行業(yè)資訊
常見的巖溶地質橋梁樁基施工方法
溶洞，作為一種不良地質具有無規(guī)律性且難以直觀察覺等特點，一直以來是基礎設計及施工的難題。巖溶，又稱喀斯特(Karst)，是一種不良地質現(xiàn)象。巖溶指可溶性巖石，特別是碳酸鹽類巖石(如石灰?guī)r、石膏等)，受含有二氧化碳的流水溶蝕，有時并加以沉積作用而形成的地貌。巖溶區(qū)，由于橋址下伏巖溶發(fā)育，基巖形態(tài)復雜，溶洞眾多且具有一定的連通性，因此其基礎施工，特別是樁基礎施工過程中常遇到上覆地層坍塌、巖面突變、溶洞漏水漏漿等復雜問題，給巖溶區(qū)橋梁施工帶來一定困難。因此，在施工過程中認清施工所在地溶洞發(fā)育情況，并根據(jù)溶洞見洞率和溶洞的大小及填充物質的特征，采用不同的施工方法顯得十分重要。
一、巖溶地區(qū)主要工程地質特征
①由于受氣溫的影響，石灰?guī)r表面在地表水及地下水強烈侵蝕作用下，普遍出現(xiàn)參差不平、犬牙交錯的形態(tài)。起伏不平的基巖面，其高差一般為1m～5m，局部地段高差可達20m，給樁基施工帶來了困難；
②基巖面下2m～15m范圍內(nèi)出現(xiàn)的溶洞稱淺層溶洞。淺層溶洞內(nèi)一般有充填物，充填物一般呈軟塑～流塑狀態(tài)。溶洞發(fā)育形態(tài)非常復雜，這類淺層溶洞直接影響到基巖上樁基的安全；
③在石灰?guī)r溶洞地區(qū)的基巖表面，普遍分布一層厚薄不一的軟土層，軟土層一般呈軟塑～流塑狀態(tài)。其天然含水量大、承載力低、工程地質條件差，是引起上部結構不均勻沉降的主要因素；且其性質對地下水位的變化非常敏感，當?shù)叵滤陆禃r，浮托力消減，土層固結變形，工程地質條件發(fā)生改變。
二、巖溶地基的處理
①對于不穩(wěn)定的巖溶洞隙，可根據(jù)其大小、形態(tài)及埋深，采用清爆換填、淺層楔狀填埋、洞底支撐、梁板跨越、調(diào)整柱距等方法。
②對于巖溶水的處理，應在查明季節(jié)性動態(tài)特征的基礎上，采取宜疏勿堵的原則。
③未經(jīng)有效處理的隱狀土洞或地表塌陷及預計的塌陷影響范圍內(nèi)，不應作天然地基。對土洞和塌隙的工程處理應按其成因區(qū)別對待，并充分估計處理后的重發(fā)性。工程措施宜采用地表截流、防滲堵漏、挖填灌、堵塞巖溶通道、通氣降壓等方法，同時應采用梁板跨越。對重要建筑物，應采用樁(墩)基。
④應注意工程活動改變和堵截山麓斜坡地段地下水排泄通道，造成較大動水壓力對建筑物基坑底板、地坪及道路等正常使用的不良影響，注意泄水、涌水對環(huán)境的污染。
三、巖溶地質橋梁樁基施工的主要方法
（1）鋼護筒跟進法
①在溶洞較大，洞內(nèi)無填充或有流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石粘土回填，灌注混凝土仍然無法成孔時，可采取鋼護筒跟迸法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護筒，并將其振動下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動，便于鉆孔施工。
②當采用泥石筑壁法沖孔已穿過多個溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時，上面已形成的泥石護壁突然坍塌并且漏水，這時已無法再進行泥石護壁，可以將鋼護筒跟進到塌孔處堵漏，漏幾個溶洞，就跟幾個溶洞。
③在垂向溶洞較多，樁基較長，鋼護筒跟進很困難，鋼護筒不能一層跟進到底時，可先下一層大護筒跟進，這個護筒的直徑應大于樁徑20cm左右。當大護筒不能下沉，下面的溶洞又無法處理時，需再下一層護筒跟進。在施工中應盡量避免雙層或多層護筒跟進。
（2）粘土片石回填法
粘土片石回填法適用于高度6m以下全填充、半填充和無填充的溶洞處理，優(yōu)點是方便、快捷、節(jié)省費用。當鉆孔至溶洞層時，一般護筒內(nèi)泥漿會全部或部分流失，嚴重時會造成塌孔，這時可采用片石加粘土(按1：1體積比)回填，溶洞較大時可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實，直至回填至溶洞頂部1m～2m。溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護壁。若溶洞內(nèi)泥石護壁出現(xiàn)漏漿時，應反復回填、沖擊，直至形成泥石護壁不再漏漿為止。鋼護筒必須穿透砂礫及卵石等透水層坐落在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止溶洞漏水，孔內(nèi)水頭急劇下降而造成塌孔。
（3）鋼護筒與回填片石相結合法
為了防止擊穿溶洞時泥漿面下降嚴重造成孔內(nèi)壓力不足而坍孔，根據(jù)地質超前鉆探結果，確定護筒埋入深度，護筒應埋至風化巖面；沖至溶洞頂約1m減小沖程，沖程在50cm-100cm左右，小沖程大頻率方法逐漸把溶洞擊穿；在擊穿溶洞前派專人負責觀察孔內(nèi)泥漿面變化，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿突然下降，就馬上補充水源和泥漿并提上沖錘防止埋錘。然后根據(jù)溶洞大小按1：1的片石和粘土同時投放整包的水泥，進行沖砸堵漏，反復沖擊方法將洞內(nèi)沖砸密實，在沖砸過程中適當加大泥漿比重使護壁牢固，當泥漿面穩(wěn)定后方可按正常沖孔，如此反復穿越溶洞。
