露有溶洞、等不良情況的樁基，本著先易后難的原則，先施工裂隙發(fā)育較差、溶洞較小的、溶洞層次較少的；最后施工溶洞較大的，溶洞層次較多的情況較復雜的樁基。
處理方案一：鋼護筒跟進處理
對于單個溶洞，在鑿穿溶洞頂板前，擬采用先跟進單層鋼護筒至溶洞頂，再用沖錘鑿穿溶洞頂板，若沖進過程中泥漿損失較快，應及時補充泥漿，并拋填片石、粘土塊或C20混凝土填充擠實再鉆進。
對于糖葫蘆串珠狀的溶洞，根據(jù)情況宜采用套內(nèi)護筒法，用護筒穿過溶洞的方法進行施工。
單層鋼護筒內(nèi)徑大于樁徑10cm，多層護筒最內(nèi)層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm。
鋼護筒采用跳進法，一邊沖孔，一邊接鋼護筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔洞內(nèi)。下鋼護筒的目的是防止貫通溶槽的漏漿造成粉質(zhì)粘土覆蓋層，以及地表層的塌孔。首先采用比設計樁徑大10cm的沖錘，正常沖進至溶洞上方約1m處，采用汽車吊輔助振動錘等打入設備，將外鋼護筒分節(jié)打入土層中至巖面。在下沉鋼護筒的施工過程中，振動錘必須平穩(wěn)，牢固的抓在鋼護筒的頂部，并在護筒頂部的平面位置一定要居中，盡可能避免護筒偏斜。同時采用水平尺嚴格控制好各節(jié)護筒連接的垂直度，不得超過施工規(guī)范要求的1/200，力求鋼護筒垂直入土。若一旦發(fā)現(xiàn)有偏斜的趨勢，馬上進行糾正，將可能發(fā)生偏斜的不利因素消除在萌芽狀態(tài)中。
外鋼護筒沉入巖面后，將沖擊鉆的沖錘換成設計樁基的沖錘，成孔到一定深度后（注：進尺為1.5～2m），及時采用25T汽車吊輔助振動錘將內(nèi)護筒下沉至進尺巖面標高處；然后再進行沖孔、下內(nèi)鋼護筒；與之循環(huán)反復進行至樁底設計標高處，同樣，在施工中嚴格測量、控制好各節(jié)護筒連接的垂直度，不得超過施工規(guī)范要去的1/200。
各節(jié)內(nèi)鋼護筒的連接焊縫全部采用雙面開坡口進行滿焊，兩節(jié)護筒的接縫除施焊外，還需在接縫處焊接200mm寬、10mm厚的加強鋼帶，以保證尺寸準確，使鋼護筒順直度達到要求。整個鋼護筒的豎向壁成一直線。對其控制好質(zhì)量的環(huán)節(jié)上起到關鍵作用。
鋼護筒垂直度控制下落過程中通過外部專門支架和預埋外護筒之間的卡具控制，并用經(jīng)緯儀輔助控制垂直度。
兩節(jié)鋼護筒焊接過程中的控制：鋼護筒用墊鐵調(diào)平（用吊車調(diào)節(jié)），用水平尺檢測達到水平要求后，在外部卡具范圍內(nèi)將上部鋼護筒初步就位，接口對齊，用經(jīng)緯儀測量垂直度，如垂直度超規(guī)范，則接口部位采用墊鐵調(diào)平，然后將兩節(jié)鋼護筒點焊，初步穩(wěn)定后，再進行滿焊。在焊縫冷卻后，再進行鋼護筒下落施工，上述工序循環(huán)進行。
內(nèi)鋼護筒下至溶洞的處理措施：
由于施工處不良地質(zhì)溶洞的深度大，同時有可能存在貫通的溶洞。對此的處理不得馬虎，若處理不當可能出現(xiàn)卡錘的情況。需結合超前鉆的地址資料，詳細了解各溶洞頂標高的準確位置后，嚴格按照以下處理：
內(nèi)鋼護筒的下方位置，應根據(jù)其地質(zhì)資料或原成孔樁基已施工的標高位置處（或溶洞頂100cm處），沖擊錘沖至溶洞頂部范圍做到上下輕提慢放，做到緩慢的進尺至溶洞處形成一小的裂口，不得高提進行強烈沖擊，孔內(nèi)泥漿勢必全部漏失。因此需單獨進行溶洞處理，孔內(nèi)漿漏失完后，盡快將沖擊錘吊開，將拼裝備好的水下砼導管放入孔內(nèi)，采用C20砼進行封堵，砼須多次進行，且每次灌入的砼不宜過多，同時砼需在待前面砼達到初凝后進行，砼的坍落度控制在30-50mm，通過砼的低流動性達到暫時封堵的目的，待砼凝固產(chǎn)生一定強度后，再用沖擊錘進行重復回轉、跟進內(nèi)鋼護筒。也可采用回填片石進行反復沖砸。通過擠壓旁邊的溶洞空，孔樁周圍形成護壁，再跟進內(nèi)鋼護筒。同意樁孔內(nèi)若有多層溶洞、溶槽或空洞，需分層按上方法處理、跟進下方內(nèi)鋼護筒。 備選處理方案二：注漿加固
通過對照地質(zhì)柱狀圖，對樁穿過的溶洞進行注漿填充和加固。
