黃建平

（中交四公局第二工程有限公司， 北京 100000）

0 前言

路橋施工環(huán)境特殊，特別是巖溶山區(qū)地質(zhì)條件較差，對(duì)施工技術(shù)和工藝要求很高，必須提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)全面勘察，掌握巖溶山區(qū)地質(zhì)地形特征，然后制定科學(xué)可行的施工方案，以確保樁基施工的可靠性，避免質(zhì)量隱患的遺留。針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)，施工單位應(yīng)把樁基施工管理作為重點(diǎn)，確保所有技術(shù)作業(yè)都能嚴(yán)格按照專業(yè)規(guī)范進(jìn)行，減少施工變更，提高工程建設(shè)的綜合效益。

1 巖溶山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)特點(diǎn)

為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)高速高速公路在不斷建設(shè)中日趨完善，但由于所面臨的地理環(huán)境不同，相應(yīng)的施工技術(shù)和工藝也不同，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定出具有可行性高的施工方案，配以適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，不但可以降低施工難度，而且可以減少出現(xiàn)的施工問(wèn)題。由于地質(zhì)條件的特殊性，在面對(duì)熔巖山區(qū)環(huán)境施工時(shí)，主要是由硫酸鹽、鹵化物、碳酸鹽等可溶巖石產(chǎn)生化學(xué)溶蝕反應(yīng)，在發(fā)展強(qiáng)烈的地區(qū)，甚至存在著大型地下暗河、廊道和大型地下溶洞，對(duì)高速公路橋梁樁基的影響很大。為了保證施工活動(dòng)的正常進(jìn)行，需要提前進(jìn)行綜合地質(zhì)勘察，查明地質(zhì)實(shí)際情況，根據(jù)巖溶表現(xiàn)出的復(fù)雜多變的特征，提前做好準(zhǔn)備，預(yù)測(cè)可能的施工問(wèn)題，制定各種防范措施，為后續(xù)施工作業(yè)的開(kāi)展提供保障，減少外界各種因素對(duì)施工作業(yè)的干擾，提高高速公路橋梁樁基施工的綜合效果。

2 巖溶山區(qū)橋梁樁基施工常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 樁基塌孔

高速公路橋梁樁基施工中，由于山區(qū)巖溶地質(zhì)的特點(diǎn)，容易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，造成后續(xù)灌注作業(yè)無(wú)法進(jìn)行，延誤工期，增加工程造價(jià)。造成這一問(wèn)題的主要原因是：巖溶連通性差，覆蓋層流塑性強(qiáng)，加劇了孔內(nèi)漿液流失的問(wèn)題；即使采取補(bǔ)漿措施，仍會(huì)出現(xiàn)孔內(nèi)液面高度不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，產(chǎn)生壓差，最終導(dǎo)致鉆孔塌陷。為了避免這類問(wèn)題，需要在施工前根據(jù)勘察結(jié)果確定施工步驟，從外圍樁逐步過(guò)渡到中間樁。同時(shí)，為提高孔壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)選擇比設(shè)計(jì)樁徑大、最終達(dá)到基巖以下深度的鉆頭，再安裝鋼套。分析工程施工要求，配以相應(yīng)砂漿，并在套筒外側(cè)利黃土填實(shí)，可有效地防止由于漿液流失而導(dǎo)致的塌孔。此外，還需事先設(shè)計(jì)好防滲措施，發(fā)現(xiàn)滲漏通道后，要及時(shí)封堵，特別是穿越鈣質(zhì)礫巖裂隙地帶時(shí)，可采用泥球錘擊，保證無(wú)漏漿問(wèn)題，可按設(shè)計(jì)方案施工。

2.2 地下水涌出

由于前期勘察不準(zhǔn)確、地下水位相關(guān)信息掌握不全面，在巖溶樁基施工過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，增加了現(xiàn)場(chǎng)施工的難度。許多工程因承壓水引起巖溶樁底大量涌水，降低了施工的安全性。如遇地下水溶洞，需再次對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整修改，以確保施工方案具有較強(qiáng)的可行性和科學(xué)性，再以此為施工指導(dǎo)，確保每一個(gè)細(xì)節(jié)的實(shí)施規(guī)范。遇有體積小，但水位淺，水流穩(wěn)定的溶洞，可采用拋石措施處理，條件允許時(shí)，可采用適量的碎石土和水泥，增加溶洞周圍片石和泥漿的緊密度，使地下水流連通速度，減少對(duì)樁基施工的影響。

