巖溶地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)
2016-11-07
1.工程概況
貴州省甕安至江口的高速公路存在一段16？30+1？40米的高架橋，被稱之為K140+240銀盞高架橋，總共5聯(lián)；將肋板臺運用于下部的結(jié)構(gòu)橋臺，而采用柱式墩來做橋墩，除了第3聯(lián)運用的是預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁，在上部的結(jié)構(gòu)當(dāng)中基本都采用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁；擴大10#-16#的基礎(chǔ)，其余的都運用樁基礎(chǔ)，21米為最大的樁的長度，1.8米為樁基直徑。通過實際調(diào)研以及鉆孔探測，4#-7#墩存在溶洞，這種情況通過與設(shè)計院進行溝通研究，為了橋梁結(jié)構(gòu)得到安全保障及樁基底部能夠進入完整圍巖，建議穿越溶洞要采取延長樁長度等措施。
2.巖溶地質(zhì)特點
2.1 基巖頂面起伏不平
由于受到地下水和地表水的侵蝕，石灰?guī)r的巖面普遍會出現(xiàn)犬牙交錯的形態(tài)，也經(jīng)常發(fā)生巖面突變的現(xiàn)象。如此便會造成基巖面的起伏不平，一般突變后的高度相差1～5m，甚至有的地段能夠達到20米左右的差距。這種情況下，樁基在施工過程中容易引起質(zhì)量以及安全問題，如斷樁、卡鉆、偏孔以及垂直度過大或偏差等，給樁基施工造成極大的麻煩。
2.2 淺層溶洞
淺層溶洞為基巖面以下2m～15m內(nèi)的溶洞，溶洞內(nèi)部一般存在填充物，其呈現(xiàn)出一種軟塑―流塑的狀態(tài)。由于溶洞發(fā)育具有無法預(yù)測性、形態(tài)復(fù)雜性，所以在樁基施工中，樁位進入溶洞的位置以及溶洞的高度都會嚴重影響到樁基的承載力以及成孔，給橋梁帶來嚴重的安全隱患。
2.3 軟土
軟土存在于石灰?guī)r溶洞地區(qū)的基巖表面，具有軟塑―流塑狀態(tài)，薄厚不一的特點，在樁基礎(chǔ)施工過程中，這種軟土層會帶來很多施工質(zhì)量問題，如斷樁、縮頸等；另外，由于軟土層具有較大的壓縮性，容易降低樁基的有效承載力并對其產(chǎn)生負摩擦的現(xiàn)象。
3.溶洞探測方法
3.1 地質(zhì)鉆探法
在工程地質(zhì)鉆探技術(shù)中主要運用地質(zhì)鉆探法。該方法主要是在柱狀圖上標注出樁位所處的溶洞、溶槽以及溶溝等。由于其對于樁基礎(chǔ)的設(shè)計非常重要，所以其重要性不能忽視。
3.2 施工探測法
確定溶洞位置的方式有很多種，施工探測法就是其中一種，它是在鉆孔施工過程中，利用沖擊響應(yīng)（鉆頭處）、漏漿的位置以及反饋等來確定溶洞的位置。該種方法對于經(jīng)驗和技術(shù)的要求不高，但必須對施工過程中人員的安全情況進行重點關(guān)注。施工探測法能夠初步分析溶洞的大小、形狀以及柱狀高度等。
3.3 地質(zhì)雷達探測法
地質(zhì)雷達探測法運用于施工前，利用高頻電磁波的發(fā)射，然后由雷達接收效果圖來判斷溶洞的具體情況，這是由于不同介質(zhì)中電磁波的傳播速度以及損失存在不同，那么雷達接收的效果也就不同。該方法能夠?qū)θ芏吹陌l(fā)育情況以及位置、大小做出比較準確的斷定，是目前最為便利的溶洞探測法。
4.溶洞處置方法
4.1 溶洞高度1米到3米的處理方法
1米到3米之間的溶洞高度，其溶洞范圍較小，溶洞內(nèi)是否存在半填充或全填充的填充物都能夠在地質(zhì)報告中顯示出來，另外，漏漿現(xiàn)象是否在鉆孔過程中存在，這些都能夠?qū)κ欠癫蓱?yīng)在鉆孔過程中取特殊處理措施進行有效判斷，如果這些情況都不存在，那么可按照常規(guī)樁基礎(chǔ)進行施工。銀盞高架橋1#、2#墩就是屬于這種情況，我們針對溶洞較小且洞內(nèi)有填充物的特點，僅僅是放慢沖擊速度，減少進尺等措施進行處置，安全穿越溶洞。
