桥梁施工论文发表桥墩溶洞处理方法探讨

　　摘要：文章主要通过柳州市文惠新桥工程5#墩溶洞处理施工实践，对岩溶发育地区的相邻桥梁桩基施工，提出了处理思路和施工方法，为在以后相邻结构桩基础施工中遇到溶洞时提供了切实可行的施工方法以供参考。

　　关键词：相邻桩基础,溶洞处理,施工方案

　　一、工程概况

　　柳州市文惠桥(旧桥)从柳州市荣军路北端向北跨越柳江与文惠路南端相接，大桥于1994年12月30日建成通车。随着荣军路一线工程完工，作为柳州市中央城区主要南向出口之一的文惠桥，连接于以上几条双向六车道40 米宽城市主干道路，其行车道净宽仅12 米所造成的交通瓶颈效应越发明显。为此，拟在现有的桥东侧(下游)再建一座外形相同桥型结构相似的姊妹桥以达到扩宽原有大桥的目的(为叙述方便，在后面将再建桥称之为新桥，原桥称为旧桥)。

　　新桥紧靠在旧桥下游，新桥轴线大致呈南北走向，共设桥墩台9个，编号0#～8#。新文惠桥由两岸过渡引桥和主桥组成，跨径组合由北向南为：7.795+24.48+32.5+65.452+3.61+113.28+3.041+113.28+2.72+113.28+3.549+65.452+30+6，全长584.44m。设计院综合各方因素，主桥基础分别采用群桩基础、扩大基础和沉井桩基组合基础三种型式。 其中5#墩设计为30个φ150cm钢管砼桩(如图3)(入基岩岩面)+钢筋砼桩(嵌岩300cm以上)，地质情况极为复杂(与旧桥3#墩相对应)。旧桥3#桥墩采用桩基础，据3#桥墩地质勘察资料，原3#桥墩下伏有溶洞，溶洞高约6m，洞内充填软粘土，溶洞顶板厚度约6m，旧桥3#桩基础置于溶洞顶板上，桩端完整基岩约2.5m。新桥5#墩与旧桥3#墩相距约3m，据5#桥墩地质勘察资料，5#桥墩靠旧桥一侧发育一溶槽，预计溶槽与原3#桥墩下伏有溶洞相连，溶槽深度约36.4m，5#桥墩地基范围是否有其他溶洞(槽)与旧桥墩相连，情况不明。因此，新桥桩基础施工对旧桥基础及结构可能造成严重危害和不利影响。

　　二、施工需解决问题

　　新建5#桥墩共设计30根桩，桩径1.5m，桩长预计22-35m。由于新桥5#桥墩与旧桥3#墩相距约3m，并且3#桥墩下伏有溶洞，所以，新桥5#墩桩基施工，存在以下两方面难题：①、由于桩基施工溶洞漏浆，引发原3#桥墩下伏溶洞内填充物流失，造成桩端基岩失去支托，从而影响旧桥的稳定性;②、由于施工震动可能引起桩端基岩开裂破坏，从而影响旧桥的稳定性。因此，结合个人多年的施工经验，提出以下解决思路：①、采取工程措施，阻止新桥桩基施工过程中溶洞漏浆，从而维持旧桥原3#墩地基的稳定性;②、采取小、慢冲程冲孔施工，确保3#墩旧桥的稳定性。经专家多次论证，获得通过，最终顺利完成施工任务，以上提出的两种施工思路，第二种施工已较成熟悉，下面重点论述第①种施工解决的思路。

　　三、施工思路、方案

　　采取“探灌结合”的思路方案进行，也就是先对每根桩位进行钻探，探明桩基范围内基岩的完整性及溶洞的发育情况，然后针对不同的情况采取相应的措施，具体为：①、如果桩基范围内基岩完整，只需对桩底钻孔灌浆封闭处理，不再进行其它处理，直接进行钻孔施工;②、如果桩基范围内发现溶洞及裂隙，直接利用勘探钻孔下管进行三重管高压旋喷灌浆，堵塞溶洞及裂隙，然后进行钻孔施工。

　　(一)、钻孔的设计

　　1、钻孔平面布置：每桩布置3个钻孔(如图2);

　　2、钻孔深度：钻入完整中风化或微风化岩13m(桩入岩3m+桩端10m);

　　3、开孔直径127mm，终孔直径89mm;

　　(二)、高压旋喷灌浆

　　1、要求：三重管高压旋喷，旋喷结石体半径1.0m;

　　2、旋喷孔布置：与勘探孔相同;

　　3、旋喷参数：(见下表)

　　在高压旋喷灌浆时，初取旋喷提升速度为2cm/min，旋转速度5r/pm，浆压为25MPa，空压为0.6PMa，水压为25MPa，现场根据反浆量大小对旋喷提升速度及旋转速度、压浆等进行相应的调整，若无溶洞，则用水泥浆直接填满其钻孔。

　　4、材料：水泥浆，水灰比为1.0，采用42.5级普通硅酸盐水泥，加3%氯化钙添加剂。

　　四、三重管高压旋喷桩施工工艺

　　工艺流程

　　①钻孔就位、定孔→②清孔→③下喷射管→④制浆→⑤试喷射→⑥旋转提升→Ê

　　旋喷机具就位È Ç冒浆、泥浆排泄处理Ê

　　→ ⑦成桩、移机拔管 → ⑧冲洗 → ⑨下一孔操作

　　Ä 回填灌浆Ê

　　三重管高压旋喷桩施工流程图

　　(1)、机具就位：施工前搭好施工平台，设置好排浆沟和泥浆池，铺设好钻机、高喷车行走轨道，搞好高喷车定位工作。接通水、电设备并进行现场初步试车。

　　(2)、钻孔：利用勘探孔。

　　(3)、下喷射管：

　　①、成孔后，移开成孔钻机，将高喷台车移动到孔位，并布置好管路。在下管前先将所有喷管、喷头接驳好后在地面试喷，检查各部位是否密封良好，在地面试喷前还应疏散喷头附近的人员，清理喷头附近的管线，以免造成安全事故;

