岩溶区铁路桩基础施工溶洞处理技术研究
Road & Bridge
︱138︱2017年12期
岩溶区铁路桩基础施工溶洞处理技术研究
何文俊
中铁二局第六工程有限公司，四川 成都 610000
摘要：本文以新建浦梅铁路建宁至冠豸山段站前工程PM-5标桥梁工程为例，在了解岩溶分布特点基础上，结合溶洞分布、桩基施工现状，针对小型溶洞采用常规回填粘土冲孔固壁法施工；针对中型溶洞，采用片石粘土堵洞筑壁法施工；针对大型及特大型溶洞，分别采用片石水泥土造浆法、灌注混凝土护壁二次成孔钻进法和钢护筒跟进法施工，为岩溶区铁路桩基工程溶洞施工处理创造有利条件。
关键词：岩溶区；铁路桩基础；溶洞施工
中图分类号：[U25] 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）12-0138-02
引言 新建浦城至梅州铁路建宁至冠豸山站前工程5标，全长51.3km。标段内桥梁工程54座，涵洞工程114座，总计2535横延米，桥梁均采用钻孔灌注桩基础，共2835根、65547m。据地质勘察，全标段有8座桥梁桩基存在溶洞、涉及64个墩位、188根桩基，位于灰岩岩层内，形式为溶洞、溶孔及溶蚀裂隙。基于该工程施工特点与现状，在了解溶洞分布情况基础上，选择适当的方法进行溶洞处理。 1 施工准备 施工前做好如下准备工作[1]
： （1）掌握该工程桩基地质、水文资料，了解溶洞范围、分布情况及特征。 （2）熟知孔位、地质柱状图、施工方案。 （3）据现场地形地貌整理施工场地，设排水及防护设施。 （4）备好挖掘机、铲车、水泵等设备与回填材料。 （5）准备各工序所需安全防护器材和排水、通风、照明设施。 2 岩溶地质钻孔桩施工 2.1 钻机就位 钻架应牢固，基底应平稳，采用枕木沙袋铺垫，地基松软时远离桩孔，以免塌孔；采用钢板制作钢护筒，高度≥2.5m。为防止钢护筒形变，将箍筋焊接于护筒上、中、下各部位。定位后，要对钢护筒位置重新核实，保证其与桩位中心线偏差在50mm 以下；对回填土检查(密实度)，防止漏浆；在对钢护筒埋设时，要确保其与地面成30cm 的高度差。备好钻机后，要对其平整度复核，为成孔深度校验奠定基础。 2.2 钻孔 采用隔孔施工法对同一墩台中不同钻孔作业；在对下一桩基作业时，须保证上一桩基强度达2.5MPa，避免缩径及塌孔等不良施工问题产生。在施工中，要先对溶洞分布较多的桩孔作业，增加桩机支撑工作面，为垂直成孔作业提供基础。 2.3 成孔及一次清孔 间隔2h 对钻孔作全面记录，对各类土石层分布厚度及所处位置标识，结合地质勘探资料，对钻速调节，绘制施工结构地质剖面图。在初次钻孔时，要小冲程钻进，及时纠正钻孔偏差，对钻头直径复核。若发现钻孔中钻头磨损度达10毫米以上，要及时更换钻头，以防卡钻。钻进中，距离孔底距离为2米时，可对钻进速度调节，小进程钻进，然后清渣清浆，展开为时10h 的一次清孔作业，确保泥浆比在1.3以上。 2.4 制作与吊放钢筋笼 钢筋笼制作与加工施工时，要现场进行逐节验收作业。当钢筋质量验收合格后，方可对其进行加工作业；要严禁使用质量不合格的钢筋，焊口与焊缝质量不合格时，要对其进行补焊。在吊放钢筋笼作业时，要保证其不与孔壁发生碰撞；下放作业受到阻碍时，要重新纠偏位置后方可继续下放，不可强行放置，以免产生塌孔事故。 2.5 下放导管二次清孔 只有对导管进行密水性试验后，方可进行沉管作业，然后对其连接密实情况进行全面检查，防止在施工时出现漏浆情况；要严禁使用缩径导管，保证导管与孔底之间形成30-50厘米的高度差。在此基础上，采用导管进行二次清孔，然后灌注混凝土作业。孔口泥浆粘度在18～22s 之间，含砂率≤2％；泥浆比重≤1.1；胶体率≥95%[2]
