桥梁桩基施工中溶洞处理方法.doc

桥梁桩基施工中溶洞处理方法桥梁桩基础施工中遇到溶洞的情况并不少见作为地下隐蔽工程给施工带来很大困难如处理方法不当往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生甚至威胁桥梁运营安全。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等采取稳妥的措施保证施工的顺利进行十分重要。京珠高速公路粤境南段大镇至广州太和段全长122.34km路基宽3315m许多桥梁均通过岩溶区。其中第19标段处于南岭中南段地质构造上属于华南褶皱带的一部分区域地质构造轮廓主要有NE向及EW向构造带。3座立交桥桩基设计为嵌岩桩均处于石灰岩地区。设计地质资料显示有少量小溶洞但在施工中发现地质资料不准确。通过地质补钻揭示溶洞发育洞内漏水分布复杂最大洞高约5m溶洞层数多达5层。钻孔施工过程中发生过漏浆、地面塌陷等事故增加难度且影响进度。工程勘察对溶洞区桩基施工前一般采用物探或其它如电磁波层析CT探测等方法探明溶洞的具体情况。因此在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较大后选择逐桩超前钻探并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m确保桥梁的安全可靠性。以对广和大桥主桥基础溶洞处理为例：广和大桥位于广州市白云区石井镇鸦岗村的白坭河水道上大桥全长791m桥宽36m最大跨径120m。其基础采用钻孔灌注桩其中：φ150cm64根φ200cm44根共108根。施工总工期22个月。本桥位地质属于第四纪沉积层覆盖之下基岩主要为石灰统壶天灰岩。这些石灰纪地层沉积成岩以后经历了漫长的地质年代和多次构造运动形成北东向褶皱并有大致平行于褶皱轴向的纵断层和大致与之垂直的横断面层。后来经历了侵蚀和剥蚀作用并在地下水的化学和机械作用下形成一系列岩溶地貌最后在第四纪全新世珠江三角洲最后一次海侵中形成以冲积相为主的第四纪松软沉积层。从地质资料分析溶洞分布较广。主桥位溶洞分布广而多。在桥位方案论证中第一方案28个钻孔有12个发现了溶洞；第二方案28个钻孔有17个发现溶洞；第三方案28个钻孔有11个发现溶洞最大的溶洞约16m。溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类：按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类；按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。根据上述地质条件从技术、经济等方面经过比较选择了静压化学灌浆法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞取得预期的效果推介如下。1主桥桩基对溶洞的处理：主桥桩基精确放样后在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻必要时增加钻位。根据超前钻的结果确定护筒的打入深度。有溶洞的桩位护筒沉至风化岩层置于强风化岩面上这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层置于砂砾质亚粘土层至少2m深。根据溶洞的不同类型最后决定兼用两种不同的施工方案。图1布孔平面及剖面示意方案a当溶洞内有填充物填满或有流砂的或当溶洞为空洞或填充物不满（水洞）且深度在3m以内的在钻孔桩施工前先进行预处理采用静压化学灌浆法固填充物和流砂或用此法填满溶洞在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。方案b当溶洞为空洞且深度在3m以上的拟用套内护筒法施工即用内护筒穿过溶洞的施工方案。2方案：a方案b施工方法2．1方案a（静压化学灌浆法）施工方法2．1．1技术要求溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度（20mpa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保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工在钻孔桩施工之前进行相当于在桩基础施工过程中于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序与桩基施工的各工序一起形成流水作业。2．1．2施工方案（1）处理方法选择由于溶洞埋藏较深不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中因溶洞的不规则性决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。因此采用静压化学灌浆法同时也可兼用喷射灌浆法促进填充物强度的加强。（2）静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固可控制浆液灌注在一定范围内且不流失材料的利用率高比较经济。浆材的结石率为100％即1m3体积浆材可得1m3结石体。对溶洞中的砂、砾等土体浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对于无填充物和半填充溶洞的空间浆液是通过充填作用填满溶洞的。浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向浆液固化后小主应力面得到加固而原次小主应力面变成小主应力面。这样通过对小主应力面反复不断的加固一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙充填溶洞的空间在桩体周围形成防水帷幕防止流砂和保证护壁泥浆不流失；另一方面提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成