岩溶发育地区桩基溶洞处理施工技术

摘 要：本文以安徽省北沿江高速巢无段裕溪河矮塔斜拉桥工程项目为例，介绍了岩溶发育地区溶洞处理的常用方法，并结合不同墩位的岩溶特征，对具体实施方案进行比选，所采用的小型溶洞回填穿越法及大型串通溶洞注浆法，均取得了良好的效果，保证了桩基施工质量。

关键词：岩溶发育；串通溶洞；裂隙发育；溶洞处理

1 前言

桩基施工时遇到岩溶发育地区，如果不能采取有效方案，很可能对桩基施工带来困难，并无法保证桩基质量。因此，在岩溶发育地区桩基穿越溶洞时，结合现场实际情况采取有效的施工方案是施工的难点与重点。

2 工程概况

2.1 设计概况

跨裕溪河主桥采用预应力混凝土矮塔斜拉桥，2#、3#主墩承台下布置Ф2.75m桩基8根，桩长56.8m～75m。1#、4#过渡墩承台下布置Ф1.7m桩基10根，桩长42m～50m。主墩为水中墩，桩基采用搭设钻孔钢平台施工方法，过渡墩为陆上桩，为方便溶洞处理，均采用冲击钻机施工。

2.2 工程地质情况

桥位处发育F3、F4、F9断层，受断层影响，灰岩、角砾岩及岩溶、裂隙发育，岩体有不同程度破碎，地质钻探所达范围内，土层第①层为填筑土，②～⑦层为第四系全新统冲击层，第⑧层为第四系上更新统冲洪积层，下伏基岩由三叠系下统南陵湖组灰岩、炭质灰岩、角砾岩，二叠系下统栖霞组灰岩、炭质灰岩，泥盆系上统五通组砂岩，石炭系灰岩组成。

3 各墩位溶洞情况分析及方案比选

3.1常用的溶洞处理方法

溶洞处理的常见方法有回填穿越法、钢护筒跟进法、注浆法。

（1）回填穿越法。当溶洞壁较完整，相对独立，无水流或少量水流，适合回填穿越法。回填法对溶洞的处理时应先处理上边溶洞，一次往下进行处理，常用的回填材料有片石黄土、碎石、混凝土等。具体步骤为钻孔，回填，夯实，直至溶洞完全填充。

（2）钢护筒跟进法。在桩基钻进过程中当出现漏浆、护筒下沉、护筒偏斜均可采用钢护筒跟进法。在护筒跟进时可以根据不同的地质条件确定护筒的跟进长度。

（3）注浆法。当溶洞岩层有破碎带、裂缝，或者溶洞内充盈流塑状物体，宜使用注浆法。注浆法对溶洞的处理按照先方后上方的处理顺序。具体操作时先采用注浆管插入溶洞下部，并设置排气管，对注浆管注浆时以不再下降为合格。注浆完成后，待溶洞完全填充且强度达到后进行取芯验证，合格后再进行桩基的施工。

3.2 各墩位溶洞地质情况分析及方案比选

由于工期紧迫，部分墩位采取了边勘探边施工的方法，结合1#、4#过渡墩及2#、3#主墩溶洞地质情况及施工过程情况，对处理方案进行深入分析并优化。

（1）各墩位溶洞处理方案拟定及比选。结合上述地质情况及桩基施工情况分析，对处理方案进行比选分析。

①1#过渡墩。溶洞高度不大，采用回填穿越法，回填材料采用块石、黄土，考虑到裂隙的强发育，掺入袋装水泥，具体方法为：

当钻机钻进过程中穿过破碎带出现漏浆时，反复投入黄土和块石，采用小冲程钻进，利用冲击钻钻头冲击将黄土和块石填充进溶洞和岩溶裂缝中，并掺入水泥以增大孔壁的自稳能力、填堵裂隙。

②3#主墩。3#主墩为水中桩，采用钻孔钢平台施工，施工过程中已出现塌孔、钢护筒轻微下沉现象，为避免后续桩基施工出现漏浆及大范围塌孔，保证平台的稳定性，首先将现有钢护筒接长跟进至持力层，确保软土层不塌孔。

③2#主墩及4#过渡墩。2#主墩同样为水中墩，先将钢护筒跟进至持力层。2#、4#墩溶洞高度较大，且相互串通，4#墩存在承压水，对于此类溶洞的处理，具体比选如表1所示。

