高速公路桥梁溶洞桩基施工处理关键技术分析

康 兴 华

(吕梁晋昌公路开发有限公司,山西 吕梁 033000)

在高速公路桥梁施工项目中，溶洞属于一种常见的地质问题，成为影响高速公路桥梁工程质量的重要因素，大大降低高速公路桥梁工程的稳定性和安全性。由于溶洞地质结构较为复杂，这就增加了高速公路桥梁桩基施工难度。在这样的环境背景下，探究高速公路桥梁溶洞桩基施工处理关键技术分析具有非常重要的现实意义。

1 工程概况

某高速公路为国家规划重点公路网络之一，地处岩溶地区，其溶洞较为发达，在前期地质钻探调查中发现，共有7座桥梁桥位在岩溶地区，最大溶洞可达到27 m，单孔内溶洞数量为7个，形状各异，溶洞内部多是黏土半充填，施工现场水源匮乏，在各种现实因素的影响下，增加了桩基成孔施工难度。在高速公路桥梁桩基设计中，其直径规格多，包括φ1.2 m,φ1.4 m,φ1.6 m,φ1.8 m和φ2.0 m，均匀分布在各个桩基溶洞中，深处溶洞的桩基已超过100根，设计方案中的桩长为10.0 m～51.5 m，以嵌岩桩基础为主。在前期地质调查中，发现施工现场地质结构复杂，存在单个溶洞和多溶洞串联等形式，地质层由素填土、亚黏土、角砾黏土、岩溶化石灰岩、溶洞、弱风化石灰岩等组成，溶洞内部大多是黏土半充填，地下溶洞较多，岩体强度高。

2 高速公路桥梁溶洞桩基施工中的常见问题

考虑到溶洞的特殊地质情况，在实际施工中可造成以下问题：

1)漏浆。在一般情况下，由于溶洞内部填充物裂缝过多，一旦钻孔穿破后，泥浆会沿着溶洞缝隙流出，形成漏浆问题。针对贯通型溶洞而言，发生溶洞损坏后，会导致浆液顺序流动，增加漏浆风险，再加上溶洞岩层裂缝较多，钻孔多深，会引发裂缝漏浆问题。

2)塌孔。很多溶洞地质存在大量相互贯通的溶洞，不仅会引发漏浆问题，在漏浆爆发到一定程度后，补浆不及时，就会发生塌孔事故。

3)沉陷。在发生漏浆和塌孔事故的基础上，会形成更为严重的沉陷问题，多为埋藏浅或是大体积溶洞中，溶洞内上部分孔壁稳定性不足，形成沉陷问题。

综上所述，由于溶洞资质条件恶劣，在桩基施工中，需要根据地质条件和工程概况，实施专业化、严谨化施工设计，以保证工程质量[1]。

根据上述分析，由于本工程桥区溶洞较多，并呈现串珠型分布，增加了施工难度，为了保证施工质量和施工进度，遵循安全第一的施工理念下，项目经理组织技术人员进行研究和讨论，并邀请各方专家来现场指导，最终选择冲击钻成孔工艺，通过片石+粘土回填+钢护筒跟进穿越的方式进行溶洞处理，形成科学的施工设计方案。

3 高速公路桥梁溶洞桩基施工处理关键技术

3.1 前期预防处理技术

在施工前，为了提高工程质量，预防各种安全事故的发生，要制定针对性预防措施，搜集和整理溶洞地质信息，以“一桩一钻”的方式进行溶洞勘测，分析成桩安全性，制定针对性安全预防措施，选择最大深度钢护筒进行桩基护壁保护，控制施工风险，并准备好片石、黏土、水泥等施工材料，及时应对各种突发情况[2]。针对安全隐患问题，工作人员仍以预防为主，根据工程概况开展安全隐患排除工作，以降低施工风险，以灌注泥浆检测法为主，向钻孔灌入大密度泥浆，以检测钻孔安全程度，若灌注时间较短，说明溶洞体积较小，尚未形成相互贯通；若灌注时间较长，并无法灌满，则要选择填充溶洞措施，排除已知风险，保证施工质量。

