浅谈高速公路高架桥桩基溶洞处理施工方案

任小恩

广东冠粤路桥有限公司 广东 广州 511450

1 工程概况

本篇论文以龙怀高速公路TJ32工程为案例，公路地处广东省山区北部地区，沿线以中低山、丘陵以及盆地为主，其中中低山属于侵蚀山地、构造侵蚀，海拔高度在500m~1500m之间，有200~1000m的相对高差，山地间及四周同山地连接处为项目地处的丘陵位，侵蚀、剥蚀是该位置长期状态，且丘陵处平缓而低矮，海拔亦在500m以下，山地之间为盆地，海拔高程在200m以下，多为岩溶盆地为主。该工程项目沿途有着错综复杂的地质情况，以断裂及褶皱为主，项目按照当地具体地形地貌特点，考虑到其结构面力学特征以及基本形态特点，以北北东、北东向作为主要的基本构造形态。

2 高架桥的桩基溶洞施工具体方案流程

2.1 施工放样环节

平整好施工现场具体施工场地以后，现场的专业测量人员应对桩位进行测放，同时对护桩这一操作进行科学处理。施工放样示意图如图1。

图1 施工放样示意图

2.2 护筒制作与下沉

第一，关于护筒的运输：针对洞桩基护筒来讲，在进行运输前应对其在其他合适场地来以分级制作的形式进行处理，处理制作完毕后，经相关质检部门检验，护筒质量过关后再将其运送到桩基处一级平台。

第二，关于钢护筒的下放：首节护筒应于桩位处进行合理化安装，安装好后需通过井字架对钢护筒进行加固，之后应将第二节护筒与首节进行衔接，并对这二节中的衔接部分应做好焊接工作，再对两节钢护筒进行起吊，做好振动锤和护筒接口处的加固处理，之后再利用振动锤进行振动下沉这一环节，值得注意的是，为提升这一环节操作的准确性，可在进行操作时通过全站仪来对操作过程进行实时管控，一旦出现与标准不符的现象应及时进行调整。再对下节钢护筒进行衔接并对下沉护筒进行振动，如此重复以上操作直到达到护筒标准要求为止。在过程中一旦遇到下沉较为困难的情况，需进行钻孔处理，直到在底部钻孔成功后再对钢护筒进行接长。

第三，护筒对接：在桩位处对接钢护筒受到场地的限制，考虑到人员操作的便利，更好的保证焊接的质量，根据设计要求及结合现场实际秦广，桩基钢护筒在现场加工而成，加工时必须保证焊缝质量。焊缝部位不得有裂纹、气孔、夹渣一级焊瘤等缺陷，否则就要处理改正。护筒对接具体施工工艺见图2。

图2 护筒对接具体施工工艺

2.3 泥浆制备

水、黏土以及添加剂是组成施工中钻孔所用泥浆的主要原料，通过这些原料将其按照固定配比进行制作即可形成所需泥浆，泥浆在制备过程中有一定的泥浆性能指标要求，如表1所示：

表1 泥浆性能指标

2.4 钻机布置

每台冲机上配备卷扬机，并配备一台大功率的泥浆泵。冲机定位前在护筒上放样定出纵、横桥向的轴线点，拉线使冲锤的中心对准桩位中心，同时调平冲机，防止斜孔。值得注意的是，在进行冲孔时应对具体施工情况进行实时监控，一旦出现异常要及时进行处理和修正[1-3]。此外，在进行冲孔处理前应进行全面检查及维修，保证机器的合理运转，有效规避梅花孔等情况。图3为钻机井场平面布局图：

图3 钻机井场平面布局图

2.5 冲孔钻井

2.5.1 施工前准备

选择有处理溶洞经验的班组以及工人进行溶洞桩基的施工，在施工前对工人进行详细的技术交底，熟悉每根桩的地质情况。在现场准备足够数量的片石粘土以及投送填充物的机械设备。一旦施工时钻到洞顶两米左右的位置时，就要即可停止冲孔了，并应预备好所需原材料，如：黏土、片石等材料，通过半米冲程的形式来对洞顶进行击穿，从而对卡钻现象进行预防。考虑到钻孔孔深状况的不同，在对洞顶进行击穿处理前应设置专人针对护筒中泥浆的动态变化情况进行实时观测，出现泥浆面下降的情况时就应及时进行补浆操作。对于半充填的溶洞，要防止泥浆突然流失造成坍孔，在施工中发现漏浆。要及时补浆，泥浆面保持正常才转入正常钻进。而针对小型、多层溶洞来讲，为避免出现窜孔亦或是在成孔后存在葫芦形状的现象，可采用低标号砼进行灌注，之后的三天后再钻进处理。

