岩溶地带桩基础裂隙处理-建筑设计论文发表

岩溶地带桩基础裂隙处理

冉涛

摘要：桥梁在跨越岩溶地段时，桥梁桩基础常遇到溶洞及裂隙，处理方法较为成熟，分为施工前处理，施工中穿越或施工后桩底溶洞处理等方法。部分桩底裂隙出现多次漏浆，造成工期严重滞后，处理费用较高，本文针对部分裂隙的处理方法进行探讨。

主题词：桥梁 桩基础 岩溶 裂隙

一、 概述

江肇高速起于广州江门市，经佛山市高明区，终点位于肇庆四会市。是连接江门至花都的一段高速公路。地质报告揭示肇庆地区灰岩地层中岩溶发育，部分地段揭示溶洞数量占地质钻孔数的73%，最大溶洞高度为11.6米。本高速公路针对溶洞存在的位置及大小，采取了提前处理、钢护筒跟进、漏浆抛填、成桩后注浆等多种处理形式。

二、 不良地质情况分类

为方便处理，将地质报告揭示的桩基础遇到的不良地质情况分为以下3类：

1、 大溶洞：溶洞高度＞3米，或多层溶洞成垂直串珠状，洞内无充填物。

2、 小溶洞：溶洞高度为H、当0.5米≤H≤3米，或3≤H≤5米但洞内全填充或半充填。

3、 裂隙： H＜0.5米、或地质报告显示为漏水情况。

三、 常规溶洞处理方法

1、预处理

当工期要求较紧，溶洞较大时，为减少处理费用和缩短工期，在施工前提前处理溶洞，如：旋喷、悬喷、灌砂压浆法、压注双浆液等方法。

旋喷方法：用于溶洞内有充填物的溶洞，当成桩桩径为1.2米时，浆压35Mpa，喷头提升速度为6～8cm/min，喷头转速为20r/min，流量90L/min，水泥浆的水灰比为1：1，水泥为P.O32.5水泥，水泥用量700Kg。

悬喷方法：用于无充填物的溶洞，采用速凝材料在溶洞内一定范围内形成固体，钻孔桩在固体内施工。该施工配比目前属于保密阶段。

灌砂压浆法：一般用于6～10米无充填的溶洞，通过地质钻施工80mm～110mm的注浆孔，分层分阶段灌入干燥洁净的中粗砂和压注水泥浆，直至溶洞内灌满砂浆。

压注双浆液法：适用于10m以下半充填或全充填的溶洞，注浆孔成孔方法与灌砂压浆法相同，采用P.O32.5R水泥与水玻璃，结石率100%的双浆液，，通过双液压浆系统向全孔压浆，要求根据溶洞的充填情况调整浆液凝固时间，并少量多次反复压浆。

2、施工中处理

2.1 片石粘土筑壁法

回填材料主要为：片石、粘土、水泥等，一般情况采用前两种材料，出现多次在同一位置漏浆的情况时可加入一定量的水泥，常规比例为：回填片石：粘土：整包水泥= 1 m3：3 m3：0．75 t（必要时对孔底灌注15号混凝土）。投放顺序为1方片石、0.75吨袋装水泥、3方粘土为一层，分层填筑至溶洞顶盖以上约2.0米。在漏浆情况发生时，采用立即回填堵漏，加浆提高水头到正常高度后，用小冲程 （0．5～0．8 m）干打几分钟，使回填物充分密实，再停机8小时，等水泥充分吸水硬化后，再使用小冲程反复在原高度夯实，形成人工泥石护壁。在穿越溶洞时应加大泥浆比重，轻锤慢打，每钻进约1m时抛填一次。多次回填片石粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止，穿过该段落后，按正常施工方法钻进。该方法比较成熟，施工时需根据溶洞以上的不良地层情况设置一定长度的钢护筒，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，落在稳定性较好的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的坍孔，导致钻头被埋。

2.2 钢护筒

该方法有防止溶洞瞬间漏浆造成坍孔、隔断溶洞内流塑充填物活动和防止地下水活动影响的作用。护筒采用Q235A钢厚度为8毫米～12毫米钢板卷制而成，首节钢护筒设加厚刃脚，按放入钢护筒的层数分为单层钢护筒及多层钢护筒两种处理方式。

施工时先冲击成孔至预定位置，振动锤振压钢护筒至设计位置，单层钢护筒直径一般比设计桩径大0.2米，多层钢护筒时，每层钢护筒比上一级钢护筒大0.2米。

3、施工后注浆处理

部分溶洞位置较深，桩基础按摩擦桩设计时孔底标高在溶洞顶盖以上一定位置，为保证溶洞发育不影响桩基础质量进行注浆处理。桩基础检查时发现存在质量隐患，如承载力不足，桩底一定范围发现新的溶洞需进行加固处理的，较常采用施工后注浆处理，该方法经过改动后可以对桩底、桩周处理。压注浆液可为水泥浆、双浆液等。