2.3 鉆孔彎管

在基樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，同時(shí)也是容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的階段。假使巖溶發(fā)育過(guò)快，在實(shí)際施工中易發(fā)生彎管、夾管等現(xiàn)象，其安全性和穩(wěn)定性較低。而且，許多單位在施工過(guò)程中，會(huì)遇到原巖層不平衡，造成地面變形、地層塌陷和涌水，不僅增加了施工難度，而且還容易引發(fā)安全事故。如遇地下水流速度快的溶洞，為了保證溶洞內(nèi)水位的穩(wěn)定性，可采用內(nèi)層鋼護(hù)筒下沉法處理。當(dāng)水流通過(guò)洞口頂部時(shí)，可用鋼絲等材料綁扎，避免對(duì)內(nèi)護(hù)筒產(chǎn)生影響，再用吊車將內(nèi)護(hù)筒轉(zhuǎn)移到洞口底部，最后用監(jiān)測(cè)器檢測(cè)內(nèi)護(hù)筒是否到達(dá)洞口底部。若鉆孔后發(fā)現(xiàn)水位下降，則需反復(fù)加漿，控制水位，使泥漿處于穩(wěn)定狀態(tài)，判斷洞穴中是否有地下水。若洞穴灌注所需泥漿不足，且位置不斷變化，則可確定洞穴中存有地下水，需采用相應(yīng)技術(shù)施工，最大限度排除地下水對(duì)樁基施工的影響。

3 挖孔樁成孔施工技術(shù)

3.1 護(hù)壁厚度設(shè)計(jì)

在挖孔樁施工過(guò)程中，考慮到工程對(duì)鉆孔深度的要求，需要采用分段開(kāi)挖的方法，分段護(hù)壁處理，以進(jìn)一步提高挖孔樁施工過(guò)程的安全穩(wěn)定性。對(duì)小于6 m 的孔徑，由于土質(zhì)條件較好，可在不設(shè)護(hù)壁的情況下進(jìn)行開(kāi)挖施工；但對(duì)大于6 m 的孔徑，在施工過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)設(shè)置護(hù)壁，并適當(dāng)控制護(hù)壁厚度約15 cm。

3.2 樁孔開(kāi)挖

結(jié)合巖溶地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，確定采用分段開(kāi)挖的方法進(jìn)行工程施工。在地質(zhì)條件較好的地區(qū)，為1 m 一段，在巖溶地區(qū)為0.5 m 一段。施工過(guò)程中不需要對(duì)孔壁進(jìn)行拋光處理，采用人工處理方法，保證了孔壁的平整度。在鉆孔施工過(guò)程中，遇到堅(jiān)硬巖石時(shí)，可采用淺眼松動(dòng)爆破法，繼續(xù)進(jìn)行挖掘施工。

3.3 護(hù)壁的施工

結(jié)合巖溶地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，采用15 cm 等厚鋼筋混凝土外護(hù)壁，采用人工澆筑方基樁及樁位軸線，保證孔位及孔深均符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 鉆孔的測(cè)量控制

在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，隨時(shí)對(duì)樁位軸進(jìn)行校核，確保樁位、截面積和孔深均符合工程實(shí)際設(shè)計(jì)要求。此外，還需對(duì)軸線進(jìn)行測(cè)量控制，通過(guò)將控制水準(zhǔn)機(jī)牽引向上直至護(hù)壁頂部，實(shí)現(xiàn)高程測(cè)量與控制。

3.5 溶洞處理

在巖溶地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌樁施工時(shí)，必須采取有效措施對(duì)溶洞進(jìn)行處理，具體措施包括以下三個(gè)方面。

(1)溶洞的安全處理。檢測(cè)洞穴中的有毒氣體，檢測(cè)人員進(jìn)入洞穴時(shí)必須戴上安全系帶，并確保安全帶與井口的掛梯之間有足夠牢固的連接，以提高檢測(cè)人員在進(jìn)行洞穴檢測(cè)工作時(shí)的安全性。在基坑挖深超過(guò)10 米時(shí)，需采用鼓風(fēng)裝置不斷向洞內(nèi)吹入新鮮空氣，保證探測(cè)者的呼吸需求。

(2)溶洞的承壓水檢測(cè)。在孔徑與溶洞頂面距離為1 米時(shí)，應(yīng)提前鉆取直徑為10 cm 的孔洞，以檢測(cè)溶洞內(nèi)有無(wú)承壓水。在有承壓水抽采完畢后，要求施工人員和檢測(cè)人員迅速撤離地面，方可繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)挖施工。

(3)溶洞的填充物檢測(cè)。挖穿溶洞頂蓋后，檢查溶洞內(nèi)的填充物，如無(wú)填充物，將溶洞內(nèi)的積水、稀漿抽凈，加固外圈，再進(jìn)行立模澆筑施工；如溶洞內(nèi)有填充物，先合理劃分填充物的等級(jí)，再對(duì)不同等級(jí)的填充物采取有效的處理方法，處理完畢后再進(jìn)行下一步的施工。