2.5.2 钻孔过程中的注意事项

进行钻孔时，有诸多注意事项。第一，为有效规避由塌孔造成的经济损失，在孔位旁不允许放置重要财物。第二，进行夜间施工管理时，施工现场应设有专人专项进行监管，针对漏浆等突发状况应提前有所预判，做到有效应急处理。第三，针对溶洞的穿过应尽量挑选在白天进行操作。第四，一旦钻孔施工完毕后应对其钻孔质量进行检测，经检测合格后才能进行清孔。

2.6 终孔

嵌岩桩嵌岩深度按以下原则确定:

持力层frk≥30MPa时：12m≤桩长L≤20m时，嵌岩深度2D；20m<桩长L≤30m时，嵌岩深度1D；桩长L> 30m时，嵌岩深度lm。

持力层frk<30MPa时：12m≤桩长I≤20m时，嵌岩深度3D；20m<桩长L≤30m 时，嵌岩深度2D；桩长L> 30m时，嵌岩深度1D。

遇到岩面变化较大的情况，嵌岩桩入岩深度应为桩基础边缘最低处的入岩深度。桩径不大于1.5m的桩，当覆盖层厚度h≤6D时，按刚性桩，其嵌岩深度取3.0D~5.0D；桩径大于1.5m的桩，当覆盖层厚度h≤5. 5D时，按刚性桩，其嵌岩深度取3.0D~5.0D。

2.7 清孔

当冲孔这一环节符合项目具体的要求以及标准的前提下，还应结合项目本身的地质情况以及原本的设计，如果与设计有偏差及时通知监理工程师；如若无偏差，经相关部门监查并同意后，即可进行清孔处理，一般情况下，会采用多次循环泥浆以及对泥浆进行勤换来达到最终的清孔目的。

在进行清孔的过程当中，采用两次处理的清孔模式是经常用到的处理模式。首先，第一次进行清孔应把握好清孔时机，在达到原始设计深度的情况下就应当及时进行清孔，通过正循环换浆发来进行清孔处理，再把钻杆提离孔底300-400mm[3-5]，之后对泥浆进行连续置换，以确保采用正循环的模式来进行清孔，当钻孔中泥浆的相关指标符合规定要求后，对钻杆进行提拉，再去完成对钢筋笼的吊放。另外，选择二次清孔的时机也十分重要，正确的时机往往能够使得清孔工作进行有序开展，一般二次清孔会选在导管下好且未对混凝土进行浇筑时开展，在二次清孔的过程中，不仅可以采用正循环换浆发进行处理，而且还可以通过泵吸反循环法来进行二次清孔，具体采用哪种方式处理应当与工程项目的具体实际状况相结合来进行操作。值得注意的是，清孔时应对护筒中泥浆面的稳定性进行保障，确保泥浆的充足供应。此外，在二次清孔结束以后，如若未达清孔标准，无法与设计要求相适应，一定要进行再次清孔，以达标为最终目的。

通常，在清孔后一般会要求清孔以后的沉渣在5cm以内。这一标准的检查往往会在浇筑混凝土前进行检查，一旦发现不符合规定标准，往往会采用泥浆泵来对其进行再次清理，以保持沉淀物在泥浆中处于悬浮状态，以便清理。在这一过程中，考虑到钻孔一旦过深难免存在测量差异，为此，在进行测量时应对量尺以及触碰的感觉进行充分考量，这一操作对于工作人员有一定的专业度要求，建议为保持测量的精准度，应任用专业人员进行操作。值得注意的是，在这一过程中应以测量为准，而不是一味地对孔底深度进行加深，避免以此类形式代替清孔，以免造成不必要的病害现象。