總之，在處理溶洞時應根據(jù)實際地質情況，綜合考慮各種因素，選用安全、經(jīng)濟、合理有效的施工處理方法，以保證工程質量和施工安全，縮短工期、降低工程造價。
一、巖溶地區(qū)主要工程地質特征
①由于受氣溫的影響，石灰?guī)r表面在地表水及地下水強烈侵蝕作用下，普遍出現(xiàn)參差不平、犬牙交錯的形態(tài)。起伏不平的基巖面，其高差一般為1m～5m，局部地段高差可達20m，給樁基施工帶來了困難；
②基巖面下2m～15m范圍內(nèi)出現(xiàn)的溶洞稱淺層溶洞。淺層溶洞內(nèi)一般有充填物，充填物一般呈軟塑～流塑狀態(tài)。溶洞發(fā)育形態(tài)非常復雜，這類淺層溶洞直接影響到基巖上樁基的安全；
③在石灰?guī)r溶洞地區(qū)的基巖表面，普遍分布一層厚薄不一的軟土層，軟土層一般呈軟塑～流塑狀態(tài)。其天然含水量大、承載力低、工程地質條件差，是引起上部結構不均勻沉降的主要因素；且其性質對地下水位的變化非常敏感，當?shù)叵滤陆禃r，浮托力消減，土層固結變形，工程地質條件發(fā)生改變。
二、巖溶地基的處理
①對于不穩(wěn)定的巖溶洞隙，可根據(jù)其大小、形態(tài)及埋深，采用清爆換填、淺層楔狀填埋、洞底支撐、梁板跨越、調(diào)整柱距等方法。
②對于巖溶水的處理，應在查明季節(jié)性動態(tài)特征的基礎上，采取宜疏勿堵的原則。
③未經(jīng)有效處理的隱狀土洞或地表塌陷及預計的塌陷影響范圍內(nèi)，不應作天然地基。對土洞和塌隙的工程處理應按其成因區(qū)別對待，并充分估計處理后的重發(fā)性。工程措施宜采用地表截流、防滲堵漏、挖填灌、堵塞巖溶通道、通氣降壓等方法，同時應采用梁板跨越。對重要建筑物，應采用樁(墩)基。
④應注意工程活動改變和堵截山麓斜坡地段地下水排泄通道，造成較大動水壓力對建筑物基坑底板、地坪及道路等正常使用的不良影響，注意泄水、涌水對環(huán)境的污染。
三、巖溶地質橋梁樁基施工的主要方法
（1）鋼護筒跟進法
①在溶洞較大，洞內(nèi)無填充或有流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石粘土回填，灌注混凝土仍然無法成孔時，可采取鋼護筒跟迸法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護筒，并將其振動下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動，便于鉆孔施工。
②當采用泥石筑壁法沖孔已穿過多個溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時，上面已形成的泥石護壁突然坍塌并且漏水，這時已無法再進行泥石護壁，可以將鋼護筒跟進到塌孔處堵漏，漏幾個溶洞，就跟幾個溶洞。
③在垂向溶洞較多，樁基較長，鋼護筒跟進很困難，鋼護筒不能一層跟進到底時，可先下一層大護筒跟進，這個護筒的直徑應大于樁徑20cm左右。當大護筒不能下沉，下面的溶洞又無法處理時，需再下一層護筒跟進。在施工中應盡量避免雙層或多層護筒跟進。
（2）粘土片石回填法
粘土片石回填法適用于高度6m以下全填充、半填充和無填充的溶洞處理，優(yōu)點是方便、快捷、節(jié)省費用。當鉆孔至溶洞層時，一般護筒內(nèi)泥漿會全部或部分流失，嚴重時會造成塌孔，這時可采用片石加粘土(按1：1體積比)回填，溶洞較大時可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實，直至回填至溶洞頂部1m～2m。溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護壁。若溶洞內(nèi)泥石護壁出現(xiàn)漏漿時，應反復回填、沖擊，直至形成泥石護壁不再漏漿為止。鋼護筒必須穿透砂礫及卵石等透水層坐落在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止溶洞漏水，孔內(nèi)水頭急劇下降而造成塌孔。
（3）鋼護筒與回填片石相結合法
為了防止擊穿溶洞時泥漿面下降嚴重造成孔內(nèi)壓力不足而坍孔，根據(jù)地質超前鉆探結果，確定護筒埋入深度，護筒應埋至風化巖面；沖至溶洞頂約1m減小沖程，沖程在50cm-100cm左右，小沖程大頻率方法逐漸把溶洞擊穿；在擊穿溶洞前派專人負責觀察孔內(nèi)泥漿面變化，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿突然下降，就馬上補充水源和泥漿并提上沖錘防止埋錘。然后根據(jù)溶洞大小按1：1的片石和粘土同時投放整包的水泥，進行沖砸堵漏，反復沖擊方法將洞內(nèi)沖砸密實，在沖砸過程中適當加大泥漿比重使護壁牢固，當泥漿面穩(wěn)定后方可按正常沖孔，如此反復穿越溶洞。
總之，在處理溶洞時應根據(jù)實際地質情況，綜合考慮各種因素，選用安全、經(jīng)濟、合理有效的施工處理方法，以保證工程質量和施工安全，縮短工期、降低工程造價。
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