馬允棟 張文龍

摘 要：本文以安徽省北沿江高速巢無段裕溪河矮塔斜拉橋工程項目為例，介紹了巖溶發(fā)育地區(qū)溶洞處理的常用方法，并結(jié)合不同墩位的巖溶特征，對具體實施方案進(jìn)行比選，所采用的小型溶洞回填穿越法及大型串通溶洞注漿法，均取得了良好的效果，保證了樁基施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：巖溶發(fā)育；串通溶洞；裂隙發(fā)育；溶洞處理

1 前言

樁基施工時遇到巖溶發(fā)育地區(qū)，如果不能采取有效方案，很可能對樁基施工帶來困難，并無法保證樁基質(zhì)量。因此，在巖溶發(fā)育地區(qū)樁基穿越溶洞時，結(jié)合現(xiàn)場實際情況采取有效的施工方案是施工的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

2 工程概況

2.1 設(shè)計概況

跨裕溪河主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，2#、3#主墩承臺下布置Ф2.75m樁基8根，樁長56.8m～75m。1#、4#過渡墩承臺下布置Ф1.7m樁基10根，樁長42m～50m。主墩為水中墩，樁基采用搭設(shè)鉆孔鋼平臺施工方法，過渡墩為陸上樁，為方便溶洞處理，均采用沖擊鉆機(jī)施工。

2.2 工程地質(zhì)情況

橋位處發(fā)育F3、F4、F9斷層，受斷層影響，灰?guī)r、角礫巖及巖溶、裂隙發(fā)育，巖體有不同程度破碎，地質(zhì)鉆探所達(dá)范圍內(nèi)，土層第①層為填筑土，②～⑦層為第四系全新統(tǒng)沖擊層，第⑧層為第四系上更新統(tǒng)沖洪積層，下伏基巖由三疊系下統(tǒng)南陵湖組灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、角礫巖，二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r，泥盆系上統(tǒng)五通組砂巖，石炭系灰?guī)r組成。

3 各墩位溶洞情況分析及方案比選

3.1常用的溶洞處理方法

溶洞處理的常見方法有回填穿越法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法、注漿法。

（1）回填穿越法。當(dāng)溶洞壁較完整，相對獨(dú)立，無水流或少量水流，適合回填穿越法。回填法對溶洞的處理時應(yīng)先處理上邊溶洞，一次往下進(jìn)行處理，常用的回填材料有片石黃土、碎石、混凝土等。具體步驟為鉆孔，回填，夯實，直至溶洞完全填充。

（2）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。在樁基鉆進(jìn)過程中當(dāng)出現(xiàn)漏漿、護(hù)筒下沉、護(hù)筒偏斜均可采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。在護(hù)筒跟進(jìn)時可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件確定護(hù)筒的跟進(jìn)長度。

（3）注漿法。當(dāng)溶洞巖層有破碎帶、裂縫，或者溶洞內(nèi)充盈流塑狀物體，宜使用注漿法。注漿法對溶洞的處理按照先方后上方的處理順序。具體操作時先采用注漿管插入溶洞下部，并設(shè)置排氣管，對注漿管注漿時以不再下降為合格。注漿完成后，待溶洞完全填充且強(qiáng)度達(dá)到后進(jìn)行取芯驗證，合格后再進(jìn)行樁基的施工。

3.2 各墩位溶洞地質(zhì)情況分析及方案比選

由于工期緊迫，部分墩位采取了邊勘探邊施工的方法，結(jié)合1#、4#過渡墩及2#、3#主墩溶洞地質(zhì)情況及施工過程情況，對處理方案進(jìn)行深入分析并優(yōu)化。

（1）各墩位溶洞處理方案擬定及比選。結(jié)合上述地質(zhì)情況及樁基施工情況分析，對處理方案進(jìn)行比選分析。

①1#過渡墩。溶洞高度不大，采用回填穿越法，回填材料采用塊石、黃土，考慮到裂隙的強(qiáng)發(fā)育，摻入袋裝水泥，具體方法為：

當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中穿過破碎帶出現(xiàn)漏漿時，反復(fù)投入黃土和塊石，采用小沖程鉆進(jìn)，利用沖擊鉆鉆頭沖擊將黃土和塊石填充進(jìn)溶洞和巖溶裂縫中，并摻入水泥以增大孔壁的自穩(wěn)能力、填堵裂隙。

②3#主墩。3#主墩為水中樁，采用鉆孔鋼平臺施工，施工過程中已出現(xiàn)塌孔、鋼護(hù)筒輕微下沉現(xiàn)象，為避免后續(xù)樁基施工出現(xiàn)漏漿及大范圍塌孔，保證平臺的穩(wěn)定性，首先將現(xiàn)有鋼護(hù)筒接長跟進(jìn)至持力層，確保軟土層不塌孔。

