淺談巖溶地質(zhì)橋梁樁基溶洞的處理措施
2016-11-21
近年來高速公路往山區(qū)方向延伸，橋梁工程所占比例較大，橋梁施工的規(guī)模也隨之增加。廣西多數(shù)地方屬于喀斯特地貌地區(qū)，巖溶比較發(fā)育，在橋梁樁基施工中遇到溶洞不可避免。本文結(jié)合百色至靖西高速公路BJ-A10合同段的多安大橋樁基施工中，通過遇到溶洞所采取的技術(shù)方法分析、實(shí)施與總結(jié)，最大程度地加快了樁基施工進(jìn)度；不但使施工質(zhì)量可靠，而且又能避免因樁基溶洞處理不妥導(dǎo)致的質(zhì)量事故和處理費(fèi)用的增加，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最佳效果。
1 工程概況
百靖高速公路BJ-A10合同段多安大橋位于百色市德保縣那甲鄉(xiāng)多安村，右幅18跨，橋長547 m，中心樁號(hào)為K41+560；左幅22跨，橋長667 m，中心樁號(hào)為ZK41+625，共有88根樁基。橋梁上部構(gòu)造采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)；下部構(gòu)造采用柱式墩，肋板臺(tái)，鉆孔樁基礎(chǔ)。多安大橋下構(gòu)樁基礎(chǔ)，其中有φ1.2 m樁8根，φ1.5 m樁4根，φ1.6 m樁52根，φ1.8 m樁24根。
2 設(shè)計(jì)工程地質(zhì)資料情況
該大橋橋址上覆蓋第四系沖洪積層和坡積層，下伏基巖為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺階灰?guī)r和粉砂巖；巖溶較為發(fā)育，巖溶垂直發(fā)育和順層發(fā)育；但設(shè)計(jì)顯示樁基地質(zhì)資料全橋只有8根遇到溶洞，而且溶洞規(guī)模小，鉆探資料顯示有遇到溶洞的樁基都只有一個(gè)小溶洞。
3 實(shí)際施工遇到的地質(zhì)情況
經(jīng)施工后發(fā)現(xiàn)，同時(shí)采用7臺(tái)鉆機(jī)施工的7根樁基，鉆孔入巖層后，全部遇到溶洞，而且施工過程中鉆孔擊穿溶洞漏漿的頻率非常高；經(jīng)初步判斷，為溶洞、溶槽裂隙所造成。從實(shí)際施工中揭露出設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)鉆探資料嚴(yán)重失真，設(shè)計(jì)工程地質(zhì)資料描述溶洞情況不切合實(shí)際。后將此一情況報(bào)監(jiān)理、業(yè)主單位，經(jīng)過設(shè)計(jì)單位重新進(jìn)行逐樁地質(zhì)鉆探的資料顯示：覆蓋層下的灰?guī)r層巖溶比較發(fā)育，該橋除了0#橋臺(tái)外，其他樁位地質(zhì)情況均不同程度遇到溶洞；且溶洞呈多層性、成串珠狀、溶洞間隔小（兩層溶洞間的巖層后最小的僅僅為30 cm），規(guī)模也比較大。
4 溶洞處理措施不當(dāng)給樁基成孔帶來的危害
鉆孔樁遇到溶洞地質(zhì)，在沖孔過程會(huì)不同程度的出現(xiàn)塌孔、埋錘、反復(fù)漏漿；甚至在成孔后放置了鋼筋籠，或混凝土灌注時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)塌孔、漏漿、混凝土流失等情況，結(jié)果導(dǎo)致出現(xiàn)斷樁，混凝土灌注無法進(jìn)行而告終；造成項(xiàng)目進(jìn)度遲緩，費(fèi)用增加，信譽(yù)受損。
5 大面積出現(xiàn)溶洞的原因分析
本合同段位于廣西百色市德保縣那甲鄉(xiāng)多安村，屬于喀斯特地貌。此地貌分布在我國的廣西、云南、貴州等地諸多，是典型的溶洞發(fā)育地區(qū)。然而，在施工前對多安大橋的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，附近有多處消水溶洞，地表水沿地面消水溶洞流入到地下河徑流而迅速消散，由于溶洞的形成主要原因是受石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的作用，因此，判斷出該橋在樁基施工時(shí)會(huì)遇到較大規(guī)模的溶洞。后經(jīng)逐樁地質(zhì)鉆探資料顯示得以驗(yàn)證。
6 處治方案
首次出現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)在沖孔過程發(fā)生漏漿、塌孔時(shí)，先對原設(shè)計(jì)圖紙的地質(zhì)情況進(jìn)行查明，提出重新對樁基地質(zhì)資料進(jìn)行補(bǔ)鉆，后經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主同意實(shí)施。項(xiàng)目部在補(bǔ)鉆的地質(zhì)資料得基礎(chǔ)上，對原樁基施工方案進(jìn)行了調(diào)整；采取延長鋼護(hù)筒，回填片石和土、添加水泥、減小沖程等施工技術(shù)處理措施預(yù)防樁基漏漿、孔壁坍塌，同一斷面反復(fù)漏漿的情況。