四、 裂隙问题

施工中发现，溶洞大小并不等同于处理时间的长短或处理费用的多少，裂隙处理时间及费用有时超过大溶洞处理的时间，施工中需提起重视。

江肇高速公路上跨广贺高速路，在已经建设完成的路基中线设置了5个墩共10根桩基础，为减少施工交叉，原计划该5个墩由先行施工的广贺高速公路代建，后因部分原因在施工完成2根桩基础后，剩余8根桩基础交由我公司施工，其中有两根比较有代表性，现将两桩的施工情况简介如下：

地质资料揭示张洞立交F匝道桥某墩B桩地质报告揭示存在高度为4.3米的土洞，土洞内无充填物，土洞跨越采用一次集中回填处理方法，即：施工至距土洞顶板2米左右时暂时停止施工，在两台装载机，一台挖机、两台装满泥浆的运输车到桩基施工现场、各机械均装回填材料后，开始小冲程钻进，在土洞顶击穿后，立即灌入泥浆延长处理时间，等钻锥提出孔口后立即倒入片石、粘土和泥浆，回填土面稳定后，按3：1的比例填入片石及粘土混合物，混合物一直至孔口以上1.5米，放置24小时，放置期间发现土面下沉时及时补充填料。该桩基础最终施工时间为7天18小时20分，除首次处理外，施工中无大量漏浆现象，4.3米的土洞处理直接处理时间为8小时10分，约为总施工时间的4.2%，施工工期仅比无溶洞桩长35小时。

I匝道某墩A桩存在裂隙，按常规仅需进行抛填处理，为确保不发生坍孔事件，实际施工时采用了钢护筒跟进护壁、漏浆时回填片石粘土及水泥混合物、灌注低标号混凝土、回填稻草片石粘土水泥胶状物等处理方案，该桩基础共漏浆24次，施工时间为39天6小时40分，其中裂隙处理时间为849小时，不计算回填处理的机械、材料人力等费用，仅裂隙处理电费就约有5万元。

五、 裂隙处理过程

该桩基础位于广贺高速已经施工完成的路基上，为防止出现实际溶洞大小与地质报告揭示不同的情况，影响已经完工的路基，造成质量隐患，首先用跟进法打入了6米钢护筒。施工中没有出现进尺速度明显加快的位置（无土洞或溶洞），孔底取出的钻渣有1/8为带溶蚀情况的灰岩，以上情况显示该处为一道宽度不大的裂隙，2009年3月27日上午9：30施工至-47.36米处开始首次漏浆，浆液瞬间下降15米后稳定，为避免坍孔，从第1次至第17次漏浆均按常规回填片石粘土法进行处理并补足泥浆，但一直不能穿越该裂隙。在第19次漏浆后灌入了C15号混凝土，并放置了24小时，在第20次漏浆后回填料中加入了水泥，以上处理方式仍然无法堵住裂缝，钻孔桩施工无进尺。

为彻底解决该裂隙漏浆的问题，在工地做了各种填料下沉速度、稻草粘合性等试验，试验数据以施工是否可以有效使用为指标。在软塑状泥块、块石、干水泥包等下沉速度试验中，发现以上材料均能够迅速沉到孔底，起到及时堵塞孔洞的效果，但在堵塞裂隙的效果方面不尽人意，特别是低标号混凝土费用高，工序较多、堵塞裂隙原理不清、时间较长、效果不明显。最终提出了在粘土、片石及水泥混合料中增加干稻草形成胶状物的施工方案，以全面改善护壁和堵塞裂隙的效果，主要原因如下：

1、 干稻草表面有一层腊质，对泥浆的粘附性较差，可以在加重后迅速下沉通过泥浆液下沉到孔底；

2、 干稻草经干燥缩水后有较高的韧性，形成混合体后韧性能较好的保留。

3、 干稻草为空心管装结构，在冲击锥的作用下，管壁被击开，排出稻草杆中空气，吸入水泥浆，比重加大，在孔底与泥浆、水泥浆形成混合体。

4、 在裂隙再次被击穿时，泥浆、水泥浆、稻草及钻孔沉渣混合体流入裂隙硬化后有较好的稳定性和韧性，除起到絮状物堵塞裂缝的作用外，还在混合物中有一定的加筋作用，提高护壁质量，减少浇筑混凝土时裂隙被挤开的几率。

六、 效果及评价

经过填料调整后，胶状物处理裂隙效果明显，钻孔施工出现进尺，成孔后浇筑混凝土时没有出现护壁被挤穿的现象，采用混合填料处理裂隙方案合理。

七、 结束语

施工中对多次漏浆的小溶洞或裂隙需提起重视，以免工期延误、造价增加的情况出现，建议泥浆相对密度控制在1.2～1.4之间，采用填料中加水泥包绑干稻草、不排渣或少排渣的施工方法，保证孔底有一定厚度的沉碴，利用混合料改良后的性质，提高堵塞效果。漏浆时按如下顺序分层投入填料：粘土、水泥包上绑稻草、片石的方法施工，可以有效缩短裂隙施工时间，节约成本。

参考文献：

5、 林目国、李明华 高压旋喷桩复合地基在整治隧道溶洞中的应用[M]铁道工程学报2006第2期总第92期

6、 李自锋 岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术总结