复杂岩溶地区桥梁桩基施工技术
2016-10-08
1工程概况
洛湛铁路YH2标位于湖南省永州市内，南与广西毗邻，属典型的喀斯特地貌，溶洞及溶槽大部分被第四系地层覆盖，土层厚0～30m，岩溶大多属中等～强烈发育。管段内桥梁工程采用冲击钻孔桩基础，大部分地区岩溶比较发育，地质结构复杂，不可预见因素多，特别是DK60+681双中三线大桥位于冲沟谷地，桩基集中，设计桩长30～64m，桩基穿过多个溶洞串及地下暗河，施工过程中坍孔、卡钻、漏浆、翻冒清水、偏孔及混凝土流失现象极易发生，给施工带了很多困难。
2施工中常见问题
双中三线大桥采用冲击钻冲击成孔。其成孔原理与其他地质条件的钻孔桩是一致的，但由于岩溶地区的特殊性,成孔过程要困难的多,遇到的问题也特别多,主要体现在以下几方面。
2.1漏浆塌孔当钻进过程击穿溶洞顶板时,孔内泥浆突然下沉流失,这样孔外压力大于孔内压力,造成孔壁坍塌;也可能造成临近地面塌陷,危及施工安全。
2.2偏孔由于溶洞发育的无规则性,溶洞顶板或穿过溶洞后的底板岩面常为倾斜的,或在溶洞中有岩石探入,造成一空一实、一软一硬,常发生偏孔现象。处理偏孔的过程需较长时间,严重影响桩基施工的质量和进度。
2.3缩径常见于充填性溶洞,当溶洞内充填物为软～流塑状黏土时,容易发生缩孔现象。
2.4卡钻、掉钻在施钻过程中由于施工不当,在穿越顶板厚度时经常发生卡钻头,或由于严重失浆,孔内失去压力平衡,引起塌孔埋钻头等现象。
3钻孔中采用的技术措施
根据设计提供的地质勘察资料，并结初期施工时遇到的问题，针对不同的岩溶情况，主要采取了钻孔前的预注浆处理、回填片石和粘土进行二次钻孔、护筒跟进、爆破松动斜面岩层等技术措施。
3.1预注浆处理法对于填充或半填充溶洞，为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度（5MPa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，可采用注水泥粉煤灰浆的方法进行处理。通过注浆使溶洞中的砂、砾等土体经过渗透作用板结；溶洞中的稀土、亚粘土等土体经过劈裂、挤密作用得到加固，最后经过充填作用填满溶洞。
3.2回填片石和粘土进行二次钻孔①粘土片石抛填法适用于高度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。②当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部流失或部分，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1～2m。③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。④钢护筒必须穿透砂砾及卵石等透水层座落在不透水层上，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坍孔。
3.3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，可采取钢护筒跟进法施工。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，钢护简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。施工中为保证钢护筒顺利下沉，要求桩孔要竖直，无歪斜无缩颈。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，要用卷板机成型，钢护简要有一定的刚度，钢板厚以8～10cm为宜。
3.4爆破松动斜面岩层法双中三线大桥11号墩桩基在钻孔中遇到的倾斜岩层，冲击锤落下后吊绳明显偏向孔壁一侧，采用小冲程和填片石的方法均未取得较好的效果。后采用水下爆破松动斜面岩层，取出锤头，将炸药用塑料袋密封后捆绑在一块较大的片石下面，放入孔底起爆，再采用小冲程进行冲击钻孔，每爆破一次可进尺20～30cm。
4灌注混凝土过程中的问题与处理
溶洞区的孔桩灌注与其他地质条件没有区别,但对溶洞发育区由于成孔过程中溶洞是否完全充填,超灌混凝土量在施工时难以掌握。在以后遇到该类情况时采用以下两种方法有效的解决了这个问题:一方面不论溶洞大小,是否有充填,都回填片石;另一方面增加混凝土原材料的储备量，灌注完成后应静待一定时间,及时观测孔内泥浆变化情况,不要急于提升导管,发现异常,要及时补充混凝土,以防造成废桩。最后的导管埋深应适当深些,以确保发生异常时有补救措施。
参考文献
[1]刘红斌.加强市政改造工程中的旧管线保护[J].建筑安全,1999,(10).
[2]杨龙才,周顺华,孟晓红.软土地层挤土桩施工对地下管线的影响与保护[J].地下空间,2003,(04).