　　②、将三重管接驳好后下到设计深度。在插入旋喷管前先检查高压浆与空气喷射情况以及各部位密封圈是否封闭，如因塌孔插入困难时，可用低压(0.1~1.0MPa)浆、气冲孔喷下，但必须把喷嘴用塑料布包裹或用胶布包扎以免泥土堵塞。采用低压浆、气将孔底沉渣及浓泥浆全部排出，待喷管下到设计位置后，方可正常喷射和提升。

　　③、接通高压浆管、气管。

　　(4)、制浆

　　①、在喷射管插入孔内的同时，在后台拌制水泥浆液。浆液采用新鲜无结块的42.5普通硅酸盐水泥，水灰比1：0。比重≥1.3，稠度过大，流动性差，喷嘴常易堵塞，增加排除故障时间，影响施工进度;稠度过小，对强度有所影响。

　　②、浆液必须搅拌均匀，具有良好的可喷性，稳定性好，沉降速度慢，初凝前析水率小，喷射后不改变其物理力学性能，具有良好的防渗性能;

　　③、如果考虑地下水的流动性，旋喷桩的凝结时间可根据需要进行调节，可渗入占水泥量2%~4%的水玻璃，其模数为2.5~3.4，浓度为30~45波美度。

　　④、如困施工需要，在卵石层中喷射时，孔口冒浆，可进行回收。采取先沉淀过滤，再加适量水泥的方法，主要是保证浆液中的水泥含量不低于灌注浆液。有条件时应定量测定冒浆中的水泥含量，使回收工作更准确。

　　(5)、试喷射：

　　喷管下到孔底后，先作高压浆与压缩空气的试射试验，待孔口出浆、出气后，方可进行下道工序施工。

　　(6)、喷射注浆：

　　旋射提升速度为2-8cm/min，旋转速度5-10rpm，浆压为25-36MPa，空压为0.5-0.7MPa，在高压旋喷灌浆时，初取旋喷提升速度为2cm/min，旋转速度5rpm,浆压为25MPa，空压为0.6MPa，现场根据反浆量大小对旋喷提升速度及旋转速度、浆压等进行相应调整。若无溶洞，则用水泥浆直接填满其钻孔。

　　①、开动高压注浆泵、空压机进行旋喷注浆，用仪表控制压力、流量、风量，当分别达到预定数值并孔口返浆时开始提升，由下而上进行喷射注浆，直到桩顶高程为止，由于水泥浆凝固后桩顶会产生一定的收缩，可喷射至桩顶标高超出50cm;

　　②、喷射灌浆开始后，值班技术人员及记录人员必须时刻注意检查浆、气的流量、压力以及旋转、提高升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录;

　　③、情况处理：出现意外情况时按灌浆情况再行根据现场实际情况进行处理。

　　(7)、拔管及冲洗

　　喷到孔口后应讯速拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止浆液凝固后堵塞管道，管内、机内不得残存水泥浆，龙其是灌浆系统更为重要，通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆软管内的浆液全部排除。

　　(8)、移动机具

　　至此单孔高喷施工已经结束，转入养护阶段。将钻机、高喷车等设备移到新孔位上进行下一孔的施工。

　　五、质量检验

　　1、质量检验方法分：注水渗透试验、钻取旋喷加固体的岩芯;本次只作渗透试验。

　　2、检验数量：随机抽取三根桩做注水试验

　　3、注水渗透试验方法

　　①、钻孔：在桩中心附近钻孔，钻孔孔径127mm，孔深达到钻孔桩底。

　　②、下套管：套管下入到完成基岩面以下0.3m。

　　③、注水：往钻孔内注水3-5h。

　　④、观测返水情况。

　　4、质量检验判定：如果钻孔返水，说明钻孔桩周围岩体与旋喷胶结体已经密封，封堵成功。

　　六、安全管理

　　三重喷头是实现水气同轴喷射和浆液注入的装置，喷射注浆是在高压下进行的，存在一定的危险性。因此，高压液体和压缩空气管的耐久性以及管道连接的可靠性都是不可忽视，否则，接头断开，软管破裂，将会导致浆液飞散，软管甩出等安全事故。

　　喷射浆自喷嘴喷出时，具有很高的能量，因此，人体与喷嘴之间的距离不应小于60cm,并做好防护措施。如不小心有液体进入和眼睛里时，就必须进行充分的清洗，并及时到医院治疗。

　　除此以外，用电的安全也是在喷射注浆法中必须予以重视，不得将电缆浸泡于水和泥浆中，防止漏电伤人等。

　　结语

　　柳州市文惠桥5#桥墩新旧桥间存在的溶洞、溶槽，经过提出灌浆方法并认真研究论证后实施，总计灌浆成孔90个，经质量检查均满足要求。成功的隔离，阻断了溶洞、溶槽的通道，确保了桩基施工的顺利进行和成孔、灌注质量，同时对旧桥基础进行保护，经综合检测质量效果明显，可以为类似工程提供借鉴。