桥梁溶洞桩基施工技术研究与应用

'桥梁溶洞桩基施工技术研究与应用　　摘要在桥梁桩基施工中，如果溶洞桩基处理不当，会对桥梁的运营安全性造成严重威胁。本文通过结合笔者的工程实践经验，对桥梁溶洞桩基的施工技术进行了分析和探讨，详细论述了溶洞桩基的处理方法和工艺流程，可以被同类工程所借鉴。关键词桥梁，溶洞桩基，处理方法，工艺流程中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1前言在桥梁桩基施工中，岩溶现象普遍存在，这严重破坏了工程地质条件的连续性，给桥梁桩基施工造成了较大的困难，如果处理不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至对桥梁的使用安全会产生严重的威胁。本文根据粤高路建函[2011]16号文的大溶洞桩基处理原则，并结合笔者前期对溶洞桩基施工经验的总结，分析了桩基施工中应当注意的问题，并介绍了溶洞桩基的处理方法和工艺流程。2溶洞桩基处理方法7 溶洞桩基处理方法依照处理方式的不同可分为事先预处理和成孔过程中处理两类，后者根据施工工艺和填充材料的不同又可以划分为以下三种：溶洞压浆、溶洞压砼和静压注浆。通常而言，施工过程中处理主要靠抛填片石、粘土和水泥混合物等实现，而对于不稳定的覆盖层，宜采用钢护筒穿过易塌层至硬壳层注浆的方式。在不损失工程质量的前提下，为了尽可能地节省成本，笔者对桥梁溶洞桩基的处理方法归纳如下：a.采用抛填片石、黄泥和水泥的过程中处理方法处理溶洞类型为全填充而桩基附近无建筑物的大型溶洞桩基；b.若几根桩基之间的溶洞存在串连，或者溶洞类型为全填充但是附近有建筑物，则采用钢护筒跟进或者压注水泥浆法进行大型溶洞的处理；c.采用钢护筒跟进或灌注低标号砼法处理那些溶洞类型为半填充或者无填充的大型溶洞桩基。2.1抛填片石、粘土、水泥法7 抛填粘土、片石、水泥法是在施工过程中溶洞处理的一种方法。桩基在冲击成孔过程中，要根据设计提供的柱状图密切关注钻进进度，距洞顶1m时小冲程钻进，如果桩内泥浆突然漏失，或冲进速度突然加快，现场施工人员应及时向相关技术人员汇报情况，并采取边向孔内同时抛填合适比例的片石、粘土、水泥（袋装），边冲进的施工方法进行回填，直至桩孔不漏浆为止，如此反复多次，直至达到终孔标高，在钻进时要注意改用小冲程进行冲孔，一般为1m～0.8m。加水泥的目的是为了把溶洞内的抛填物充分凝结，形成护壁，以保证溶洞桩基顺利成孔，并且在浇注桩身砼时保证不会发生塌孔、跑浆等现象而导致桩基质量事故，所以抛填后需要静默8～12个小时。2.2压注低标号小碎石砼首先给相应的桩位放样，然后在桩中心钻一个孔，在沿桩径外适当距离呈圆周分布钻孔，这其中桩中心孔为低标号小碎石砼的压注孔，呈圆周分布的孔为透气孔，同时也可以用来测量洞内砼面的高度，最后作为辅助进料孔。每个孔内套入一根无缝钢管作为注浆管，两节管之间可以采用管套连接。为了与砼输送泵之间进行法兰连接，钢管进料口处要焊接法兰。埋好管后，在压注砼之前，要对管口进行临时封堵，以防落物堵塞孔。压注低标号小粒径砼采用泵送砼方法，小粒径砼要求粗骨料最大粒径不得大于20mm、塌落度在200～250mm之间，胶凝材料含量大于400kg/m3，工作性和流动性良好。每次给孔内压注砼时，每上升一定距离即停止压注，待压注进去的砼达到初凝状态时，一般需要3h左右，或经试验，再进行第二次进料，如此反复压注，待压注到溶洞顶板且进料困难时停止进料，等待砼初凝。对于多层溶洞的桩基，要自上往下进行，应先把上一层的溶洞注满，再往下层注浆。2.3注浆处理施工工艺图1注浆示意图7 覆盖层注浆应采用合适直径的钢花管，水泥浆采用0.8：1的水灰比。本节将以笔者亲身经历的工程实践为例（如图1所示），对注浆处理施工的工艺作出简要说明。注浆前应首先进行桩中心放样，沿设计桩径外边20cm的圆周布置注浆孔，沿圆周分布的注浆孔的数量和间距应根据工程实际情况确定，当桩径为180cm时，注浆孔之间的间距宜为50cm，孔径为70mm。