陳 蔚

(中鐵港航局集團(tuán) 第二工程有限公司，廣東 廣州 510800)

1 橋梁工程地質(zhì)概況

鼎湖特大橋位于肇慶市西江北岸，西起北嶺山，經(jīng)九坑水庫大壩下游約200 m跨三茂鐵路、G321國道、長利涌河道及進(jìn)港公路，東至廣利鎮(zhèn)，橋址內(nèi)地勢較為平坦，地形以水田和魚塘為主，水系縱橫交錯(cuò)。全橋長9 574.03 m，為南廣鐵路線路最長的1座特大橋。全橋施工段處于巖溶發(fā)育地區(qū)，地下溶洞眾多，樁基施工處理難度大。

鼎湖特大橋橋址內(nèi)全線地層較多，有素填土層、第四系全新統(tǒng)沖洪積層和殘坡積層、泥盆系中統(tǒng)砂巖、石炭系下統(tǒng)層。鼎湖特大橋橋位區(qū)溶洞有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1)溶洞區(qū)多，區(qū)域大，地層復(fù)雜。全橋291個(gè)墩臺(tái)，224個(gè)墩臺(tái)的樁基有溶洞，約占77%。

2)單個(gè)溶洞垂直高度大，層數(shù)多。樁基內(nèi)單個(gè)垂直高度最大達(dá)39.6 m，串珠式溶洞多達(dá)18層，各巖層厚度較小，大部分不足1 m。

3)溶洞所處位置深。在長利涌施工段，溶洞位置在地面以下60～90 m，且地質(zhì)鉆孔均未揭示出巖層完整底板，其中最大鉆孔深度151 m也未揭示出巖層底板。

2 溶洞的處理方法

2.1 拋填片石和黏土法

對(duì)于單層溶洞，垂直高度在3 m以下的宜用此法。施工時(shí)為防止護(hù)筒下沉，巖溶地區(qū)的鋼護(hù)筒比一般地區(qū)的護(hù)筒略長，不得＜3 m，是否還需加長穿過易塌土層，應(yīng)視該樁的復(fù)雜程度決定。

施工前應(yīng)準(zhǔn)備好回填材料。石料應(yīng)選用硬質(zhì)巖石，強(qiáng)度為20～40 MPa，節(jié)理裂隙不發(fā)育，尺寸≤40 cm的自然級(jí)配。黏土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)黏土，含沙率≤5%，塑性指數(shù)以17% ～25%為宜，并將黏土裝入編織袋備用。

按正常鉆孔樁施工方法施工，在鉆頭穿過護(hù)筒前，在護(hù)筒內(nèi)口填入小碎石，用鉆頭沖擊使小碎石擠入護(hù)筒底口，對(duì)護(hù)筒底口進(jìn)行加固。

鉆進(jìn)過程中應(yīng)按地質(zhì)圖中的溶洞位置，在將要鉆進(jìn)至溶洞頂板高程時(shí)應(yīng)減小沖程，防止溶洞頂板的突然破裂導(dǎo)致卡鉆、塌孔等事件。當(dāng)擊穿溶洞頂板導(dǎo)致漏漿(孔內(nèi)水位下降)時(shí)，應(yīng)立即組織人員(機(jī)械)進(jìn)行回填，按土石比例 0.5∶1～1∶1(體積比)填入孔內(nèi)，回填至溶洞頂板以上1～2 m(再高則效果下降);并同時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)水，保持孔內(nèi)水位，用小沖程沖進(jìn)，讓黏土和片石充分?jǐn)D入溶洞，每鉆進(jìn)0.5 m，回填一次，直到孔內(nèi)水位不再下降為止。若漏漿同時(shí)發(fā)生塌孔現(xiàn)象，應(yīng)立即拋填片石和黏土，下部以拋片石為主，上部按比例拋片石和黏土，回填到塌方部位以上1.0～1.5 m。以上步驟重復(fù)使用，直至成孔。

2.2 溶洞注漿法

此方法使用以純水泥漿為主的單液注漿，適用于多層、串珠型溶洞。

注漿前應(yīng)仔細(xì)閱讀分析地質(zhì)柱狀圖，了解各層溶洞所在高程、溶洞間巖層高度、填充物等信息，確定注漿鉆孔深度。注漿鉆孔深度應(yīng)達(dá)到最深一層溶洞底板以下50 cm。

測量放出需注漿的樁位，在樁位范圍內(nèi)鉆孔。鉆孔完畢后插入壓漿用PVC管，PVC管采用φ50多孔花管，確保從上到下各高程溶洞均能注入水泥漿。水泥采用 P．O 42.5 水泥，水泥漿水灰比在 0.6∶1 ～1∶1之間。