。 2.6 灌注混凝土 混凝土在拌和站集中拌和，由运输车运至现场灌注成桩。原材料须检验合格后方可使用，拌和站每盘拌和时间均应≥60s。运到现场后，坍落度应在18～22cm 间，以防堵管。浇筑首盘混凝土时导管下口距孔底30～50cm；首斗混凝土浇筑后导管埋深度应≥1m。封底砼灌入且确认封底成功后正常连续浇筑，每根桩宜在6h 内完成；灌注时导管埋深一般宜在2m～6m 之间。提升导管时，要根据溶洞确定
导管埋深，以防断桩。为确保桩顶质量，灌注完成后观察30min 再
拔导管。 3 溶洞识别及处理 溶洞会卡钻、掉钻、埋钻，甚至引发漏浆、塌孔等事故；施工
时若处理不当，不仅会导致桩基砼灌注失败，且会引发桩基失稳等质量事故。在本工程岩溶区铁路桩基施工溶洞处理时，采用以下方式识别溶洞： (1) 查看地质资料图； (2) 听声音，看气泡； (3) 观察孔内水位是否突然下降； (4) 观察与其相邻孔内水位是否下降至同一水平面； (5) 钻孔钻进速度较快时说明有溶洞存在； (6) 钻头突然倾斜、下落，地面沉降、塌方时也表明有溶洞出现。 根据溶洞识别结果，本工程将溶洞划分为小型(单个高度H≤2m)、中型(单个溶洞高度2m
择实心钻机，备好泥土、片石、麻袋、袋装水泥、砂石料及钢护筒，配置造浆粘土，入孔泥浆比为1.1～1.3。确保便道畅通及现场吊机、挖掘机处于完好待命状态；备钢网架，做好施工前的溶洞处理相关技术、安全交底工作，针对不同类型溶洞采用不同技术展开施工。 4 不同溶洞处理技术
4.1 常规回填粘土冲孔固壁法处理小型溶洞 冲击钻进施工时，密切注意护筒内泥浆面的水平位置变化，泥
浆面下降时要及时补水。钻孔前准备10m 3
黄粘土，一旦下降，采用大型挖掘机将备好的粘土投入钻孔，回填＞2m，采用低提慢进方法冲孔，堵住溶洞重新造浆，填充溶洞及固壁。 4.2 片石粘土堵洞筑壁法处理中型溶洞 结合超前钻参数，安排安全施工管理人员时刻观察岩样、护筒内泥浆面变化情况，对溶洞位置进行识计。然后，在钻孔时要小冲
程钻进，当钻孔内水位以及泥浆面发生变化时，要加快钻进速度，补浆补水提冲击锤，增加粘土提高泥浆密实度。然后小冲程将碎黏土、片石挤入溶洞内，直至泥浆面稳定，随后适当加大冲程继续进行钻孔作业。 4.3 大型溶洞 （1）片石水泥土造浆法
小冲程击穿洞顶钻进作业，防止冲击锤被卡。漏浆时向孔内投3～5m 厚粘土、片石混合物，小冲程将水泥、黏土和片石挤入溶洞内。 （2）灌注混凝土护壁二次成孔钻进法 溶洞顶板击穿后，增大泥浆密实度，以防涌水、涌浆引起孔壁事故。钻至底板后，向孔内灌注至溶洞顶1.0m 以上的水下混凝土，待其强度=70%后，重新钻进作业。
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