注漿孔的布設：根據(jù)鉆孔柱狀圖，找出最大溶洞為連通溶洞，自上而下逐個溶洞進行注漿加固。
注漿壓力控制：用注漿泵注漿，注漿壓力不宜太大，控制在0.5～1.0MPa范圍，具體壓力值現(xiàn)場實驗確定。注漿速度為15～20L/min，其目的是使?jié){液滲透導填充物內(nèi)（包含灌入的砂和碎石），然后固結，滲透最小直徑定位3.0米，已保證沖鉆成孔是有足夠固結體。注漿時注漿管必須插入填充物底部。然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度不宜太快。
施工注意事項：防止?jié){液流失太遠造成浪費，采用間歇式注漿方式，使得先注入漿液與沙子（或碎石）初步達到膠結后再注漿，循環(huán)注漿多次，直至達到規(guī)定的注漿量和注漿壓力控制為止。注完一孔后，電源線對其孔進行注漿，后注漿壓力必須調(diào)高，最后封孔。注漿順序由現(xiàn)場自行掌握。且應在樁基范圍取芯檢驗填充效果，待溶洞完全填充且強度達到后方可進行施工。
主要適用范圍及優(yōu)勢：多適用于小型（高度小于1米）或多層溶洞（多層串珠狀小溶洞），也可用于多種有填充物的溶洞，施工過程比較容易出現(xiàn)不可預見的情況，在樁基施工前需對樁基周圍的加固效果進行鉆孔驗證，施工時間長且造價高。
備選處理方案三：回填片石、粘土及水泥
由于本樁位的地質(zhì)情況單一，溶洞上方的地層均為素填土、粉質(zhì)粘土及流塑狀的粘土，在泥漿胡浸泡下極易軟化坍塌，因此回填分兩階段進行。第一階段為在鑿穿溶洞前，對已成形的鉆孔進行反復的回填及沖進，其目的為對溶洞上方的地層進行加固，保證鑿穿溶洞孔內(nèi)泥漿流失時其已成孔的孔壁不會坍塌，回填次數(shù)需通過試驗確定。第二階段為在溶洞鑿穿后，溶洞北樁錘擊穿后其孔內(nèi)泥漿必將流失，如果孔壁不坍塌，采用回填片石、粘土及袋裝水泥胡方法進行處理。當沖至溶洞頂板1m左右時，減小沖擊鉆沖程，控制在1～1.5m，通過“低沖程、快進尺”的方法逐漸擊穿溶洞，溶洞一被擊穿，孔內(nèi)水頭應該會迅速下降，此時立即向孔內(nèi)補充泥漿，同時提鉆至孔口，并向孔內(nèi)投入片石，粘土塊和水泥，填充溶洞，當孔內(nèi)水頭穩(wěn)定時，用測繩測出回填厚度，當回填厚度大于1m時，使溶洞范圍形成護壁后，再繼續(xù)施工。發(fā)現(xiàn)異常情況及時采用以上方法，反復沖砸，填塞溶洞，擠密護壁，直至順利穿過溶洞。
主要適用范圍及優(yōu)勢：多適用于小型（高度小于1m）或多層溶洞（多層串珠狀小溶洞），也可用于各種有填充物的溶洞。施工過程其回填量無法預計，且溶洞上方通過回填處理后再成孔都很難保證在溶洞擊穿后不會坍塌，樁基需反復沖進成孔，成孔費用將成倍數(shù)的增加，混凝土的超灌量也無法預計，施工時間長。
四、溶洞地質(zhì)樁基施工過程常見問題技術處理措施
溶洞地質(zhì)同一般地質(zhì)相比較，其特點表現(xiàn)在它的非均質(zhì)性和非密實性，反映在鉆孔施工中的形式為：
1.漏漿、坍孔的技術對策
隨時對照地質(zhì)鉆探資料檢查孔內(nèi)水頭高度、泥漿指標和鉆頭負荷是否正常；長護筒跟進；進行散拋填。將堅硬片石、粘土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復拋填沖擊。
2.偏孔的技術對策
溶溝、溶槽、巖面起伏不定。在鉆孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時，鉆孔速度會明顯降低，主繩擺動大，遇此情況應馬上提起鉆頭，拋入堅硬片石、碎石和塊狀黃土，以小沖程沖擊，待沖擊到原位后第二次拋入相同配備的混合物以大沖程沖擊，反復進行，直到不偏孔為止。
五、結論
溶洞地質(zhì)的樁基施工是質(zhì)量保證的難點，在施工過程中采用了上述方案進行處理，并經(jīng)過檢測單位逐樁檢測，經(jīng)評定全部一類樁�？傊瑢τ诖祟惽闆r處理，要充分進行地質(zhì)勘查，因地制宜采用合理的施工方案，事后并結合檢測技術評定，才能保證施工質(zhì)量。
參考文獻
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