溶洞区桥梁桩基处理技术的应用研究

溶洞区桥梁桩基处理技术的应用研究

李飞1刘朋2

李飞1刘朋2

（1.威海市公路勘察设计院，264200）

（2.烟台市方正公路工程监理咨询有限公司，山东，烟台，264000）

【摘要】桩基础具有承载力高、沉降量小、施工工艺成熟等优势，应用于国内市政、桥梁、地基处理等各个领域。本文依托山东威海溶洞区桥梁桩基成功处理的实际工程案例，全面系统的研究溶洞区桥梁桩基施工过程中存在的问题，深入分析桥梁溶洞桩基施工中的处理技术，提出溶洞区桥梁桩基处理的主要方法与原则，研究结果为国内相关领域类似工程提供实践经验与理论参考。

【关键词】溶洞区；桥梁；桩基础

1．引言

我国不同区域的地质情况相对复杂，山区或沿海地区较易遇到溶洞的存在，为桥梁桩基础施工带来了较多的问题与挑战。岩溶发育地区，桩基础施工前须进行一桩一孔的施工勘察，查明桩基础地下地质情况，施工过程中须采取有效的预防措施，采取科学的桩基础施工技术，以保证实际工程中溶洞地区桥梁桩基础的施工质量。本文依托山东威海溶洞区桥梁桩基成功处理的实际工程案例，以溶洞区桥梁桩基施工过程中存在的问题为出发点，研究桥梁溶洞桩基施工中的处理技术，提出溶洞区桥梁桩基处理的主要方法与原则，研究结果为国内相关领域类似工程提供设计与施工经验。

2．溶洞区桥梁桩基施工过程中存在问题

本工程溶洞区桥梁桩基施工位于山东威海，地层土层情况主要分布为素填土、粘土、花岗岩三大层。其中花岗岩部位岩溶发育，其主要特点为溶洞成串状形成，整个施工区域存在两个较大的溶洞区，之间仅存在0.4米的中风化花岗岩相隔，施工区域地下水较为丰富，溶洞为粘土半充填，溶洞较大，成串状分布，埋深较大，实际处理较为困难。桩基施工过程中须穿过覆粘土层厚达22米左右，实际桩基施工中，若处理不好，将可能在溶洞层出现泥浆水土流失，易出现孔壁坍塌、施工桩位偏斜以及地面塌陷等情况，同时混凝土浇筑施工过程中可能挤破孔壁而使砼流入溶洞，造成大量混凝土的浪费，增加工程造价，甚至影响工程施工的质量。

3．桥梁溶洞桩基施工中处理的主要技术措施

结合施工本工程施工场地的具体实际情况，本工程施工方案选择为（1）桩基础施工前对溶洞地区采取预防措施。施工过程中因周边地质资料判断施工区域可能存在溶洞，故在桩基施工前对桩基地下地质情况进行超前钻，以确定地下是否存在溶洞以及溶洞的规模、大小、地下水分布情况、充填物及充填情况，确定溶洞的准确位置。（2）为保证溶洞区域桥梁桩基的顺利施工，在桩基施工钻孔前采取帷幕注浆进行预处理，通过高压旋喷注浆使得填充物与流沙固结达到一定强度后进行桩基施工。由于该区域的溶洞较大且埋深较深，为保证桩基施工的顺利进行，施工前在设计的桩孔外围6m范围内进行注浆帷幕施工，其注浆孔成梅花形布置，环绕设计桩孔位置，施工时采用隔孔注浆。（3）因实际地质情况地下水较为丰富，且溶洞较大，成串状，孔深达到60米以上，在注浆过程中若采取一次性钻孔至底部，钻孔难度较大且注浆过程存在风险，故本工程采用分段从上至下进行注浆施工，以保证实际注浆效果。注浆过程的主要工艺流程为清理场地工作面—安设注浆钻机—施工开孔—埋设井口套管—安装水泥浆搅拌站—布置注浆管—压浆—固结等主要工艺流程。（4）施工工程中尽管采取了帷幕注浆的处理方法，但根据场地实际情况，其溶洞大、溶洞距离较小、含水量大、充填物为可塑-流塑状粘土，其加固强度与加固效果有限，桩基施工过程中，因施工孔壁距离溶洞较近，在混凝土灌注过程中可能因为压力过大冲破孔壁，导致混凝土漏失塌孔等事故，为保证施工过程中混凝土的顺利浇筑，本工程采用在桩基成孔后下设钢套筒进行二次处理，为保证工程质量及整个施工过程的安全、稳定。下设钢套筒的主要施工工艺流程为钻孔施工-护筒吊装-钢护筒下设-振动锤振动-吊装焊接下一套筒-振动锤振动-达到设计标高。本工程实际施工过程中，依据场地实际地质情况，桥梁溶洞桩基施工中处理的主要技术措施为采取了帷幕注浆结合下设钢套筒的主要施工措施，以保证整个施工过程中施工安全与施工质量。

4．溶洞区桥梁桩基处理的主要方法与原则

本工程按照上述施工方案对现场溶洞进行的成功处理，为相邻区域、类似地质情况的工程提供了处理经验，但在实际处理过程中，要特别重视桩基施工前强化地质钻探的重要性，要全面、清晰的了解桩基础施工地下地质的全面情况，包括地下水情况、溶洞规模及准确位置、溶洞的充填情况、溶洞充填物的状态，对施工后可能出现的实际情况进行相应的预测，根据场地实际情况研究切实可行的施工方案。同时，本工程实际处理措施中要特别注意施工钢套筒过程中钢套筒与岩面的接触严密性，一旦下设钢套筒与岩面接触不密实，可能造成溶洞位置流沙、护筒倾斜等情况，影响施工质量甚至可导致工程事故。实际施工过程中，采用帷幕注浆的施工工艺对深部注浆效果如何，有必要根据实际情况进行验证，同时采用数值模拟等相关辅助措施进行有效的验证、分析。

5．结语

本文以山东威海溶洞区桥梁桩基础实际工程为依托，结合现场施工实际问题的特殊性进行相关的研究。工程施工过程中，因溶洞规模、大小的难以确定性、地下地质情况的复杂性、不可预见性、施工过程比较危险，整个施工过程中要高度重视施工前对桩基础各个桩位超前钻施工勘察的重要性，要全面了解地下地质情况，争取对施工效果进行有效的预测分析；同时，施工过程中需要依据场地实际情况，全面分析地下水、溶洞位置及桩基础施工工艺等多重因素确定相应的施工方案，保证施工过程工程造价合理，同时确保整个施工过程的工程质量与工程安全。本文针对实际工程溶洞区桥梁桩基施工过程中存在的问题，提出切实可行的技术方案能够为相邻区域、类似工程提供相应的设计依据与实际经验，但施工过程应根据场地实际情况，研究切实可行的施工方案。

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