罗阳高速高车河1号大桥钻孔桩的溶洞处理方法

罗阳高速高车河1号大桥钻孔桩的溶洞处理方法

罗磊

罗磊

北京华宏工程咨询有限公司；101113

接要：要保证溶洞处理的安全可靠，并且要降低施工成本就要充分的了解溶洞的分布规律以及相关的具体情况。在钻孔施工的过程中，其相应的处理技术与措施也是有所不同的。卡钻、斜孔还是埋钻这些事故都是可以进行预防的，因此要在施工的过程中能够做到防患于未然。

关键词：钻孔桩施工；溶洞处理；技术措施；

0工程概况

云浮至阳江高速公路罗定至阳春段高车河1号大桥，主线桥全长400m；单幅桥宽12.9m。该桥上部采用16×25m简支预应力砼小箱梁，下部采用柱式桥墩、肋式桥台、钻孔灌注桩基础，其中Ф150cm60根，Ф120cm16根，共76根。桥位地质属于第四纪沉积层覆盖之下，桥址区下卧基岩主要为灰岩，施工图地质调查曾发现有15个地质钻孔中有溶蚀空洞现象，但由于溶洞标高较低，规模较小，经综合考虑，在施工图设计中没有进行逐桩地质勘查，只是要求施工单位在桩基施工时加强监测，发现异常及时向有关单位汇报。

1原设计溶洞处理

本合同段K28+860.0高车河1号大桥、YK29+530.0高车河2号大桥右线、ZK29+530.0高车河2号大桥左线、YK32+040.5相思墩大桥右线、ZK32+047.5相思墩大桥左线、K28+500.0石主1号小桥、K28+597.0石主2号小桥存在溶洞，以下关于溶洞处理措施和施工工艺，以及图纸中提供的工程数量等供施工单位参考，施工单位也可以根据自身的技术装备和特点，选择其它可靠的处理措施和施工方案，但需征得业主和设计单位的同意。

1.1原设计处理方法

1、对于溶洞内为空洞、半充填或流塑状全充填时（溶洞高度≤4m），采用粘土和片石全填塞；溶洞内为软塑状全充填时，采用粘土和片石半填塞；溶洞内为硬塑状全充填时，不处理。

2、对于高度＞4m的单个溶洞，溶洞内空洞或半充填，采用钢护筒施工法；串珠状溶洞，溶洞间岩层厚度≤3m，可视为单个溶洞，单个溶洞总高度＞4m，且溶洞为空洞或半充填，采用钢护3、对于存在软弱覆盖层（粉砂、淤泥、卵石等）的地质，需要设置外层钢护筒，外层护筒须穿过软弱覆盖层以下2～3m或基岩顶面。

2实际施工问题：

在施工过程中，根据承包人反映，右8#-1号桥墩桩基钻孔至设计桩底标高-13.0m时，发现水位迅速下降9m，同时井壁少量坍塌，遇到溶洞的可能性很大。指挥部迅速组织有关人员，结合地质资料和实际施工情况，初步判定桩底有溶洞。为确保桥梁安全，决定对尚未施工的桩基逐桩进行地质补勘，补勘深度为设计桩底标高以下5～8m，如发现溶洞则穿越溶洞后钻进5～8m；对已浇筑完成且未进行地质钻探的桩基进行逐桩取芯，要求穿过桩尖不少于5m；分析补勘地质资料可知，在原设计施工图地质调查中存在的溶洞外，在其他未勘查的桩位也初见溶洞，溶洞发育较有规律，溶洞顶上的强风化灰岩厚度较大，而溶洞多发育在中风化灰岩中，最深溶洞顶标高-23.15m。溶洞多全充填，充填物为流塑－软塑状全风化泥质灰岩，少量充填强风化泥质灰岩。钻孔见最大溶洞高14.5m，钻孔线岩溶率最大57.9％，所布53孔中36孔发现溶洞，存在溶洞孔占勘探孔的67.9％。

根据补充地质勘探资料，并结合溶洞的不同类型和特点以及桩基础的实际施工情况，从技术、经济等方面进行综合比较分析，确定拟采用钢护筒施工、承台加桩、静压化学灌浆等方法进行溶洞处理。