綜合以上分析，2#、4#墩采用注浆法进行溶洞处理。

3.3 溶洞注浆处理方案

（1）施工方法。注浆方案其作用是在岩溶发育区域根据地质勘探结果对桩基范围内溶洞进行预注浆处理，对存在的溶洞提前填充，使溶洞密实，防止钻进过程中桩孔与溶洞、裂隙相连，造成孔位坍塌，并对不同土体形成阻隔，间隔了上层滞水与岩溶水的联系。

为控制注浆浆液方量，以减小施工成本，本项目采用双液注浆、单液注浆相结合的方法，具体为：注浆浆液中掺入水玻璃，以加快浆液初凝时间，控制浆液注入后流动范围，以达到控制注浆量的目的。注浆方式为双液注浆与单液注浆相结合的方式，双液注浆即采用双管路将水泥浆与水玻璃同步注入孔内，单液注浆即在水泥浆中直接掺入少量水玻璃单管注入。

（2）注浆孔位布置。对于2#墩，主要针对2a-3、2a-4、2b-3、2b-4四根桩区域进行注浆处理，共布置25个注浆孔，为充分提高浆液的利用率，降低注浆用量，先在四根桩外围布置17个帷幕注浆孔，采用双液方式进行帷幕注浆，根据情况分布8个普通注浆孔，其余孔进行单液注浆完成，16、18、19#孔兼作注浆检查孔。

对于4#墩，由于工期压力并不大，只对4a-3、4b-3溶洞最大处进行注浆填充处理，并辐射其它相邻桩位。共布置7个注浆孔，呈三角形布置，补堪时4b-3掉钻严重可判定无填充或充填物很少，为节约成本，4b-3桩边设置15cm的压浆孔，钻孔完成后填入粗骨料填充。先施工1#-6#孔，采用单液注浆方式，10#孔在骨料填充完成后采用双液注浆方式。

（3）注浆工艺流程。①注浆工艺流程：布置注浆孔→放点→钻机就位→钻进成孔→注浆管安装→分层注浆→结束移孔。②钻孔：钻孔型号为XY-150 型地质钻机，钻孔直径75mm，采用108mm套管钻进，采用泥浆护壁、回转钻进、全孔段无芯的钻进方法，钻进至设计孔注浆深度（即进入底层溶洞底板完整基岩1.5m）。钻孔完成后安装袖阀管及止浆环，注入固管止浆料，完成注浆前封孔[4]。③浆液配比：结合施工经验和现场的实际情况初步拟定12组配合比，对每种配合比进行试验，记录施工时的初凝时间、流动范围、比重等参数，经过试验，选取初凝时间在3-5min、流动范围在5-7m的配合比作为施工时的现场配合比。通过反复验证得出结论选用以下配合比：

单液注浆：水泥：水：水玻璃=1：0.5：0.2；

双液注浆：A液：B液=（水泥：水）：水玻璃=（1：0.5）：0.45；

注浆浆液材料为：PO42.5普硅水泥，波美度40度水玻璃。

④注浆：采用先下后上的分层注浆方法，每层注浆高度30cm，达到2MPa控制压力后即采用拔管机将注浆管上拔高度30cm。

4 结束语

本工程所采用的回填穿越法及注浆法均取得良好的效果。小型溶洞回填块石、黄土的同时掺加袋装水泥，对裂隙 的填充具有良好的作用，漏浆发生次数大大减小。大型贯通溶洞在注浆后进行成孔施工时，未出现严重漏浆现象，大大提高了成孔效率，相比多层护筒跟进的方案，施工成本大大节约。目前裕溪河矮塔斜拉桥桩基已全部施工完成，经过桩基检测，所有岩溶区桩基均为Ⅰ类桩，达到了预期的效果。

参考文献：

[1] 石振明.岩溶地区桩基施工溶洞处理技术—以吉安永和大桥桩基施工为例[J].工程地质学报，2015（23）：1161～1162.

[2]张琨.城市桥梁桩基穿越溶洞预注浆施工技术[J].施工技术，2011（1）：78.

[3]孙增奎.灰岩溶洞区桩基处理实例[J].岩土工程技术，2007（1）：41.

[4]韩永红.基于大型溶洞桩基袖阀管注浆处治技术研究[J].桥隧工程，2015（7）：162.

推荐访问:岩溶 桩基 溶洞 发育 施工技术