桥梁桩基施工溶洞处理浅析

桥梁桩基施工溶洞处理浅析 摘要本文主要研究对象是某高速公路合同段A特大桥 桩基溶洞的处理研究工作。对桩基溶洞的处理工作进行了简 要分析，对成孔工艺进行的实证研究，希望可以为相关施工 人员提供一个参考。 关键词桩基;溶洞；处理 中图分类号U445. 551文献标识码B文章编 号1008-0422 201004-0139-02 1、前言 随着生活水平的不断提高，节奏的加快，人们对快速、舒 适出行的要求也越来越高，因此公路建设如火如荼,公路里 程快速增加。公路里程的增加，路网密度也越来越大,公路建 设过程中经过岩溶等不良地质区域无法回避。由于岩溶区工 程地质情况错综复杂，不同的岩溶地质，其处治方法各异，一 旦处理不好,将直接影响到工程的质量、安全及公路的使用 品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工及运营过程 中造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题就一直困 挠着工程界。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进 行不懈的研究。 我国公路路基施工技术规范对岩溶溶洞处理的方法中, 强夯法因为经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节 省材料、质量容易控制、施工周期短、施工简单等优点，加 之岩溶溶洞在工程中遇到的问题越来越多，得到了深入研 究。该方法具有十分广阔的应用和推广前景,研究意义非常 重大。 2、溶洞处理方案比较 由于溶洞在处理方法上较多，某高速公路路基在施工开 挖过程中发现溶洞的大量存在，工期上造成了 一定程度的被 动。但为了确保工程的质量，找到一个经济合理、方案可行、 确保工期的方案就显得尤为重要。课题组最先提出三种方案 进行选择1桥梁跨越2钻孔压浆处理；3强夯法处理。 桥梁跨越方案由于需要做桩基36根,预制梁260片梁板，需 要大量钢筋、水泥以及地材，费用较高，另一方需要的工期较 长，由于施工场地狭小，预制梁场无法放置，因此，这个方案 显然是不可行的。 钻孔压浆处理方案是可行的，这种处理在小范围是较好 的，但对于溶洞范围较大的，处理起来就比较慢，而且需要大 量的水泥费用也较高。最后决定采用桥梁法。 对表1的数据对比分析我们可以得出以下结论 1 强夯法地处理溶洞最经济 2 强夯法处理溶洞工期短； 3 强夯法处理溶洞节约大量的建材 4 强夯法处理溶洞，设计、施工都比较简便。 相比较起来，强夯法施工较简单，能有效地改善路基均 匀性、提高强度和最大限度地消除沉降,造价低，而且工期也 比较短，因此，经专家讨论，推荐强夯法处理路基溶洞。 3、强夯可行性试验研究 3. 1强夯有效加固深度的确定 在确定施工参数之前，必须确定有效加固深度，因为在 工程实践中，针对不同的土性条件、工程目的、设计要求和 施工工艺，有效加固深度应采用不同的检测方法和标准。如 在软勃土地基上建造大型储罐主要是提高地基承载力，减少 沉降量和沉降差对饱和砂土和勃质粉土主要是消除在某一 震级下的液化性对湿陷性黄土和新近堆积黄土既要消除湿 陷性，又要提高强度;对山区非均匀块石回填地基和抛石填 海地基主要提高承载力和均匀性，降低压缩性。因此,有效加 固深度是指从最初起夯面夯前地面整平标高算起，不完 全满足工程设计要求的地基土,经强夯加固后，以某种方法 测试土的强度、变形等指标,达到工程设计要求的深度。而 强夯法处理溶洞的有效加固深度是指通过一定的夯击能，击 穿需要处理溶洞顶板的厚度。 