3桩基溶洞处理方案

3.1方案A：静压化学灌浆

当溶洞内被填充物填满，或当溶洞为空洞或填充物不满且溶洞高度在3m以内时，应将相应设计桩基础加长，击穿溶洞后嵌入中风化灰岩1.5D（D为桩的直径，以下同）。钻孔桩施工前先进行预处理，采用静压化学灌浆法固结填充物或用此法填满溶洞，待固结体达到一定强度后再钻孔施工。本工程中10、14号桥墩桩基即采用了静压化学灌浆法进行处理。

3.1.1技术要求

溶洞预处理施工留在钻孔桩施工之前进行，即在桩基础施工过程中，在钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。溶洞预处理的目的是加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度(20MPa以上)，防止钻孔桩施工时发生泥浆流失、流砂及坍孔等，保障成孔及水下混凝土浇筑等一系列施工工序顺利完成。

1)由于溶洞埋藏较深，无法用爆破或填充混凝土等一般方法处理，故有效的处理方法是采用灌浆法。因溶洞不规则，故在众多的灌浆法中，选择了最有效和经济的静压化学灌浆法，同时兼用喷射灌浆，以加强填充物强度。

2)静压化学灌浆的加固特点是浆材可在几秒或几十秒内瞬间凝固，浆液灌注可控制在一定范围内且不流失，材料利用率高，较为经济。浆材结石率为100％，即1m3体积浆材可得1m3结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液通过渗透作用使砂和砾板结；对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体，浆液通过劈裂、挤密作用加固土体；对于无填充物和半填充溶洞的空间，浆液通过充填作用使溶洞填满。浆液经过渗透、挤密溶洞中的土体空隙，充填溶洞空间，在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失，同时提高溶洞中土体的承载力和抗剪力，形成挡土墙，防止坍孔。

3.2方案B：钢护筒施工法

当溶洞为多层溶洞且高度在3m以上时，如果桩基础在溶洞上面终孔（离溶洞一定距离)，溶洞贯通后，会引起溶洞上面岩层塌落，从而影响桩基础的受力，故应将相应设计桩基础加长，击穿溶洞后嵌入中风化泥质灰岩，拟用钢护筒施工法施工。外护筒置于强风化岩面上，护筒底部为岩层或者溶洞的顶部，再用内护筒跟进。本工程中8、9、11、12、15号桥墩桩基即采用了钢护筒施工法进行处理。

3.2.1技术要求

桩基采用钢护筒跟进施工，其目的是防止钻孔桩施工中遇到溶洞时，发生泥浆流失，孔内水位突然下降，从而引起坍孔等，保障成孔及水下混凝土浇筑等一系列施工工序顺利完成。

3.3方案C：承台加桩法

对于已浇筑完成的桩基础，取芯后，如发现桩底下存在大小不一的溶洞，为了确保桩基础安全，应采用加桩处理。本工程中4、6、7号桥墩桩基即采用了加桩法进行处理。

3.3.1技术要求

根据桩基取芯的资料和桩顶承载力，通过计算，确定加桩直径为120cm，采用扁担桩形式，加桩须穿过溶洞，嵌入中风化灰岩1.5D。承台形式根据设计单位出具的变更结构图纸进行施工。

4结语

通过对高车河1号大桥桩基础施工中的溶洞处理，得出以下结论：

1)根据溶洞的不同类型和桩基础的实际施工情况，用方案A、方案B、方案C进行分类处理，处理方法可靠，各项技术指标均能满足规范要求。

2)化学灌浆法对溶洞的预处理达到预期目的，有效防止了钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔现象，可保证成孔及水下水泥混凝土浇筑等工序顺利完成；钢护筒施工法只要对施工过程中各个环节(从确定内护筒长度、内径到沉放方法乃至内外护筒间空隙、内护筒与溶洞底部间空隙的处理)落实到位，便可顺利成孔；加桩方法则是对已经成桩但发现有溶洞情况的处理方法，简单易行。

3)施工过程中必须严格把好技术关，以保证工程质量与经济效益双赢。