4 沖擊鉆鉆孔樁成孔施工技術(shù)

4.1 制備泥漿

為改善泥漿穩(wěn)定性，可在泥漿中加入適量的0.2%堿粉，再采用鋼質(zhì)材料包扎包扎，進(jìn)行包扎作業(yè)，包扎包扎內(nèi)徑需大于樁徑0.3 m，采用分解卷扎，并根據(jù)巖溶地質(zhì)環(huán)境選擇科學(xué)、合理的包扎方案，如對(duì)包扎深度較淺的包扎可采用挖埋法。此外，為了避免施工過(guò)程中雜物落到鉆孔里，造成鉆孔質(zhì)量問(wèn)題，還需對(duì)護(hù)筒的頂面進(jìn)行控制，使其高度高于地面0.3 米。

4.2 架設(shè)鉆機(jī)

當(dāng)設(shè)置鉆機(jī)的支座位置時(shí)，盡量設(shè)置在原則孔的位置，然后采"八"字形纜風(fēng)繩栓拉鉆機(jī)，以確保其安裝足夠平滑，避免在具體施工過(guò)程中發(fā)生位移或沉降現(xiàn)象。

4.3 鉆進(jìn)作業(yè)

對(duì)于一般的土層鉆孔施工，為了有效地提高泥漿濃度，可選用50/75 cm的沖孔鉆。在進(jìn)行巖溶層鉆孔施工時(shí)，為保證洞室頂部被擊穿，避免卡鉆問(wèn)題的發(fā)生，可采用在100～150 cm 范圍內(nèi)改變沖程的方式進(jìn)行鉆孔施工，同時(shí)也要準(zhǔn)備水泥、石塊和粘土等施工材料。

4.4 溶洞處理

鉆穿溶洞頂板前，需調(diào)配專業(yè)人員，實(shí)時(shí)觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面情況，一旦護(hù)筒內(nèi)泥漿面出現(xiàn)下降趨勢(shì)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。鉆孔頂板后，由于孔內(nèi)充填情況不確定，必須先確定孔內(nèi)充填情況，再選擇最合理的充填處理方式。如對(duì)小、多層溶洞，可采用低標(biāo)號(hào)混凝土填充溶洞，然后進(jìn)行鉆孔施工，對(duì)大、中型溶洞，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用特殊的處理工藝進(jìn)行處理。

5 工程灌注樁成樁施工技術(shù)

5.1 清孔

鉆完后必須進(jìn)行清孔，清孔工作完成后，即可進(jìn)行灌注樁的成樁施工。先用鋼絲掛重約1 kg 的鐵炮檢查井眼深度，然后在井眼底部設(shè)置一道活門式網(wǎng)抽渣筒，反復(fù)對(duì)井眼進(jìn)行掏渣，徹底清除井眼底部的泥沙和沉渣；鋼筋下垂后，需復(fù)打沉渣厚度，一旦發(fā)現(xiàn)沉渣厚度超標(biāo)，則需重新進(jìn)行清孔作業(yè)，直至達(dá)到工程規(guī)范要求。

5.2 安裝鋼筋籠

清理完畢后，立即安裝鋼筋籠。具體地說(shuō)，清孔工作結(jié)束后，必須對(duì)清孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，如果清孔質(zhì)量合格，則應(yīng)及時(shí)將鋼筋籠放入鉆孔，再與護(hù)筒連接，以避免在混凝土灌注施工過(guò)程中鋼筋籠上浮的現(xiàn)象。為有效地縮短鋼筋籠的安裝時(shí)間，可采用鋼筋籠套筒擠出連接工藝進(jìn)行鋼筋籠的安裝施工。

5.3 灌注混凝土

鋼筋籠安裝完畢后，即可進(jìn)行混凝土灌注施工，具體而言，混凝土灌注施工可分為以下五個(gè)步驟進(jìn)行。

(1)漏斗和管道安裝完成后，應(yīng)立即進(jìn)行一次混凝土灌注施工。一般而言，第一車混凝土的坍塌將比較大，因此需要在2 米以下埋入導(dǎo)管。

(2)灌注混凝土的過(guò)程必須是連續(xù)的，并由專業(yè)人員負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)混凝土的灌注高度；此外，還必須確保管道埋置深度為2～6 米。

(3)提升導(dǎo)管時(shí)，為避免接觸鋼筋籠，必須保證導(dǎo)管在提升過(guò)程中處于中間位置，導(dǎo)管提升后的埋深程度也要保證在2 米以上；此外，還需嚴(yán)格控制導(dǎo)管的拆除時(shí)間，盡量保證在15 min 內(nèi)完成。

