复杂岩溶区高速公路桥梁桩基溶洞处理技术研究--中国期刊网

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复杂岩溶区高速公路桥梁桩基溶洞处理技术研究

发表时间：2020/9/25 来源：《基层建设》2020年第17期作者：彭丹丹

[导读] 摘要：道路建设是我国基础建设中重要的组成部分，关系到我国整体经济的发展速度。

        武汉市公路工程咨询监理有限公司湖北武汉 430051
        摘要：道路建设是我国基础建设中重要的组成部分，关系到我国整体经济的发展速度。在开展高速公路桥梁工程的时候，有一部分施工地是处在复杂熔岩地区的，就容易形成溶洞，这是常见的地质现象。其存在会严重影响高速公路桥梁工程的施工质量，影响其使用寿命。因其地形复杂，导致在开展桥梁桩基工程的时候，难度大幅度提升，影响了施工的正常进度。
        关键词：复杂岩溶区；高速公路桥梁桩基；溶洞处理技术
        引言
        我国道路建设自改革开放发展至今，其建设技术已经取得了非常不错的成就。中国是一个岩溶大国，岩溶面积占国土面积的三分之一，因此在我国高速公路桥梁桩基施工过程中常会遇到各种各样的岩溶地质情况。岩溶地区桩基溶洞处理效果的好坏对桩基施工质量和施工效率，以及后期运营稳定性和安全性有极大的影响。
        1 高速公路桥梁溶洞桩基施工中的常见问题分析
        1.泥浆渗漏。泥浆渗漏主要是由地质中的许多裂缝引起的，而岩溶具有相互渗透的特征，一旦溶洞被破坏，泥浆将向各裂隙流动，造成泥浆渗漏。2.塌陷。由于岩溶地质中溶洞相互联系的，故泥浆容易泄漏。当泥浆流失到一定程度时，未能及时补充泥浆将导致泥浆与地下水之间的压力失去平衡，地下水快速向孔内流动，造成砂土流失、脱空，导致孔口的坍塌。另外，在穿过溶洞时，溶洞顶部覆盖岩层因钻进而大面积塌陷，造成原本稳定的地质层脱空，也会发生塌陷现象。而在临近既有高速公路桥梁施工时，塌陷可能直接引起老桥桩基的承载力或桩侧摩擦力降低，进而发生桥梁结构沉降、塌陷，导致交通中断、甚至引发安全事故。3.地面沉降。当塌陷面积过大时，将产生地面或临近高速公路老桥桩基的沉降。
        2 岩溶
        岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩石在地表径流和地下水流的溶蚀和机械破坏作用下形成的一种地貌，其主要表现形式为溶洞。溶洞按洞高可分为小型溶洞（洞高小于3m）、大型溶洞（洞高处于3-9m）、特大型溶洞（洞高大于9m）；按竖向分层可分为单层溶洞和多层溶洞（串珠状溶洞）。对桥梁桩基工程中的溶洞进行科学分类，总结不同类型溶洞的特征，对提出针对性的溶洞处理方法具有重要意义。
        3 复杂岩溶区高速公路桥梁桩基溶洞处理技术
        3.1 桩基地质勘探
        在复杂岩溶地区施工溶洞桩基前，必须通过地勘进行逐桩勘探，在桩基施工前充分了解桥梁各桩基所遇溶洞的详细情况等。根据地勘及施工经验，基本确定本桥溶洞较为发育，溶洞基本为全充填形式，极少部分半充填形式。各桩基下溶洞情况与原设计不太相符，溶洞的高度与设计不相符，且岩层变化与设计相差较大。而且，为更好地把握溶洞的形式，在进行逐桩补勘的前提下，施工单位与设计单位进行详勘，即在桩基周边按等边三角形进行溶洞周围探边，确定溶洞的范围。
        3.2 钻孔偏斜
        在复杂岩溶地区桩基现场施工中，发现有溶洞分布不均（或形状不规则），岩层裂隙、破碎、受到风化程度不同形成软硬不均、岩面倾斜，使钻头底部受力不均，容易出现钻孔偏移轴线造成偏斜现象，现场连接冲击钻头的钢丝绳有规律地向一侧摆动，此时应及时停止冲击，向钢丝绳摆动一侧往孔内抛填强度相当的片石，采用小冲程冲击方法，一次不成功，就采用多次；若5次以上仍纠偏不成功，就利用地质钻机密排钻孔或水下松动爆破，再用以上方法进行纠偏。
        3.3 桩基穿过溶洞的施工技术
        在复杂岩溶地区进行桥梁溶洞基桩施工的时候，是要用到钻孔桩施工技术的。在进行钻孔之前，专业人员要进行勘察，依据溶洞内部的情况，制定钻孔的措施。

