1、1岩溶地区铁路桥梁桩基施工处理技术摘要：随着桩基施工技术与设计方法研究的不断深入,岩溶地区桥梁桩基的设计理论、施工技术及处治方法的研究也日益重要。岩溶地基对建筑工程危害极大，因此，在工程施工前需要详细考察岩溶地质状况，施工中采取必要的措施。本文对岩溶的处理原则、施工难题及措施和特殊施工技术进行了分析。 关键词：岩溶地基；桥梁桩基施工；施工技术 中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号： 引言： 我国幅员辽阔,地质情况复杂多变,在西南、中南地区,岩溶现象普遍存在,给桥梁基础施工带来了较大的困难。岩溶根据其发育强度,可分为强烈发育,中等发育,弱发育,微弱发育 4 种,在岩溶强烈发育区,主要表
2、现为大型暗河,廊道及较大规模的溶洞。因此在岩溶地区桥梁施工技术中,需要对这些高度重视。 1.岩溶极具危害性 岩溶形式有很多种，对工程结构有危害的主要岩体结构形式有如下几种：石芽、狭缝和岩石中筒状裂隙；坚硬岩石和软弱土层互层；由于岩溶而形成土壤中弯形空洞（土中洞） ；岩石中空洞或洞穴（岩2中洞） ；由于溶洞坍塌形成的穹腔和空洞，锥形洼地中软弱和可压缩的土层；土层、岩层中及土壤侵蚀而裂开渗坑。 2.岩溶处理原则 2.1 对于一般溶槽、溶沟、小裂隙：在冲击成孔过程中，发现泥浆冒气泡，泥浆面缓慢下降，可以判断为小溶沟、溶槽或小裂隙。采用投放 1:1片石、袋装土反复冲压，以填塞溶沟、溶槽及裂隙，必要时加
3、投袋装水泥，间歇时冲击，同时向孔内补充泥浆，直至孔内情况稳定，然后再缓慢进尺，穿过岩溶区。 2.2 对于较大型溶洞：对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩背，也可采用浆砌块石等堵塞措施; 石上的支承长度应大于梁高 1. 5 倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施。 2.3 对于串通型大溶洞：这类溶洞在同一墩位桩与桩之间串通，甚至串通到其他墩位，有的溶洞内充填水具有流动性。溶洞走向、容积难以判断。为保证成桩可靠度，多采用多层钢护筒跟进的方法施工。 2.4 对于中小型的串通型溶洞：当钻孔进入溶洞后，采用灌注水下混凝土（掺入适量速凝剂，数据试验获得）到溶洞顶 2m
4、处，待砼终凝后再钻进的方法施工。 3.桩基施工技术难题及处理 3.1 偏孔处理 偏孔指在施工钻孔过程中，孔位中心偏距超出“标准”允许范围，产生的原因是孔内低层岩石软硬不均或半岩半土、半岩半溶、斜坡岩等，3造成钻锤落底时不水平而偏向软质一侧。纠偏措施有：回填片石，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。片石的强度要强于岩层的强度，回填到斜面顶后再重新钻进，进行多次回填。严重的斜面和溶洞交汇处。先向孔内灌注高强度的水下混凝土，将溶洞填充满，等强度达到后再重新钻进。或者换大直径的钢护筒跟进，用大直径的钻锤钻进一定的深度后再换回原钻锤钻进。浅埋斜岩可采用人工挖孔爆破的方法，整平岩面；偏斜严重斜岩较深
5、的可用地质钻机在开始偏斜处钻取爆破孔，采取炸药实施水下爆破，对于灰岩地质一般每孔用炸药量为0.51.0kg，再用片石回填到该位置以上 1m 左右，重新冲钻。 3.2 埋钻处理 埋钻有两种情况：一是沉渣埋钻，二是塌孔埋钻。要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间留在孔底不动，要经常上下提拉，只要泥浆不停止地循环，这种沉渣现象不容易发生。塌孔埋钻，最主要是将钢丝绳保住，先回填粘土，用 30 cm 直径的小锤头冲击。至钢丝绳后，用打捞吊钩将其拉住，继续用小锤冲，至到大锤处。从周边进行，当确认将大锤周边的石块冲碎后，停止冲击。高压射水孔底，试提拉大锤。 3.3 卡钻处理 遇到卡钻时，尽可能探明钻头倾斜方向，在相