(4)在巖溶地層附近進(jìn)行混凝土灌注施工時(shí)，需適當(dāng)放慢混凝土灌注速度，以避免巖溶地層中壓力驟增導(dǎo)致孔壁塌陷。

(5)控制完成灌注的混凝土樁應(yīng)比設(shè)計(jì)高度高出約70 cm，將多出部分鑿開(kāi)，以提高混凝土灌注的整體質(zhì)量。

6 高速公路橋梁樁基施工技術(shù)控制要點(diǎn)

6.1 提前現(xiàn)場(chǎng)勘察

事先的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)是高速公路橋梁樁基施工中需要進(jìn)行的準(zhǔn)備工作。它可以預(yù)先確定熔巖區(qū)的地質(zhì)特征，為施工計(jì)劃的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并確保后續(xù)的施工作業(yè)能夠順利進(jìn)行。高速公路橋梁樁基的施工需要以調(diào)查結(jié)果為指導(dǎo)，以確保橋墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)果的科學(xué)性。其中，重點(diǎn)是熔巖的分布和發(fā)育。對(duì)于發(fā)育程度相對(duì)較低的巖溶洞穴，應(yīng)采用一橋墩一孔的施工方法。對(duì)于發(fā)育程度高，強(qiáng)度高的巖溶洞穴，可以采用一樁一孔的施工方法。無(wú)論采用哪種處理方法，都必須確保鉆孔深度的合理性，該深度應(yīng)不小于溶洞所形成的地層深度，以確保樁基施工結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，有必要在施工前確定巖溶洞穴的穩(wěn)定性，以確定其是否會(huì)干擾施工過(guò)程。因此，有必要在調(diào)查階段對(duì)巖溶洞穴的狀況進(jìn)行調(diào)查和確認(rèn)，并掌握頂板厚度，巖石性質(zhì)，節(jié)理裂縫信息。并結(jié)合周圍環(huán)境和地下水分布特點(diǎn)，對(duì)施工方案進(jìn)行了調(diào)整，以保證合理的樁深，提高了施工方案的可行性。

6.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

6.2.1 挖孔樁

當(dāng)遇到發(fā)育強(qiáng)度低的熔巖區(qū)時(shí)，為了減少施工難度，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案施工，不能隨意變更工序。通常的施工流程是：現(xiàn)場(chǎng)整理、測(cè)量放樣、開(kāi)挖井口、井口混凝土澆筑、挖開(kāi)一節(jié)樁孔、支模及護(hù)壁混凝土澆筑、檢查樁體標(biāo)高及軸線、吊裝設(shè)備、挖開(kāi)二節(jié)樁孔、拆掉一節(jié)及二節(jié)樁模及護(hù)壁混凝土澆筑。所有工序結(jié)束后，應(yīng)檢查樁身高度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2.2 開(kāi)挖樁孔

在挖孔樁作業(yè)中，樁節(jié)長(zhǎng)度可確定為1 米，對(duì)于需要穿過(guò)軟土的樁節(jié)長(zhǎng)度可調(diào)整為0.5 米。為了控制好孔壁的平整度，在整個(gè)樁孔開(kāi)挖過(guò)程中，必須始終保持樁身的凹凸?fàn)顟B(tài)，以提高樁身的摩擦力。若地下有硬巖，且開(kāi)挖作業(yè)難度較大，則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定是否采用淺眼松動(dòng)爆破法進(jìn)行開(kāi)挖施工。

6.2.3 護(hù)壁處理

可選用C25 鋼筋混凝土處理樁位護(hù)壁，采用機(jī)械攪拌方式保證保持較高的均勻性，并將其吊運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，采用人工澆筑的方法施工。此外，還可選用國(guó)產(chǎn)鋼制模板作護(hù)壁模板，每三塊組裝成一個(gè)模板，可采用U 型卡板進(jìn)行連接處理以提高穩(wěn)定性。通過(guò)循環(huán)澆注施工，改善護(hù)壁處理效果。

6.2.4 灌注樁施工

成孔后進(jìn)行全面清孔處理，然后安裝預(yù)先綁扎的鋼筋籠，采用水下灌注法作業(yè)，控制好澆筑速度，全程避免鋼筋籠上浮。為提高灌注樁施工質(zhì)量，進(jìn)行了連續(xù)澆筑作業(yè)處理。

7 結(jié)束語(yǔ)

為了對(duì)巖溶地區(qū)高速公路橋梁樁基施工作業(yè)進(jìn)行分析，需要確定地質(zhì)地形條件特征，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有一個(gè)大致的了解，然后確定施工方案，完成施工設(shè)計(jì)，為下一步各階段技術(shù)實(shí)施提供指導(dǎo)，提高施工規(guī)范，確保施工效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。