7 施工工藝及溶洞處理措施
7.1 鉆孔樁施工溶洞處置方法
鉆孔樁的施工流程：施工準(zhǔn)備―鉆機(jī)就位沖孔―鋼筋制作與吊裝―樁身水下混凝土灌注。
（1）施工準(zhǔn)備。測量放樣，整平鉆孔樁施工范圍內(nèi)的地面，寬度約150cm，以方便鉆機(jī)就位沖孔；備好直徑>10 cm設(shè)計(jì)樁徑，鋼板厚度>11 mm，每節(jié)長度1.5 m的鋼護(hù)筒；片石約60 m3；粘土約30 m3；水泥約10 t，稻草、破舊安全網(wǎng)等纖維物材料。落實(shí)好施工組織計(jì)劃和應(yīng)急處理小組人員。
（2）樁基沖孔。鉆機(jī)沿主軸方向進(jìn)行分隔樁沖孔，當(dāng)樁身混凝土終凝后方可進(jìn)行臨樁沖孔。
?。?）覆蓋層地質(zhì)不良，比較松散，樁孔容易塌方；根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整了施工方案，樁基施工前埋設(shè)的鋼護(hù)筒，從原來的方案要求的3 m，增長到5 m，作為孔頂支撐穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，減輕孔頂段對泥漿護(hù)壁的依賴；并且孔頂8 m范圍內(nèi)嚴(yán)格控制沖程不得大于0.5 m，其他覆蓋層段控制不得超過1.0 m，采取小沖程進(jìn)尺，鋼護(hù)筒支撐控制，便可形成入孔處0～5 m密實(shí)穩(wěn)定的護(hù)壁。
?。?）鉆探資料揭示溶洞不是很大的，可以通過小沖程擠壓粘土、片石混合料形成較密實(shí)穩(wěn)定的護(hù)壁。但回填土石比例對成孔十分重要，具體要根據(jù)溶洞的大小有所區(qū)別，小于1 m的土石比例可控制在3∶1；大于1 m小于2 m的土石比例控制在約3∶2；大于2 m的，土石比例控制在約1∶1，并要增添加水泥，水泥用量控制在每5 m3土石回填約添加1 t；回填的土石要摻合均勻。
?。?）在待回填的土石中預(yù)先摻拌稻草、破舊安全網(wǎng)等纖維物。增加一定的纖維物，土石摻合回填后，通過沖孔沖錘的擠壓，在溶洞處形成的護(hù)壁整體性比較好。
（6）調(diào)整回填后沖孔至孔頂補(bǔ)丟片石離孔底的高度，原是沖至判明孔頂開始丟片石，調(diào)整至離判明擊穿孔口頂以上3 m，每鉆進(jìn)50 cm補(bǔ)丟0.5～1.0 m3的片石。
?。?）片石的尺寸，原方案中用普通片石，沒有強(qiáng)調(diào)片石尺寸，現(xiàn)調(diào)整為控制回填片石尺寸，不得超過20 cm，而且要求有一定的開級(jí)配。
（8）根據(jù)施工記錄的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)沖程的大小對擠壓形成的護(hù)壁的密實(shí)性是十分重要的，沖程過大，形成護(hù)壁不夠密實(shí)，小沖程可以形成密實(shí)良好的護(hù)壁，但是沖程過小，施工進(jìn)度緩慢。選擇比較合適的沖程，根據(jù)實(shí)際調(diào)整沖程，由原來方案的1 m，減少至50 cm較為合理。
?。?）加強(qiáng)現(xiàn)場管理，嚴(yán)格按上述施工方案、措施、工藝實(shí)施，同時(shí)，做好鉆孔的過程檢查、記錄，并對每次處理溶洞的效果進(jìn)行總結(jié)與評價(jià)。
8 溶洞處理技術(shù)應(yīng)用效果
從2011年3月28日至2011年7月28日，4個(gè)月時(shí)間7臺(tái)套鉆孔機(jī)械，完成14根樁基，平均每臺(tái)鉆機(jī)每月完成0.5根。2011年8月，項(xiàng)目部采取上述樁基施工溶洞處理方案后，處治效果顯著，平均每臺(tái)鉆機(jī)功效提高到每月完成1.0根，在后續(xù)的樁基施工中遇到溶洞時(shí)能有效的預(yù)防塌孔、漏漿，成孔后反復(fù)漏漿的情況發(fā)生。
9 結(jié)語
通過對百靖高速公路BJ-A10合同段多安大橋樁基施工，可以看出溶洞處治的施工技術(shù)及工藝科學(xué)合理性，對樁基施工的進(jìn)度、質(zhì)量、成本控制起到關(guān)鍵性作用。當(dāng)橋梁地質(zhì)遇到喀斯特地貌石灰?guī)r地區(qū)溶洞發(fā)育較成熟時(shí)，可采取此方案來進(jìn)行鉆孔樁施工，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
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