武江大桥桩基覆盖层及溶洞注浆加固处治.doc

1、1武江大桥桩基覆盖层及溶洞注浆加固处治摘要：武江大桥所处地段溶洞特别发育，为确保桩基施工的安全和正常进行，在桩基础冲桩施工前，对钻探已发现溶洞洞高较大（8.0m）的桩基础进行加固处理。本文选取 8 号墩 1 号桩作为试验对象，针对该桩位的地质条件及类似桩基溶洞处理的经验，采用两阶段的注浆加固方案，第一阶段先对岩面以上至护筒底的卵石土层进行加固，第二阶段对基岩溶洞进行注浆加固。 关键词：武江大桥；桩基；溶洞注浆；加固处理 中图分类号： U457+.3 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着我国高速公路建设的发展，越来越多的高速公路向地质复杂地区延伸，溶岩地区桩基施工越来越普遍，如何确保溶岩桩基

2、施工的安全和正常进行，成为交通行业技术人员不断面对的难题，武江大桥所处岩溶地质在华南地区具有一定的代表性。 1 工程概况 乐昌至广州高速公路 T5 合同段乐昌互通武江大桥起，桥跨布置为420m+420m+（40+70+40）m+420m，桥全长 395.6m，其中主桥（40+70+40）m 采用变截面预应力混凝土连续箱梁，两岸引桥采用预应力2现浇连续箱梁。 本桥设计为钻孔灌注桩，要求桩基嵌入微风化石灰岩。桥梁经过岩溶特别发育地段，根据提供的钻探资料揭露，桩位地质条件主要为：第四系覆盖土层（Q4al+pl）为卵石土层；下伏基岩为 D2d 微风化灰岩。基岩溶洞发育规模较大，洞高较大，且呈多层或串珠

3、状发育，洞内多为半充填或无充填。溶洞顶板微风化灰岩裂隙、溶蚀、溶槽、溶沟极为发育，且第四系卵石覆盖层与下伏溶洞有较强的连通性，在冲孔施工时易造成孔内严重漏浆，引起卵石覆盖层坍塌，影响桩基冲桩正常施工。为了桩基施工的安全和正常进行，在桩基础冲桩施工前，需对钻探已发现溶洞洞高大于 8m 的桩基础进行加固处理。 为摸索成功经验，选取 8 号墩 1 号桩位处的溶洞作为试验对象，针对该桩位的地质条件及以往类似桩基溶洞处理的经验，采用两阶段的注浆加固方案，第一阶段先对岩面以上至护筒底的卵石土层进行加固，第二阶段对基岩溶洞进行注浆加固。 2 注浆处治方案 2.1 试注浆方法选择 8 号墩 1 号桩位处覆盖层

4、卵石土层厚度 5.6m，卵石粒径也大，一般23cm，较大的 10cm，含量 65%，填隙物以砂砾为主，若采用高压旋喷注浆法进行注浆加固，因粒径较大，将会对喷射浆液形成阻挡作用，浆液扩散范围有限，对卵石层固结稳定无法保证；为确保加固的有效性，建议不采用高压旋喷注浆法；静压注浆法因其本身固有的注浆不均匀性和不易操控性，注浆影响范围小，根据以往类似工程及成功经验，对于本3桩位卵石层注浆加固采用袖阀管注浆法。基岩溶洞采用静压注浆法进行加固处治。 2.2 袖阀管注浆法 袖阀管注浆法是先利用钻机成孔后，在孔内注满水泥浆+粘土浆组成的低强度套壳料，再往孔内插入袖阀管（50 PVC 特制塑料管、注浆段为每 3

5、3cm 设置 8 个注浆花眼，花眼用塑料胶皮包裹）至孔底，孔口采用砂浆或水泥浓浆封孔，待套壳料候凝至一定强度后，再把上、下带有止浆栓塞的注浆枪头下入袖阀管内的设计深度，利用注浆泵自下而上分段进行注压入水泥浆液，通过浆液的渗透、劈裂、固结作用，在卵石土体中形成纵横交错的网状浆脉增强体，使注浆段的土体被浆液充填或挤密，达到改良土体的物理力学性质，提高土体的整体强度，达到覆盖层加固处理的目的。 2.3 静压注浆法 静压注浆法原理是通过钻机成孔后，通过注浆泵，采用低压力将水硬性材料注入到土层中，加固体在土层中形成板根状骨架，从而提高土体的密实度，增加强度和水稳性，充填溶洞及岩溶裂隙，达到地基加固处理和

6、溶洞处治的目的。 2.4 桩基础溶洞发育统计情况 根据业主提供的桩位钻探资料，8#-1 桩的基岩溶洞发育基本情况如下： 桩基参数： 护筒深度 11 米，设计桩顶标高 83.019 米，桩底标高37.019 米，岩面高程 76.17 米。 42.6 卵石层注浆加固工艺流程及步骤 （1）袖阀管注浆施工工艺流程 袖阀管注浆施工工艺流程如下： 注浆孔布置钻机就位、对位 127 钻具钻至岩面插入袖阀管孔内注满套壳料套壳料候凝注浆施工（多次） （2）回填土 施工时应先沉钢护筒后再进行注浆加固施工，然后在钢护筒内及其外侧的河床上均应回填粘土（或粘土包） ，形成人工压盖层，回填土高度不应小于 3.00m。 （

