关于桥梁桩基溶洞施工技术的研究

【摘　要】我国西南地区地形地貌复杂,天气、气候独特，区域夏季和秋季的分配基本一致,而冬春两季差异明显，地下溶洞分布极广，部分桩基在成桩后经检测底仍有不少量溶洞存在，对高速公路桥梁极有大安全和质量隐患。本文结合工程实际施工方法，通过高压旋喷注浆加固技术的实际应用，对桩底溶洞的处理提出自己的看法。

【关键词】桥梁；溶洞；加固；方案设计

0.工程概况

某高速公路大桥Y15-1桩设计为钻孔灌注嵌岩桩，设计桩径1.5m，桩长42m，设计桩底持力层基岩为中—微风化灰岩。在桩基施工完成后，根据相关单位提供的抽芯检测和补充勘察资料发现桩底持力层3倍桩径范围内存在溶洞，分别为前孔42.26～42.75m有半边溶蚀，44.18～44.90m有溶洞，后孔44.18～44.90m有溶洞，持力层不符合设计要求。为了弥补由于地质原因造成的质量安全隐患，保证结构的安全和使用功能，需对基桩底部持力层范围内的溶洞进行注浆加固处理。

1.加固方案设计

a)为了保证注浆的有效填充性和加固体的固结强度要求，本方案设计采用高压清水旋喷切割清洗+高压旋喷注浆+孔内压注水泥浆相结合的施工方法。即先对基桩底部持力层范围内的溶洞填充物及洞穴、洞壁溶蚀物进行高压清水切割清洗，再按自下而上的顺序对溶洞深度范围进行高压喷射水泥浆，最后在孔内注浆及孔口压浆。

b)施工目标。在桩底持力层经注浆处理后，在处理段内填充满水泥浆固结体，固结体胶结紧密，与基岩接触紧密，抗压强度（龄期28d）达到15MPa，从而提高持力岩层的完整性，并满足设计要求的桩底持力层强度要求。

2.施工流程及施工工艺

2.1施工流程

注浆孔布置钻机就位、对位钻进至处理段底以下0.5m埋设孔口压浆装置高压清水切割、清洗拌制水泥浆高压旋喷注浆孔内注浆、孔口压浆终凝前孔口补浆。

2.2施工工艺及要求

a)桩注浆孔的布设。加固孔距桩中心45cm呈等边三角形布置，如原抽芯孔位置合适时可利用作为加固孔，根据Y15-1桩基的现场实际情况，本次加固利用1个抽芯孔作为加固孔，同时需钻设其余2个加固孔。

b)注浆孔的钻孔。本次加固处理采用XY-1A地质钻机，钻头直径101～110mm。终孔深度为进入设计持力层基岩5m，并穿过溶洞底板进入基岩0.5m。钻孔时，准确记录溶洞的顶、底板深度及岩性、填充物、漏水、连通、钻进速度等情况。

c)埋设孔口压浆装置。将桩顶表面杂物清理干净，采用环氧树脂高强砂浆在孔口埋设直径91～110mm孔口管作为孔口封闭压浆装置，待砂浆强度满足孔口高压憋浆施工要求后，方可进入下道工序。

d)高压清水切割、清洗。采用ZJB-45型高压注浆泵产生的高压水射流对溶洞顶、底板区间段内的填充物及洞穴、洞壁溶蚀物进行高压清水切割；旋喷切割时，采用高压力（25～30MPa）、慢转速（5～10r/min）、慢提升（5～10cm/min）等措施，在溶洞段内多次反复切割，切割段为层顶、底上下各延长0.5m以上。

e)注浆浆液及配合比水泥浆采用机械拌合，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45，同时掺入一定的FDN减水剂。

f)高压旋喷注浆施工。采用ZJB-45型高压注浆泵进行旋喷注浆，施工参数为：泵压15～20MPa；喷射量60～70L/min；提升速度15～25cm/min；旋转速度16～20r/min。旋喷段长与高压清水切割段长相同，在该区段内多次反复进行旋喷注浆。

g)孔内注浆孔。口憋压浆根据各注浆孔的连通情况，先封闭1孔，在其余2孔利用1个孔下注浆管并注浆，待另1个孔流出浓水泥浆后，进行孔口封闭式憋压浆，注浆泵压力为0.5～1.0MPa；流量15～30L/min。对3个孔口轮番进行憋压浆施工。