如果溶洞內(nèi)不存在填充物，而漏漿現(xiàn)象嚴重，那么就要根據(jù)漏漿的位置并結(jié)合地質(zhì)報告來進行以下處理：（1）漏漿現(xiàn)象如果發(fā)生在溶洞或者其地層被嚴重破碎時，需要在孔內(nèi)混合投入黏土、片石以及水泥，然后進行持續(xù)的沖擊，以達到穩(wěn)固孔壁的目的。最后在水泥強度達到2.5mpa后再進行溶洞的穿越施工；（2）漏漿現(xiàn)象發(fā)生在鉆進巖層過程時，應(yīng)在孔中投入黏土塊，該土塊的含砂量不應(yīng)過高。下圖為高度在1米到3米之間的溶洞處理圖：
4.2 溶洞高度3米到5米的處理方法
1米到5米之間的溶洞高度，具有教小的多層溶洞間距，如果回填法無法將漏漿現(xiàn)象制止住，那么建議進行鋼護筒穿越的處理方法。首先進行開孔、擴孔，然后將鋼護筒振沉至溶洞底部。銀盞高架橋4#、7#墩經(jīng)探測發(fā)現(xiàn)為三層溶洞，溶洞高度較大，該橋才用了鋼護筒安全穿越溶洞。
4.3 壓力注漿方法
對于溶洞裂隙比較多的工程情況，在樁基礎(chǔ)施工過程中，壓力注漿處理法也可以用來處理漏漿、塌陷等安全情況。壓力注漿法一般是在樁基周圍設(shè)置鉆孔布，然后再施加壓力進行水泥漿的灌注，最后固結(jié)溶洞填充物。針對較大的溶洞，可增加注漿孔的數(shù)量，注漿壓力為0.3～0.5Mpa，漿液的水灰比在0.8：1～1：1之間。
5.巖溶地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制措施
5.1 鉆孔灌注樁
5.1.1漏漿、塌孔
將質(zhì)量較好的黏土及片石準備齊全，在孔口出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時，能夠?qū)ね烈约捌皶r拋填到里面進行處理。而溶洞上部的護臂壓力受到泥漿滲漏的影響造成塌孔現(xiàn)象，針對這種情況，應(yīng)確保一定的沉渣或者一定的泥漿濃度，然后封堵溶洞的裂隙，以防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。
5.1.2卡鉆和埋鉆
造成卡鉆與埋鉆的主要原因是碎石在填充過沖中的下落，以及對鉆頭用力過猛。對這種情況的處理措施為：（1）當(dāng)鉆已經(jīng)進入溶洞位置時，應(yīng)減少進入的尺度，對其速度進行有效控制，同時注意調(diào)高泥漿比重，如向孔內(nèi)拋填黏土等，如此能夠防止碎石下落；（2）對于埋鉆的情況，應(yīng)該事先準備一些拖拉設(shè)備以及鉆機撤離準備，將鋼絲繩系好，最后進行鉆孔。
5.1.3斷樁
預(yù)防斷樁安全隱患的具體措施為：（1）及時供應(yīng)灌裝混凝土，維持兩輛以上的罐車在現(xiàn)場；（2）在混凝土灌注過程中，要對砼頂面高程進行及時測量，保持5m左右的導(dǎo)管長度；（3）如果存在漏漿現(xiàn)象，則隨漿面將導(dǎo)管同時下放，將導(dǎo)管進行深埋處理；（4）如果存在混凝土面不上升以及大量超灌的現(xiàn)象，則可暫停片刻再繼續(xù)灌注；（5）通知混凝土拌合站在進行灌孔之前應(yīng)保證混凝土的及時供應(yīng)。
5.2 挖孔灌注樁
?。?）對于較大的溶洞來說，為了防止出現(xiàn)護壁坍塌砼漫流以及斷樁等安全隱患，應(yīng)采用片石進行砼填充處理；（2）對于較小的溶洞來說，可以采取封堵澆筑砼護壁的處理方式；（3）當(dāng)挖孔至樁底設(shè)計高程時，為了保證樁基的結(jié)構(gòu)安全，要在孔底進行鉆孔或釬探。
五、結(jié)束語
綜上所述，巖溶地質(zhì)具有復(fù)雜的特性，其樁基礎(chǔ)施工更是具有很多條件限制，只有在施工之前對其地質(zhì)進行詳細勘察，然后根據(jù)地質(zhì)勘察報告，采取相應(yīng)的預(yù)防以及處理措施，才能夠確保樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量，以避免地質(zhì)原因帶來的安全隱患。
參考文獻
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