7、3）注浆孔布设 桩径为 2000，钢护筒直径为 2200，沿钢护筒外侧边以桩中心作为原点，在直径 2500 的圆直径上以间距 800 均匀布置 10 个钻孔作为卵石层注浆加固孔。 （4）注浆孔钻孔 采用用 XY-1A 地质钻机，127mm 套管和 108mm 钻具跟管钻进，127 套管跟管钻进至岩面，108mm 钻至入基岩面。钻孔垂直度误差应小于 1%。图 a。袖套管法施工步骤如图所示 （5）插入袖套管 袖阀管一般用内径 50mm 的 PVC 塑料管制作而成。每隔 33cm 设一组射浆孔（即每米 3 组）外包起单向封闭的橡皮套。钻孔完成后，将袖5阀管插入钻孔孔底，管底端封闭，为防止管上浮，管内

8、应充满清水。图b。 （6）孔内注套壳料 套壳料为水泥浆与粘土浆形成的低强度的泥浆，其作用是单向封闭袖阀管与钻孔壁之间的空隙。注浆材料配比为：水泥：粘土：水（重量比）1：1.5：1.9。如图 c 所示。 （7）注浆 如图 d 所示，在套壳料达到一定强度后，在袖阀管内插入双向密封注浆芯管（也称注浆枪头）自下而上进行分段注浆。每段注浆时，首先加大注浆压力使浆液顶开橡皮套，挤破套壳料，然后浆液注（压）入地层。 注浆材料采用强度等级为 32.5R 水泥和水配制，浆液水灰比为0.50.6。 注浆段长为岩面以上卵石层至钢护筒底以上 2.00m，注浆步距为33cm，注浆顺序自下而上，注浆压力为 0.501.0

9、MPa，每延米水泥用量约计 400kg/m。每孔注浆次数 23 次，或根据施工压力及吸浆量采取多次注浆。岩面及护筒底部位应多次多量进行注浆。 在正式注浆施工前，现场应先选取一、两个孔做注浆试验，根据试验结果，动态调整及并确定正式的注浆施工参数。 （8）停止注浆标准 注浆终灌标准采用饱和灌注法，即满足以下任一标准即可终止灌浆：6a：注浆压力超过设计值或稳定压力超过 20 分钟且吃浆量少于 10 升/分钟时； b: 浆液从孔口、地面或其他部位冒出。 C: 每孔注浆水泥用量达到 400kg/m（以现场试验确认为准） 。 2.7 基岩溶洞注浆施工工艺及步骤 （1）溶洞注浆施工工艺流程 溶洞注浆孔布置钻

10、机就位、对位 127 钻具钻至基岩面下 100 钢套管至岩面 89 钻具钻至溶洞底板静压注浆施工重新钻孔并钻至第二及以下层溶洞至设计桩底标高 （2）溶洞注浆孔布设 溶洞注浆孔暂定 4 个，也分布在 2500 圆直径上，呈十字型对称布置。 （3）溶洞注浆孔钻孔 采用用 XY-1 地质钻机，127mm 金刚石钻头对袖阀管注浆形成的砂浆及卵石固结体进行抽芯钻进，钻至基岩面，之后下入 4（DN100）钢套管（注浆后不能拔起） ，再改为 89mm 金刚石钻头钻进至溶洞底板。 钻孔自上而下分层进行，首先钻至第一层溶洞底板注浆完成后，然后重新钻孔加深至第二层、最后一层溶洞直至设计桩底深度为止。 （4）静压注

11、浆施工 从套管内下入钻杆（注浆管）至溶洞底部并上提约 50cm，直接注压入水泥浆，同时把孔内的清水及泥浆替换出孔外，直至孔口返出浓水泥浆为止。 7施工参数为：注浆压力：01.00MPa； 注浆材料采用强度等级为 32.5R 水泥和水按比例配制，水灰比（重量比）为 0.40.5。 溶洞长时间注浆无法提升压力或孔口不返浆时，可采取降低流量、降低压力、间歇灌注等方法进行灌注。对于洞高不大、全充填的溶洞可并层联合处治，其他洞高较大或无充填的溶洞则应分层处治。 备选注浆材料： 如果压注水泥净浆效果较差（或者溶洞内有流动水）可采用双液注浆，即在水泥浆加入水玻璃，比例为 5%（水玻璃波美度 20Be） ，以

12、缩短水泥浆的初凝时间，降低流动速度，使水泥浆不被地下水稀释，充填到空洞部位，达到加固目的。 （5）停止注浆标准 注浆终灌标准采用饱和灌注法，即满足以下任一标准即可终止灌浆：a：注浆压力超过设计值或稳定压力超过 20 分钟且吃浆量少于 10 升/分钟时； b: 浆液从孔口、地面或其他部位冒出。 3 结束语 严格按照上述注浆方案进行施工组织，冲桩成孔过程中桩基未发生漏浆、塌陷等情况，桩基顺利通过了溶洞区，未发生一例安全、质量事故，顺利成孔，水下混凝土灌注较为顺利，取得了良好的效果。 在我国华南地区，溶洞现象较为普遍，岩溶非常发育，岩溶地区桩8基施工已经非常常见，武江大桥的溶洞加固处理措施为岩溶地区

13、桩基施工摸索出了成功经验，带来了不错的经济和社会效益。 作者简介：于得水（1983.12-） ，男，广东广州人，工程师，本科。（） 参考文献 1交通部第一公路工程局.公路施工手册(桥涵)S.北京:人民交通出版社,2000. 2中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规范S.北京:人民交通出版社,2011. 3刘山洪.简明预应力混凝土桥梁施工手册M.北京:人民交通出版社,2006. 4刘金砺桩基设计施工与检测M.北京:中国建材工业出版社,2001. 5向远华,沈捍明.岩溶处理钻孔施工技术初探J.长沙铁道学院学报,2000,18(1):3134 6胡嗣恒.高速公路桥梁溶洞桩基施工技术浅析J.中国高新技术企业,2010(6):175-176