連接壓漿PVC管與壓漿泵之間的輸送軟管，安裝壓力表，注漿壓力應(yīng)控制在 0.2～0.4 MPa，不得大于0.5 MPa。終注壓力 0.5 MPa。

制(拌)漿時(shí)，先加水，開動(dòng)制(拌)漿機(jī)，再加水泥。攪拌完成后，為防止堵管，應(yīng)在將水泥漿放入存漿池之前加過篩處理。制(拌)漿的速度應(yīng)滿足壓漿泵的工作需求。

注漿過程中，要有防止堵管措施，在間隔時(shí)間段內(nèi)需及時(shí)清理管道。

注漿過程中，應(yīng)設(shè)時(shí)間間隔停壓，讓水泥漿有凝固時(shí)間，若有速凝劑，則可減少間隔時(shí)間。

對(duì)于大溶洞，可在水泥漿中摻入一定量的粉土或粉煤灰，粉土摻入量不大于水泥重量的10%，粉煤灰摻入量為水泥重量的20%～50%。

在終注壓力下連續(xù)注漿10 min的注入率不大于5 L/min時(shí)，可終止注漿。

注漿完成待水泥漿強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，按正常樁基施工方法沖孔，施工過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)少量漏漿狀況，配合拋填片石和黏土法，鉆進(jìn)成孔。

2.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

對(duì)于在鉆孔過程中屢次漏漿，回填片石、黏土無效果的，或者單層溶洞高度在8 m以上的大型或超大型溶洞，可采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理。護(hù)筒跟進(jìn)法分單護(hù)筒和多護(hù)筒2種。

單護(hù)筒跟進(jìn)法施工前應(yīng)準(zhǔn)備好一定量的鋼護(hù)筒，護(hù)筒直徑要大于樁徑，鋼板厚度8～14 mm，采用振動(dòng)下沉法(圖1)。

圖1 鋼護(hù)筒跟進(jìn)

將護(hù)筒下沉至巖面高程，下沉過程中要注意控制鋼護(hù)筒的垂直度，并防止在遇到巖層后護(hù)筒底口卷板影響孔徑。采用正常方法沖孔，將溶洞頂板擊穿后，用直徑稍大一點(diǎn)的錘頭在巖面位置反復(fù)掃孔，將護(hù)筒繼續(xù)下沉至溶洞底板，鉆孔成樁。

對(duì)于多層、串珠式超大型溶洞，可采用多護(hù)筒跟進(jìn)法。施工前應(yīng)仔細(xì)分析地質(zhì)柱狀圖，了解溶洞層數(shù)和高度，確定使用的護(hù)筒層數(shù)和長度，第一層護(hù)筒直徑要大于樁徑50 cm以上，以保證后面的護(hù)筒的垂直度和成樁質(zhì)量。施工時(shí)先下沉第一層護(hù)筒至最上層溶洞頂板巖面，此護(hù)筒稱之為防坍護(hù)筒，防止第一層超大型溶洞頂板被擊穿后引起的大面積塌孔導(dǎo)致安全事故。用直徑稍大于樁徑的鉆頭鉆孔，將第一層溶洞頂板擊穿后，再跟進(jìn)第二層護(hù)筒，第二層護(hù)筒直徑應(yīng)比第一層護(hù)筒直徑小10～20 cm，一直跟進(jìn)至第一層溶洞底板，再正常鉆進(jìn)，視地質(zhì)情況，將第二層護(hù)筒一直跟進(jìn)至孔底或再跟進(jìn)第三層護(hù)筒，鉆孔成樁。

3 溶洞處理工程數(shù)量及注意事項(xiàng)

3.1 鼎湖特大橋溶洞處理工程量

鼎湖特大橋溶洞地質(zhì)樁基處理工程量統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 鼎湖特大橋溶洞地質(zhì)樁基處理工程量

3.2 樁基混凝土灌注注意事項(xiàng)

1)經(jīng)溶洞處理過的樁基，溶洞處孔壁較薄，施工時(shí)應(yīng)稍微增大泥漿密度，防止灌注過程中的塌孔。

2)灌注時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)管埋深，防止混凝土側(cè)壓力過大將孔洞處護(hù)壁擠破造成混凝土流失或?qū)Ч苈冻鰧?dǎo)致斷樁。

3)灌注時(shí)應(yīng)保證混凝土連續(xù)不斷、充足供應(yīng)，減少突發(fā)事件觸發(fā)概率。

4 結(jié)語

通過上述3種方法的結(jié)合使用，鼎湖特大橋?qū)r溶地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)的地基進(jìn)行了成功的處理，保證了樁基施工的質(zhì)量和進(jìn)度，為鼎湖特大橋在南廣鐵路工程中創(chuàng)先評(píng)優(yōu)奠定了基礎(chǔ)。

［1］ 丘斌．巖溶地區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)［J］．鐵道建筑，2004(5):13-14．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．TZ213—2005 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2005．

［3］ 中華人民共和國鐵道部．TB10203—2002 鐵路橋涵施工規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2002．