3.2溶洞强夯处理需要达到的目的 根据公路工程路基施工的要求及本工程的地质地条件， 结合本工程的特征，在强夯加固后地基必须达到如下之要求 利用动力固结原理，对浅层溶洞采取击穿、回填、压 实，改变灰岩以上土层的力学性能，加速基底下卧软土层的 排水固结，提高地基土的强度，降低土的压缩性，减少路基的 沉降量 提高土层的均匀性、密实性，尽量减少路基的沉降差 异； 加固后，亚粘土形成一个良好的隔水层，阻碍地下水 进入灰岩内，控制溶洞进一步发育； 加固后的灰岩与其上土层开成一个具有良好的、整体 性的硬壳基底，以满足公路工程的荷载要求。 3.3试验性施工参数的确定 强夯设计施工参数取决于设计指标和需要加固土层的 厚度以及地基土的性质确定。根据公路工程路基施工技术规 范的要求，以及本工程需要处理溶洞顶板厚度与溶洞跨越之 比小于0.8的溶洞。参照一定的夯击能以及土的性质等，强 夯可能影响到的有效深度,试选夯击能、夯击次数、夯点间 距、夯击遍数、间歇时间等试夯参数，在不影响工程质量的 情况下，以合理处理经费达到期望的技术指标。 3.4点夯参数调整 根据强夯法具有排水固结和动力固结的工艺特性，第 一、二遍主要起到排水固结的作用，夯击后土层内水份迅速 从裂缝处消散，因此最后两击的平均夯沉量可适当提高第 三、四遍主要起到动力固结的作用，进一步减少土内的水份 和空隙，因此最后两击的平均夯沉量的标准不变。 4、A特大桥地质概况 A特大桥位于高速公路D合同段，桥梁起止桩号 K270862. 838-K272126. 02 全桥长 1263. 182m,以 20m 预应 力空心板梁和40mT梁为主，另外第1117孔为现浇连续箱梁, 桥宽26 m高速公路双向四车道.设计荷载为汽一超20,挂 -120o大桥采用钻孔灌注桩基础，以摩擦桩设计为主，其中第 4144墩桩基为端承桩，桩长一般在35 m以上，最长桩达70多 米。桩径为1. 5m和2. 2m两种。 A位于冲洪积平原，江水平静，流量一般,但常受洪水影 响，上部以亚砂土及卵石土为主，下部为基岩，埋深 5. Im-15. 3m,岩性有泥岩、灰岩等，洞穴、溶洞发育普遍。洞 穴内沉积物主要为碎石混亚粘土，灰黄色，底部为空洞;溶洞 沉积物为粘性土混碎石或粘土,浅黄褐一灰色，河床下部极 其发育。并存在冲断裂、挤压带等，也就是通常所说的破碎 带。 根据地质的实际情况，选用冲击锥成孔的工艺，该种工 艺具有挤压侧壁的作用，有利于形成一个相对稳定的孔壁。 另外，根据地质、水文情况，也可采用挖孔成桩的工艺，但该 工艺对深度有相当大的限制，不能超过25m。桩基溶洞分布深 浅、大小不一，而且有的桩基存在多”层溶洞，桩尖应避开洞 穴与溶洞，桩基成孔也存在一定的施工困难，因此，对桩基成 孔研究也非常之必要。 5、A特大桥桩基溶洞成孔工艺研究 A特大桥桩基工程地质不良，主要表现为溶洞深、多，且 溶洞相互连通，同一桩基处常有多层溶洞重叠。钻孔过程中, 容易因泥浆的大量流失而引起孔壁大面积坍塌。这是施工中 最大的难点之一。 目前,岩溶地区的桩基成孔因地质和水文情况复杂和方 法不一。因此，施工方法要根据基岩覆盖层和溶洞或破碎带 的情况进行适当的选择。其关键一是保持不坍孔，二是如何 合理穿过洞穴或破碎带。 对于地表覆盖层较薄，洞穴位置较浅，以及洞穴发育位 置较深而 且溶洞较大的，其一般采用钢护筒跟进穿过的方法， 从而在溶洞中形成一个柱体承受荷载，但此施工方法难度 大。如果洞穴底部倾角过大或存在潜流等，护筒封闭困难。 另外洞深对钢护筒跟进的垂直度难以控制.用钢量大造成费 用较高。如果是摩擦桩，摩擦力的损失也较大。因此该方法