3.2 钻进工艺

在钻孔施工中，施工人员要检测覆盖层深度，结合深度和土质情况来选择适当的钻进工艺。由于河床覆盖层上方是大厚度卵漂石层，工艺上选择冲击钻机进行钻孔，冲击钻机要深入到岩石层，并通过换浆清孔法来清孔，辅助吊机进行协助操作，提高钻进施工的安全性和施工质量[3]。同时，在钻孔过程中，施工人员要时刻关注泥浆密度，将其控制在1.36 g/cm3～1.50 g/cm3范围内，及时采用钢护筒进行保护，防止塌孔或是埋钻等情况的发生。由于一些钻孔处于溶洞区域，在施工中，施工人员要将黏土或是片石填充到溶洞中，选择小冲程冲击法，把缓和无填充全部置于溶洞与裂缝中，以实现加固护壁的作用。

3.3 钢护筒护壁控制

以小幅度跟进策略为主，每冲孔50 cm就要跟进一次，为了让钢护筒可以直接穿过覆盖层，施工人员要特殊加工刃脚，选择2 cm厚钢板进行刃脚加工，高为5 cm，厚段高位60 cm，选择45 t高频振动锤进行夯进，促进砂卵石黏土的液化，以实现润滑效果，减少钢板间的摩擦和钢护筒下沉阻力[4]。在施工时，若发生返浆困难现象，要采取捞碴筒处理方式，及时捞出沉碴，缩短清孔时间，分次开展造壁作业，提高溶洞造壁的稳定性和可靠性，进而保证高速公路桥梁溶洞桩基施工的质量与安全。

3.4 钢护筒埋设技术

在钢护筒埋设中，施工人员要先进行钢护筒制作与定位工作，标准段以1 cm厚钢板卷为主，制作成内径大于桩径20 cm的圆柱形钢护筒，明确钢护筒高度，保证钢护筒的使用性能。之后，施工人员要采用电焊的方式进行钢护筒焊接，检查接头质量，待钢护筒质量合格后，使用振动锤将钢护筒埋设到土中，钢护筒高出地面50 cm左右。完成钢护筒埋设后，再次复核桩柱位置，加强钢护筒中心偏位的观察，一旦发生偏差，要及时纠正，偏差要控制在5 cm以内，以保证施工质量。

3.5 压密注浆技术

在压密注浆施工中，在容易漏浆的部位设置三个注浆孔，呈现等边三角形排列形式，施工人员要测量注浆孔的孔深，保证其深度大于溶洞与裂缝深度，提高施工质量。在注浆前，施工人员加强测量和观察，一旦钻孔口距离溶洞底部20 cm左右，要停止冲孔，开展注浆施工，选择注浆泵实施注浆操作，以水泥浆和水玻璃为浆液材料，根据前期实验确定的配合比进行拌制和注浆。注浆完成后，等到浆液凝固后进行二次钻孔，凝固时间至少超过1 d，进而提高堵塞有效性。

3.6 混凝土灌注技术

在溶洞桩基施工中，为了保证钻孔深度大于溶洞底部，要将超过距离控制在0.5 m以上，保证桩基岩石稳定性，施工人员要做好机械清孔工作，其沉淀厚度与泥浆指标符合质量标准后，进行沉放钢筋笼和导管等操作。灌注前要做好二次清孔作业，在溶洞数量多的情况下，施工人员要做好导管埋置深度测量工作，合理控制混凝土浇筑标高，并在拆管前校对混凝土高度，使得导管埋置深度为9 m以内，避免断桩事故的发生[5]。

4 结语

在高速公路桥梁工程中，要深入分析溶洞桩基施工中的问题和难点，根据高速公路桥梁工程的基本情况，制定针对性处理措施，优化施工工艺，形成科学合理的设计施工方案，进而提高高速公路桥梁溶洞桩基施工的综合质量水平。