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被击穿的位置是溶洞的顶板，由于大部分溶洞的硬度比较大，所以容易在施工的过程中出现卡钻的情况。为了避免此情况的出现，工作人员必须要提前制定计划，对钻机的操作进行控制，以保证其在不同的地方表现出不同的性能。比如，在钻机对溶洞顶板进行操作的时候，钻孔与溶洞顶板的距离应当在1m以内，同时，在操作的时候，钻机的使用速度与力度都要大幅度减弱，泥浆的比重也要加大，顶板就会很容易被击穿。在灌泥浆的时候，应灌注在护筒内部，工作人员也要时刻注意泥浆面的高度，及时发现泥浆的量并填充。当泥浆的面下降时，应注意，此时是进行调整的最佳时候，需要把钻头脱离顶板，并进行补充，达到规定的高度，填充的物质一般为片石黄泥。
        3.4 溶洞处理技术
        在复杂岩溶地区进行桥梁桩基施工时，常会根据现场实际情况和岩溶发育状况来确定合理经济的溶洞处理方法，常见方法有注浆法、黏土片石抛填法、钢护筒跟进法等。考虑到某些桥址施工区位于岩溶强发育地区，部分桩位处溶洞较大且呈串珠状分布，溶洞多为半填充状态，并且施工区地层上部覆盖层较厚，主要为粉质黏土，稳定性相对较好。因此，综合施工安全、施工质量和施工成本等因素确定采用“黏土片石回填+钢护筒跟进”的溶洞处理方案。黏土片石回填法是最常用的溶洞处理方法，即反复冲砸黏土片石，将回填物挤入溶洞，有效稳定孔壁，该方法可对半填充及无填充小型溶洞进行有效处理，并且施工方案简单、操作方便、费用低廉。黏土片石回填法具体施工步骤是在钻孔过程中若发生漏浆，则根据不同地质情况回填不同比例的黏土片石，然后再进行小冲程钻孔，直至溶洞被完全填充，不再漏浆。钢护筒跟进法适用于上部覆盖层较厚，且含单层或多层的大型空溶洞，采用该法可有效避免因桩基孔壁坍塌造成地面塌陷和不均匀下沉。
        3.5裂隙发育地区的桩基施工技术
        一般所说的裂隙发育区是岩石的缝隙处，在岩体中施工加入桩基的时候，应该关注缝隙宽度的大小，以避免缝隙持续增大，产生灌注漏浆的问题。首先，要增加泥浆的比重，也要加大泥浆中胶体所占的比例。同时工作人员也可以利用水泥、火碱等物料老提高泥浆的悬浮效果。这样就可以轻松的解决漏浆的问题。但是在使用了上述措施之后，还没办法正常的使用钻孔，那么就需要用到钢护筒来进行浆体的浇筑，这样可以完全堵住漏浆的缝隙，浆体本身的渗透与固体的强度等特性能够使岩石变得更加强。在操作完成之后，要对施工效果进行检查，来决定是否需要重新施工。
        3.6塌孔
        在复杂岩溶地区施工中遇到较大溶洞，其上部为松散砂质覆土（坡积土）等软弱层，溶腔内无填充物，钻至空腔时，出现漏浆面急剧下降现象，孔内软弱层失去平衡压力，孔壁坍塌，严重时地面出现塌陷，甚至造成钻孔设备倾斜、人、机坠入洞内等严重安全事故。此时，应先把设备移开，后用粘土回填基坑，并向孔中抛填片石，回填到地表标高，放置5天待地面稳定后重新放样，钻探时尽量采用小冲程，同时仔细观察泥浆情况。为预防突发此类事故，要根据地质钻探资料，把岩层以上软弱层范围，利用钢护筒围护，冲击时尽量采用小冲程，严禁一墩范围内多台钻机同时施工。出现塌孔埋钻事故时，若坍塌量较小，直接清孔后用吊机配合将钻头提出；若坍塌量较大时，采取下护筒至锤头，用空心锤清理锤头，吊机配合将钻头提出；若采取上述措施无法处理时，考虑直接将冲砸钻头，配合磁铁将铁屑吸出。
        4 结语
        因为溶洞的特殊性和复杂性，在高速公路桥梁桩基施工过程中常会出现各种施工事故，是有一定难度的，且会遇到很多问题，尤其是溶洞桩基的施工过程。施工人员应该保证在正常施工的同时，防止安全事故的发生，顺利的完成工作。
        参考文献：
        ［1］郭纯青，王莉，王洪涛.中国岩溶生态地质研究［J］.生态环境，2005（02）：275-281.
        ［2］贺鑫.桥梁桩基溶洞处理方法及其应用［J］.科技风，2012（21）：124+126.
        ［3］徐军.肇花高速公路北江特大桥岩溶区桩基施工技术［J］.公路，2018，63（05）：182-187.