高速铁路桥梁桩基岩溶处理措施研究 王飞

发表时间:2021/7/9   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:王飞
[导读] 摘要:所谓岩溶,它在国际上被统称为喀斯特,其所指的是一种可溶性的岩石在经过地表水以及地下水等化学溶蚀之后,并且在机械侵蚀与崩塌作为辅助地质应力作业之下所形成的特殊自然现象。
        中铁一局集团陕西华营工程建设监理有限公司  陕西西安  710054
        摘要:所谓岩溶,它在国际上被统称为喀斯特,其所指的是一种可溶性的岩石在经过地表水以及地下水等化学溶蚀之后,并且在机械侵蚀与崩塌作为辅助地质应力作业之下所形成的特殊自然现象。对于岩溶而言,其形态类型较为多样,常见的包括溶沟、漏斗与石芽和落水等诸多类别。而溶洞则是因地下水按岩石原有裂缝进一步溶蚀扩大所形成洞穴,其本质上是因为石灰岩区域受到地下水长时间溶蚀之后产生的结果。而由于社会快速发展,在高速铁路桥梁桩基施工过程中对岩溶进行有效处理具有十分重要的现实意义。为此,本篇文章便对我国高速铁路桥梁桩基岩溶处理措施进行了研究,希望借此能够为相关人员提供一定帮助。
        关键词:处理措施;高速铁路;岩溶;桥梁桩基
        引言:
        溶洞是高速铁路项目特别是桥梁桩基施工过程中经常出现的一个问题,针对于溶洞具体情况往往需要采取对应的处理模式,一旦在处理过程中出现失误或者处理不当便可能会造成极大的经济及社会损失。所以,当桥梁桩基施工过程中对岩溶进行处理时,一定要按照溶洞大小实际情况、是否存在填充物等进行处理,通过具有一定针对性的处理手段来保证整体施工质量,最大程度避免安全问题出现。
        一、工程概况
        新建安庆至九江铁路位于江西省九江市境内,从北至南穿越九江市城西港区、城门乡、赛城湖管理区、狮子镇、沙河街镇、沙河开发区;安九铁路正线长度13.887km,施工里程为DK317+831.055~DK331+718.155,桥梁16.489Km/2座。其中桩基3986根、承台373个、墩台身373个;30m及以上高墩92个(最高53.5m);水中墩144个;连续梁及特殊结构8处;主跨100m以上连续梁4联;地质情况复杂,多为岩溶较发育地段,多处串珠状溶洞。
        二、高速铁路桥梁桩基岩溶具体处理策略
        1.钻孔要求
        首先位于岩溶上方位置的地层可以通过钻孔钻,在施工至岩面处时因为各种条件影响所以需要将原本的钻孔方案替换成冲钻法成孔这一方案。其次当对溶洞以及溶沟等位置开展施工作业,一定要采取抛边石和碎石夹土以及冲击作业同时进行的施工模式,通过这种方式来保证能够形成一个均匀的作业基面强度,最大程度预防形成孔斜和卡钻不良情况。再次当穿越溶洞的过程中,一定要实现地质资料与桩基二者完美结合,特别是钻孔施工进行到距离溶洞顶板1m左右时,一定要提高泥浆比重,并且适当降低冲钻的实际速度,并且让钻机冲程适当减小,从而把溶洞的顶板逐渐击穿,而且也可以预防一锤穿顶之后发生卡钻等现象。最后当钻进时,钻孔桩斜岩处理方式是当前一个施工重点以及难点,而且这也直接影响着孔桩整体施工进度,所以针对于具体的斜岩需要采用对应的处理手段。当进行钻进时,倘若偏孔偏小则可以采取及时回填块大且质地坚硬的片石之后在开始冲进,另外还需要降低每一次提锤的实际高度以及钻进频率,一般情况下提锤高度不应超过0.4到0.6m,等到偏孔修正之后便可按照正常状态进行钻进。
        2.岩溶处理措施
        (1)无填充物类溶洞
        当进行钻进施工作业时,在溶洞顶板凿穿过程之中,位于孔内的水头水产生下降,此时空外水压便会为孔壁带去一定压力从而导致塌孔问题出现。如果想要避免此类现象出现,则需要预埋护筒,当钻孔时及时跟进处理,通常采用6到8mm钢板经过卷制之后制成护筒,并且由振动锤科学处理之后振入,保证护筒脚能够嵌入至岩层内30cm处。