6、反方向反复提拉尝试，吊正钻头，以利于钻头提出；有时需要用钢轨束焊成小冲锤在桩孔的一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头，在不得已时，采用水下爆破法，但按向上提拉力的大小与卡钻的深度，严格控制用药量，确保冲击波不使液化砂层严重液化，导致孔壁坍塌。 43.4 掉钻处理 发生掉钻最常见的原因是卡钻或埋钻后强提强拉，操作不当，使钢丝绳超负荷断裂所造成。掉钻后要及时摸清情况，若钻锤被沉淀物或坍孔土石，应首先清孔，使打捞工具能接触钻锤。先用测锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤再提起。如果钻锤倾倒，可派潜水员带钢丝绳下潜到孔底，将钢丝绳栓在钻锤顶上，再将钻锤提起。如果钻锤
7、顶朝下，只能将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪上，再将钻锤提起。掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患，在施工过程中防止掉钻。 3.5 钻机倾翻处理 发生钻机倾翻主要原因是由于桩位处的地面强度弱，当孔内发生局部塌壁，引起地面塌陷，造成钻机倾翻。预防措施可在有溶洞发育的桩位处，在钻机位置横向垫放 68 片 12 米长的 320 工字钢，并在钻机滚筒下密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力。 3.6 断桩处理 为了防止灌注水下混凝土过程中发生断桩，除常规预案外，岩溶还要防止水下混凝土挤穿孔壁流入溶洞，使导管端口脱离混凝土，造成断桩。一般可采取
8、以下 2 种预防方案：对较大溶洞，成孔时采用钢护筒跟进；混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导管。 4.岩溶区桥梁桩基特殊施工技术 4.1“吊篮式结构”加固法 5在岩溶区桥梁桩基设计中，若持力层中存在较大溶洞，但挖孔桩或钻孔桩全部穿越此溶洞又非常困难时，可采用“吊篮式结构” 。其方法是在判断可能有岩溶空穴处，钻(或挖)孔并放入钢筋笼，桩的坡脚段长为600800 mm，然后放置吊篮。吊篮上设有二根直径 300 mm 的管子，吊篮内装有粗砂砾(起着灌浆成形和分配压力的作用)。然后浇筑混凝土并抽去吊篮，再在每个管子位置钻孔并至少达到岩溶空穴下面 1. 00 m 深处。再在从
9、钻孔底部到桩坡脚以上至少 1. 00 m 处放置一个带帆布模套的圈梁，接着灌浆和浇筑混凝土，同时使空腔内的模套充气直至直径约为 600 mm。模套起着围封的作用，以防止浆液漫流。 4.2 桩底及桩侧后压桨 桩底及桩侧后压浆技术主要是为了弥补严重削弱泥浆护壁灌注桩承载力的桩底沉渣及桩侧泥皮的缺陷，可大幅度提高承载力。这种桩基新技术应用于岩溶区桩基设计与施工，可以处理桩端持力层岩溶较为发育且存在局部溶隙的情况。对于岩溶地区桩基设计可采用如下作法：在挖孔桩或灌注桩施工中，在桩身钢筋笼内设置两根直径 20 mm 的注浆钢管，直通桩底，与桩底径同径隔离钢板相通，在桩底混凝土达到 50%强度后，用泥浆泵通
10、过注浆管向桩底压入水泥浆或水泥砂浆。压浆充填钢板下的空间以及桩周空隙而使桩底形成包裹式扩大头，使扩大头抗压与抗剪切强度提高。且应压浆渗入岩溶裂隙后，持力层基岩得到加固。 4.3 钢管桩的处理 岩溶区桩基设计中，若根据地质资料得知桩底基岩中发育有成层溶洞且不易清除时，可应用钢管桩将桩基底部荷载传至溶洞底板坚实基岩6上。 5.结语 岩溶地区施工主要取决于当地地质条件,若无覆盖层或覆盖层很浅时,宜采用先下钢围堰后成桩方案。若覆盖层较厚,且覆盖层较软承载力较小,则宜采用先成桩后下钢围堰方案。岩溶地区桥梁施工工序繁多,质量要求高。但是,只要我们认真学习有关标准,切实贯彻执行施工技术的各种规程规范,坚持开展,全员、全过程的质量控制,切实把好施工技术这一关,就一定能抓出成效来。 参考文献： 1张俭.广西喀斯特地区公路桥梁深水桩成桩工艺及其要点分析J.广西质量监督导报, 2008, (6) . 2谢琪.广州地铁在岩溶地区溶洞治理方案的实施与探讨J.中国高新技术企业, 2008, (13). 3韦清江,刘根.大型桥梁深水基础类型及其特点J.四川建筑, 2008, (5) .