3 高速公路高架桥桩基溶洞施工注意事项

3.1 坍孔

一旦对溶洞产生冲击，水头高度势必会受到突然漏浆的影响而出现迅速下降的情况，于是进一步引发透水层出现失稳现象,直接导致漏斗状坍孔出现。

坍孔的预防：针对塌孔的预防可在冲击钻孔施工的过程中针对其进行科学预防，一般情况下，会通过把护筒安置在亚黏土层或是岩层顶部，进而再进行冲击成孔的方式进行预防和修正，钻孔的纠正措施如下图：

图4 钻孔偏斜纠正措施

3.2 卡锤原因及具体处理措施

第一：由于冲击锤本身损耗以及孔径缩小导致的卡锤现象，应进行及时处理，不仅要在日常中保证对其锤径的科学测量，而且一旦发现比桩径小的情况应在第一时间对其进行焊补，保证其完整性。

第二：出现落石、锤头等物品在溶洞内出现卡顿情况时，往往难以进行上下提拉，一般这时会通过“_” 字形亦或是半月形小钻头来进行处理，在处理中应沿孔壁障碍物进行击破，从而保证将锤头完整地提出。由于在锤头冲击填充片石的过程中，存在被弹起石块挤住孔壁与锤头间缝隙的现象，于是同样会导致出现锤头难以上下提拉的现象，此时即可运用冲吸法来针对这一情况进行处理[5-7]。

第三：遇到溶洞顶板将锤头卡住的情况，则应采用漏斗形钢套管沿大绳下至锤头顶处，来对钻头进行导出。

第四：一旦出现卡锤现象，切记强行提拉钻头，以免造成钻机的损坏，在卡锤的处理过程中，在锤头能够活动的情况下应对钻机加以利用，尝试上下提动，根据实际状况可使用撬棍来对大绳进行拨动，从而带动锤头松动，重复以上操作直到可对锤头进行提出为止。

4 保证高速公路高架桥桩基溶洞安全施工的有效措施

（1）施工前由工地专职安全员对所有参建工人进行专项安全培训，提高职工遵章守纪的素质。（2）特殊溶洞桩基施工时，每班作业人员不少于两人，一人开机，一人负责及时丈量冲孔进程，观察筒内泥浆变化，接近溶洞顶时做到“慢进程、勤量测、多观察”。（3）特殊溶洞施工时，各类配合机械须停放可及时调度范围内，机械操作人员须随时待命，严格听从现场管理人员调度。（4）现场人员必须佩戴安全帽，电焊工工作时必须佩戴眼镜。（5）钢筋笼加工过程中，不得出现随意抛掷钢筋现象，制作完成的节段钢筋笼滚动前检查滚动方向上是否有人，防止人员被砸伤。氧气瓶与乙炔瓶在室外的安全距离为5m。（6）钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人。（7）钢筋笼安装过程中必须注意:焊接或者机械连接完毕，必须检查脚是否缩回，防止钢筋笼下放时将脚扭伤甚至将人带入孔中的事故发生。（8）导管安装及砼浇注前，井口必须设有导管卡，搭设工作平台(留出导管位置)，并且要求能保证人员的安全。（9）导管安装注意：导管对接必须注意手的位置，防止手被导管夹伤[8]。（10）进行砼浇注时，应注意在相关运输车辆进行倒车的过程中，务必设有专门的指挥员，该指挥员应处于驾驶员目光范围内的具体位置，对于机械伤人事件应做到未雨绸缪。在轮胎下应设有垫木，在车辆进行倒车时一定要防治车身后有人员走动。另外，在吊车对导管进行拆除时，对于施工现场的吊钩应格外注意，谨防事故的发生，应在施工中做到真正意义上的安全施工。

5 结束语

随着高速公路建设规模的逐渐增加，高速公路桥梁施工建设中常常会遭遇到溶洞等方面的地质问题，已经成为影响高速公路桥梁工程质量的关键性因素，直接影响到高速公路桥梁工程稳定性和安全性。溶洞具有较为复杂的地质结构，直接增加了高速公路桥梁桩基施工的难度，所以要深入分析桥梁桩基施工中溶洞处理技术，确保桩基施工的顺利进行。上述文中所阐述内容希望本篇论文对做好高速公路高架桥桩基溶洞处理施工有所帮助。