当注浆孔钻好之后，插入钢花管，并接好压浆机，选用适当的注浆压力进行注浆。覆盖层注浆必须采取逐根钻孔并压浆，浆液冒出地面后不能立即终止注浆，应至少留足10min的保压时间。然后再打第二个孔，并用相同方法进行注浆，依次类推，直至完成。钢花管注浆的水泥采用42.5普通水泥，水灰比按0.8：1控制。钢花管注浆的施工工艺流程如图2所示。图2注浆处理施工的工艺流程图2.4旋喷帷幕法如果在处理全充填的大溶洞时用抛填法不能有效处理时，则考虑采用旋喷帷幕法进行处理，具体方法如下：先利用钻机成孔后，将带有特制喷嘴的喷管下入到设计标高位置，然后利用高压脉冲泵，把水泥浆液形成高压喷射流从喷嘴喷出，对土层充分切割搅动，使土体和水泥浆液混合，同时将喷杆旋转和提升，经凝固后形成圆柱状固结体。7 相对其它无溶洞桩基，旋喷帷幕法可以作为施工时发现溶洞的一种补充处理方法，即在发现溶洞的同时采用此方法进行同步处理。2,5钢护筒跟进施工工艺采用钢护筒跟进施工法对覆盖层进行处理时，应首先对相应的桩位进行放样，其次再对桩基地面以下2m开挖回填粘土，最后用振动锤把钢护筒穿过不稳定的卵石土层，进入2m粘土层，这里需要说明一点的是，如果是无填充溶洞，则采用多层钢护筒进行处理。结合笔者的亲身经验，这里对钢护筒的尺寸结构要求作出简要说明：a.钢护筒直径应比桩基直径大20cm左右，现实中不宜取得过大或过小；b.护筒的钢板厚度应控制在10~12mm的范围内；护筒顶部30cm处应加焊加劲钢板；每节钢护筒的长度宜为3m。3施工中应注意的问题(1)漏浆容易引起漏浆的原因主要包括以下几个方面：不同溶洞之间存在贯通、泥浆沿岩层裂隙漏失、钻孔遇到充填物的溶洞、溶洞及裂隙富含的地下水随暗河流失等。(2)塌孔7 大型溶洞严重发生漏浆，或复盖层地质不良，而又不能在短时间内进行补浆处理时，很容易造成塌孔，此外，桩孔穿过溶洞时若发生涌水，孔内泥浆压力失衡也会造成孔壁坍塌。(3)地面沉陷大型溶洞埋深较浅是，如果溶洞顶板被突然冲透，这会造成泥浆的突然漏失，进而引发塌孔，严重时就会造成桩孔周围的地面整体塌陷，此外，如停电、停水等突发意外事件也可能会造成泥浆的快速漏失，进而引发塌孔和沉陷。4施工前准备(1)探明地质情况岩溶地区地质结构复杂，在桩基施工前，应逐桩探明地质情况，每根桩均应做地质钻探，摸清桩底溶洞的大小及分布状况，并对成桩的安性性进行预判，若允许成桩，则根据实际地质情况选择适当的施工方法。(2)采取必要的安全措施为防止因塌孔而造成的设备损失，钻孔设备应安设在钢架上，此外，还需备足泥浆、造浆黄泥及堵塞材料如黏土、稻草等。(3)人员、材料和设备要组织到位7 相关技术人员和施工人员在正式施工前，应对溶洞的位置和规模有一个熟悉的掌握，对施工过程中可能会出现的问题要作好应急预案，并且在人员组织方面，明确分工，各负其责；要备足片石、粘土、水、钢护筒和钢管等溶洞桩基施工中需要用到的材料；钻机、水泥搅拌机、履带吊等施工机械要准备就位。6结束语在岩溶地区，采用注浆处理法和钢护筒跟进法，能有效防止破碎岩溶地层因漏浆而导致的塌孔、地面沉陷等问题，进而有效地解决了成孔难的问题，确保了桥梁桩基的正常施工。对于特别复杂的岩溶地区，可以考虑将注浆法与钢护筒跟进法进行结合使用，对于具体的结合形式以及怎样将两者的优势最大化，是笔者下一步的研究重点。参考文献[1]李艳艳.高速公路桥梁溶洞桩基施工技术[J].科学之友,2010,(6):25-26[2]门艳斌.高速公路桥梁溶洞桩基施工技术浅析[J].华章,2011,(13):309[3]滕小楷,申冠鹏.浅谈岩溶地区桥梁桩基施工处理方法[J].山西建筑,2009,35(27):320-322[4]罗元明.浅谈桥梁溶洞桩基处理方法[J].山西建筑,2009,35(9):299-300[5]朱传平.关于溶洞桩基施工的分析[J].水利建设与管理,2007,(3):32-347'