岩溶区桥梁桩基础施工方法

    溶洞作为一种不良地质具有无规律性且难以直观察觉等特点，一直以来是基础设计及施工的难题。岩溶，又称喀斯特(Karst)，是一种不良地质现象。岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等)，受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。岩溶区，由于桥址下伏岩溶发育，基岩形态复杂，溶洞众多且具有一定的连通性，因此其基础施工，特别是桩基础施工过程中常遇到上覆地层坍塌、岩面突变、溶洞漏水漏浆等复杂问题，给岩溶区桥梁施工带来一定困难。因此，在施工过程中要认清施工所在地溶洞发育情况，并根据溶洞见洞率和溶洞的大小及填充物质的特征，采用不同的施工方法，十分重要。

    关键词：道路桥梁工程技术论文,岩溶区,桥梁基础施工,方法
 

    1岩溶地区主要工程地质特征

    ①由于受气温的影响，石灰岩表面在地表水及地下水强烈侵蚀作用下，普遍出现参差不平、犬牙交错的形态。起伏不平的基岩面，其高差一般为1m～5m，局部地段高差可达20m，给桩基施工带来了困难；

    ②基岩面下2m～15m范围内出现的溶洞称浅层溶洞。浅层溶洞内一般有充填物，充填物一般呈软塑～流塑状态。溶洞发育形态非常复杂，这类浅层溶洞直接影响到基岩上桩基的安全；

    ③在石灰岩溶洞地区的基岩表面，普遍分布一层厚薄不一的软土层，软土层一般呈软塑～流塑状态。其天然含水量大、承载力低、工程地质条件差，是引起上部结构不均匀沉降的主要因素；且其性质对地下水位的变化非常敏感，当地下水下降时，浮托力消减，土层固结变形，工程地质条件发生改变。

    2岩溶地基的处理

    由于施工场地岩溶较为发育。其大小、形状、埋深、填充状况以及对桩基施工的影响都不尽相同，因而应根据具体情况采取不同的处理措施，并在桩基础施工前进行预处理，力求达到安全、有效、经济的效果。

    ①对于不稳定的岩溶洞隙，可根据其大小、形态及埋深，采用清爆换填、浅层楔状填埋、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等方法。

    ②对于岩溶水的处理，应在查明季节性动态特征的基础上，采取宜疏勿堵的原则。

    ③未经有效处理的隐状土洞或地表塌陷及预计的塌陷影响范围内，不应作天然地基。对土洞和塌隙的工程处理应按其成因区别对待，并充分估计处理后的重发性。工程措施宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌、堵塞岩溶通道、通气降压等方法，同时应采用梁板跨越。对重要建筑物，应采用桩(墩)基。

    ④应注意工程活动改变和堵截山麓斜坡地段地下水排泄通道，造成较大动水压力对建筑物基坑底板、地坪及道路等正常使用的不良影响，注意泄水、涌水对环境的污染。

    3岩溶地质桥梁桩基施工的主要方法

    3.1钢护筒跟进法

    ①在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取片石粘土回填，灌注混凝土仍然无法成孔时，可采取钢护筒跟迸法施工。这种方法就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。

    ②当采用泥石筑壁法冲孔已穿过多个溶洞，并且均已造壁成功，在继续冲孔时，上面已形成的泥石护壁突然坍塌并且漏水，这时已无法再进行泥石护壁，可以将钢护筒跟进到塌孔处堵漏，漏几个溶洞，就跟几个溶洞。

    ③在垂向溶洞较多，桩基较长，钢护筒跟进很困难，钢护筒不能一层跟进到底时，可先下一层大护筒跟进，这个护筒的直径应大于桩径20cm左右。当大护筒不能下沉，下面的溶洞又无法处理时，需再下一层护筒跟进。在施工中应尽量避免双层或多层护筒跟进。