h)终凝前补浆。孔内压浆结束后，随时观察水泥浆浆液的凝固情况，在水泥浆终凝前轮流对每个孔口进行补浆，消除浆液凝固过程中的回缩，直至所有孔口浆液满浆。

2.3施工过程中需注意的问题

a)溶洞注浆施工时，在孔内注浓浆及孔口憋压浆时，浆液应根据施工实际情况可不掺入减水剂。

b)溶洞长时间注浆无法提升压力或孔口不返浆时，应采用降低流量、间歇灌注、加浓浆液等方法，为保证固结体强度好，施工操作难度一般不采取掺加速凝剂。

c)溶洞处理完成待浆液初凝后，选择1～2孔进行扫孔钻进，目的是判断浆液的充填情况是否饱满，若充填不饱满则进行再次压浆，直至充填饱满为止，最后对注浆孔进行浓水泥浆封孔。

3.施工质量控制要点

3.1钻孔

a)钻孔时需按照设计方案预先对孔位进行放样，确保孔位准确，同时对孔位进行统一编号。

b)钻孔过程中要确保钻孔的垂直度，在钻进过程中要随时检查，确保钻孔垂直度不超过1%。

c)钻进采用XY-1A地质钻机，施工过程中，针对每一个孔位，详细记录钻头的进尺、软弱层标高及长度、分布等情况，由于各种原因暂停施工或终孔时，孔口需加盖保护，防止杂物掉入。

3.2高压清水切割清洗

a)钻孔完毕，必须仔细检查，确保达到设计要求，同时检查设备的完好性，并进行地面试喷及调校，所有以上工作都准备完毕进行高压清水切割清洗。

b)安装、拆卸喷射管时，需仔细检查每一个管节及接头，确保没有破损或者漏气，同时注意检查喷射嘴，防止堵塞。

c)高压清水切割时，需按照划分的处理区段上下各延伸不少于0.5m，反复用清水进行高压切割、清洗，每区段不少于3次，直至返浆为清水为止。

3.3高压旋喷注浆

a)高压旋喷注浆时，喷嘴预先下至设计深度，按照设计参数先预喷，持续一段时间后，开始正式的高压旋喷注浆。

b)高压旋喷注浆时，对探明的预处理区段上下各延伸0.5m，慢慢地连续旋喷，重复旋喷2～3次，如果需要拆卸喷射管，则对此段进行复喷，保证两次喷射搭接长度不小于0.2m。

c)在高压清水切割清洗和旋喷注浆过程中，如果注浆压力出现突然下降或骤然上升时，应立即停止旋喷作业，探查是由于喷射系统出现问题还是地质情况有变，如是喷射系统故障迅速处理，恢复正常情况后方可继续进行作业；如是地质情况发生变化，报请有关部门，重新考虑施工方案。

d)喷射过程中，派专人详细记录各项施工数据、水泥及外掺剂用量、是否出现异常现象及处理情况等。

e)高压旋喷注浆施工时，严格控制喷射嘴以20cm/min左右的速度提升，不宜过快或过慢。喷射压力控制在15～20MPa，流量以60～70L/min控制，浆液及外掺剂配比严格执行设计或实验配比。如果施工参数发生变化，要如实记录。

f)喷射过程中，如果发现孔内有严重漏浆致使压力迟迟不能提升到设计压力，应采用以下几种措施进行处理：(a)暂缓喷射管提升速度或暂停喷射管提升；(b)降低喷浆管的压力或者流量进行原地注浆；(c)采用间歇注浆法，两次注浆中间间隔时间30～60min。

4.效果评价

该大桥Y15-1桩底溶洞采用本方案施工处理，待浆液龄期达28d后，经过相关单位抽芯检测，该溶洞被水泥浆完全填充密实，基岩溶蚀部分和水泥浆紧密结合，固结体强度达到20MPa以上，完全满足设计要求。

5.结束语

钻孔灌注桩在桥梁工程属隐蔽工程，其施工技术性强，施工中处理不当将会带来巨大经济损失及施工安全。在西南岩溶地区进行桩基施工，桩底难免出现各种溶洞，对桩基和桥梁的安全造成极大的隐患，采用高压旋喷注浆施工技术，能够进行各种隐患的治理，避免造成国家资产的大量浪费，既提高了工程质量和安全，也降低了工程造价。

【参考文献】

［１］蒋能勇,刘可.桥梁桩底溶洞的处理[J].广东交通职业技术学院学报.2004(03)．

［２］黄玉萍,徐兴国.岩溶地区桩基施工技术[J].西部探矿工程.2005(01)．

［３］龚晓楠.地基处理手册[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2008.