③2#主墩及4#過渡墩。2#主墩同樣為水中墩，先將鋼護(hù)筒跟進(jìn)至持力層。2#、4#墩溶洞高度較大，且相互串通，4#墩存在承壓水，對于此類溶洞的處理，具體比選如表1所示。

綜合以上分析，2#、4#墩采用注漿法進(jìn)行溶洞處理。

3.3 溶洞注漿處理方案

（1）施工方法。注漿方案其作用是在巖溶發(fā)育區(qū)域根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果對樁基范圍內(nèi)溶洞進(jìn)行預(yù)注漿處理，對存在的溶洞提前填充，使溶洞密實，防止鉆進(jìn)過程中樁孔與溶洞、裂隙相連，造成孔位坍塌，并對不同土體形成阻隔，間隔了上層滯水與巖溶水的聯(lián)系。

為控制注漿漿液方量，以減小施工成本，本項目采用雙液注漿、單液注漿相結(jié)合的方法，具體為：注漿漿液中摻入水玻璃，以加快漿液初凝時間，控制漿液注入后流動范圍，以達(dá)到控制注漿量的目的。注漿方式為雙液注漿與單液注漿相結(jié)合的方式，雙液注漿即采用雙管路將水泥漿與水玻璃同步注入孔內(nèi)，單液注漿即在水泥漿中直接摻入少量水玻璃單管注入。

（2）注漿孔位布置。對于2#墩，主要針對2a-3、2a-4、2b-3、2b-4四根樁區(qū)域進(jìn)行注漿處理，共布置25個注漿孔，為充分提高漿液的利用率，降低注漿用量，先在四根樁外圍布置17個帷幕注漿孔，采用雙液方式進(jìn)行帷幕注漿，根據(jù)情況分布8個普通注漿孔，其余孔進(jìn)行單液注漿完成，16、18、19#孔兼作注漿檢查孔。

對于4#墩，由于工期壓力并不大，只對4a-3、4b-3溶洞最大處進(jìn)行注漿填充處理，并輻射其它相鄰樁位。共布置7個注漿孔，呈三角形布置，補(bǔ)堪時4b-3掉鉆嚴(yán)重可判定無填充或充填物很少，為節(jié)約成本，4b-3樁邊設(shè)置15cm的壓漿孔，鉆孔完成后填入粗骨料填充。先施工1#-6#孔，采用單液注漿方式，10#孔在骨料填充完成后采用雙液注漿方式。

（3）注漿工藝流程。①注漿工藝流程：布置注漿孔→放點(diǎn)→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→注漿管安裝→分層注漿→結(jié)束移孔。②鉆孔：鉆孔型號為XY-150 型地質(zhì)鉆機(jī)，鉆孔直徑75mm，采用108mm套管鉆進(jìn)，采用泥漿護(hù)壁、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、全孔段無芯的鉆進(jìn)方法，鉆進(jìn)至設(shè)計孔注漿深度（即進(jìn)入底層溶洞底板完整基巖1.5m）。鉆孔完成后安裝袖閥管及止?jié){環(huán)，注入固管止?jié){料，完成注漿前封孔[4]。③漿液配比：結(jié)合施工經(jīng)驗和現(xiàn)場的實際情況初步擬定12組配合比，對每種配合比進(jìn)行試驗，記錄施工時的初凝時間、流動范圍、比重等參數(shù)，經(jīng)過試驗，選取初凝時間在3-5min、流動范圍在5-7m的配合比作為施工時的現(xiàn)場配合比。通過反復(fù)驗證得出結(jié)論選用以下配合比：

單液注漿：水泥：水：水玻璃=1：0.5：0.2；

雙液注漿：A液：B液=（水泥：水）：水玻璃=（1：0.5）：0.45；

注漿漿液材料為：PO42.5普硅水泥，波美度40度水玻璃。

④注漿：采用先下后上的分層注漿方法，每層注漿高度30cm，達(dá)到2MPa控制壓力后即采用拔管機(jī)將注漿管上拔高度30cm。

4 結(jié)束語

本工程所采用的回填穿越法及注漿法均取得良好的效果。小型溶洞回填塊石、黃土的同時摻加袋裝水泥，對裂隙 的填充具有良好的作用，漏漿發(fā)生次數(shù)大大減小。大型貫通溶洞在注漿后進(jìn)行成孔施工時，未出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象，大大提高了成孔效率，相比多層護(hù)筒跟進(jìn)的方案，施工成本大大節(jié)約。目前裕溪河矮塔斜拉橋樁基已全部施工完成，經(jīng)過樁基檢測，所有巖溶區(qū)樁基均為Ⅰ類樁，達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

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