        (2)有填充物类溶洞
        想要处理填充物存在的溶洞,需要分以下两种情况。其一是如果填充物类型较好,那么这是便无需采取额外处理措施,可以直接采取钻进施工。

其二则是填充物不可忽视例如流塑型粘土等物质,这是一定要先通过抛片石或者粘土来填充溶洞,完成填充工作之后再进行后续作业。在对溶洞进行填充处理时,钻头跑偏问题极易出现,所以成孔整体难度较高,这是便可以先向孔内填充一些粘土以及填片石,带稳定之后进行后续钻进工作。如果在采取抛片石反复填充处理以后效果并不理想或者效果极其微小,此时工作人员便可以考虑更换施工方案,通过超前灌注这一施工技术替换原本的方案,通过该技术让桩基垂直度满足相关施工要求。
        (3)小型溶洞及小裂缝、溶沟
        与前者不同,在处理小型溶洞及小裂缝和溶沟时大多需要借助以下方式来提升泥浆质量以及整体密度,例如投加水泥或者是投加粘土等。除此之外,还需要利用冲击来使得装侧面产生一个对应的围护墙,以此防止泥浆火过度流失,最大程度保证孔内泥浆位于合理高度处,进而确保冲钻工作顺利实施。
        3.爆破纠偏
        首先是药包贴壁形式的爆破。如果达不到爆破基本条件时,当测量得到钻孔偏斜的深度位置以及部位以后,可以将定向聚能爆破筒放置在需要进行纠偏处理的位置,向孔内进行填土等到爆破筒被完全覆盖且厚度在1到2m之后便可以进行爆破处理。
        其次则是对孔壁钻孔进行的纠偏。倘若钻孔孔壁具有良好稳定性,塌孔问题出现概率较低并且偏斜处的孔位相对较浅,那么便可以先抽出孔内浆液至需要做纠偏的区域,通过风钻钻出需要的钻孔,然后向钻孔内装填适量炸药并开始爆破作业。
        4.其余辅助性岩溶处理工艺
        (1)混凝土预灌注
        如果溶洞内部空腔的高度过大(例如超过3m),那么便需要通过地质钻机对桩位中心处钻约130的孔,以该空口为基础将混凝土灌注至其内部。另外也可以先通过冲钻机将溶洞空腔进行钻穿,然后在进行导管下设处理并进行混凝土的灌注作业。
        (2)预回填注浆
        如果溶洞之中空腔的高度偏大时(例如位于1.5m到3.0m区间内),则可以借助地质钻机等装置于桩位中心处进行钻孔作业,然后进行浓水泥浆以及水泥砂浆的灌注(低压或者无压)。
        在进行预回填注浆时需要把空腔灌注饱满且浆液适量流失当作原则。对于具有良好连通性的溶洞以及灌注扩散区域较大的位置,则可以采取降压、间歇性灌注以及限流等手段,而且针对实际情况还可以添加水玻璃等其它速凝剂,在必要情况下也可借助膏状浆液对扩散范围进行科学控制。
        结束语:
        总而言之,作为一种具有不利影响的地质现象,岩溶对于高速铁路桥梁桩基施工质量有着直接影响,设计人员一定要给予其高度重视。当开展岩溶处理工作时,一定要将具体资料当作依据,针对不同溶洞采取对应的处理措施。例如溶洞发育规模偏小时仅需进行简单处理便可有效解决,从而避免了大量混凝土的使用,有效降低了工程成本。而倘若岩溶底层出现钻孔偏斜问题的频率偏高,那么便可以通过爆破等手段进行处理,以此来实现有效纠偏的目的。具体情况具体分析是岩溶处理的一项基本原则,只有遵循这一原则展开施工作业才可能让我国高速铁路桥梁桩基施工质量得到显著提升,从而给人们出行提供有力保障。
        参考文献:
        [1]李垚垚. 高速铁路桥梁岩溶地基处理技术及注意事项相关探讨[J]. 房地产导刊:中, 2014, (10):P.158.
        [2]李强, 秦余顺. 中老铁路桥梁桩基岩溶处理施工技术研究[J]. 中国岩溶, 2019, 038(4):607-611.
        [3]张凯, 马建林, 罗朝洋,等. 岩溶地区高速铁路桥梁桩基后注浆承载特性研究[J]. 铁道建筑, 2018, 058(8):30-33.
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