    3.2粘土片石回填法

    粘土片石回填法适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，优点是方便、快捷、节省费用。当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土(按1：1体积比)回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1m～2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应反复回填、冲击，直至形成泥石护壁不再漏浆为止。钢护筒必须穿透砂砾及卵石等透水层坐落在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止溶洞漏水，孔内水头急剧下降而造成塌孔。

    3.3钢护筒与回填片石相结合法

    为了防止击穿溶洞时泥浆面下降严重造成孔内压力不足而坍孔，根据地质超前钻探结果，确定护筒埋入深度，护筒应埋至风化岩面；冲至溶洞顶约1m减小冲程，冲程在50cm-100cm左右，小冲程大频率方法逐渐把溶洞击穿；在击穿溶洞前派专人负责观察孔内泥浆面变化，一旦发现泥浆突然下降，就马上补充水源和泥浆并提上冲锤防止埋锤。然后根据溶洞大小按1：1的片石和粘土同时投放整包的水泥，进行冲砸堵漏，反复冲击方法将洞内冲砸密实，在冲砸过程中适当加大泥浆比重使护壁牢固，当泥浆面稳定后方可按正常冲孔，如此反复穿越溶洞。

    4工程实例

    4.1工程概况

    某大桥桥长约710m，桥梁下部结构采用桩基础，柱式桥墩，上部结构采用25m、30m、40m跨径的装配式预应力混凝土简支T梁。其中11—1号桩桩径1500mm，原桩底标高为-25.000m，根据地质超前钻孔资料，桩底标高必需调整为穿过溶洞嵌入微风化4.0m，11-1号桩施工范围内存在形态各异的小型溶洞及较厚的石膏层，必需采取有效措施进行处理。

    4.2地质情况

    根据超前钻勘察资料反映，11-1号桩位中从上到下的地层情况如下：亚粘土层一强风化盐溶角砾岩层一强风化石膏层一弱风化灰岩层。存在两层溶洞，地面标高为2.0m，第一层位于现状地面下10m，洞高约lm；第二层溶洞位于现状地面下20.5～22.0m，洞高为1.0～1.5m。

    4.3施工方法

    根据11-1号桩基超前钻孔的资料可知，溶洞以上的强风化盐溶角砾层厚度较厚。由此可以判断，只要在施工过程中将钢护筒穿透土层部分，在桩基冲孔的过程中就能够具有足够的安全性，正常情况下在11-1号桩基的施工过程中就不会发生坍塌事故。同时，在桩基施工时需要使用钢护筒来进行防护，以防止塌孔，钢护简筒壁的厚度为12mm，护筒内径为1700mm，总长度约为13m，护筒应打入至弱风化灰岩岩层的顶面。冲至溶洞顶约1m减小冲程，冲程在50cm～100cm左右，小冲程大频率方法逐渐把溶洞击穿。当击穿溶洞发现泥浆面突然下降较多时，马上补泥浆并抛填片石和粘土(比例约1：1)，然后进行冲砸堵漏，反复冲击方法将洞内冲砸密实，在冲砸过程中适当加大泥浆比重使护壁牢固，冲击过程中发现漏浆时，继续回填1：1的片石和粘土，然后冲击，如此反复穿过溶洞，直至终孔。进入石膏层后，根据泥浆的浓度和进尺的快慢，由于石膏被冲碎后，与原来的泥浆形成混合体，加大了泥浆的稠度，从而造成粘锤和每天的进尺缓慢，这是就可以根据实际情况，适当的调整泥浆的浓度和加入一定的片石或卵石在孔内，这样可以在一定的程度上加快冲孔的进度。其它工序按常规施工。经统计桩长约49m，采用钢护筒跟进，用片石和粘土多次回填，最后成孔灌注砼，验桩后为I类桩，处理后果良好。

    5结束语

    总之，在处理溶洞时应根据实际地质情况，综合考虑各种因素，选用安全、经济、合理有效的施工处理方法，以保证工程质量和施工安全，缩短工期、降低工程造价。