武江大橋樁基覆蓋層及溶洞注漿加固處治

1、<p>　　武江大橋樁基覆蓋層及溶洞注漿加固處治</p><p>　　摘要：武江大橋所處地段溶洞特別發(fā)育，為確保樁基施工的安全和正常進(jìn)行，在樁基礎(chǔ)沖樁施工前，對(duì)鉆探已發(fā)現(xiàn)溶洞洞高較大（＞8.0m）的樁基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。本文選取8號(hào)墩1號(hào)樁作為試驗(yàn)對(duì)象，針對(duì)該樁位的地質(zhì)條件及類似樁基溶洞處理的經(jīng)驗(yàn)，采用兩階段的注漿加固方案，第一階段先對(duì)巖面以上至護(hù)筒底的卵石土層進(jìn)行加固，第二階段對(duì)基巖溶洞進(jìn)行注漿加固。

2、</p><p>　　關(guān)鍵詞：武江大橋；樁基；溶洞注漿；加固處理 </p><p>　　中圖分類號(hào)： U457+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的發(fā)展，越來(lái)越多的高速公路向地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)延伸，溶巖地區(qū)樁基施工越來(lái)越普遍，如何確保溶巖樁

3、基施工的安全和正常進(jìn)行，成為交通行業(yè)技術(shù)人員不斷面對(duì)的難題，武江大橋所處巖溶地質(zhì)在華南地區(qū)具有一定的代表性。 </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　樂(lè)昌至廣州高速公路T5合同段樂(lè)昌互通武江大橋起，橋跨布置為4×20m+4×20m+（40+70+40）m+4×20m，橋全長(zhǎng)395.6m，其中主橋（40+70

4、+40）m采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，兩岸引橋采用預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。 </p><p>　　本橋設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，要求樁基嵌入微風(fēng)化石灰?guī)r。橋梁經(jīng)過(guò)巖溶特別發(fā)育地段，根據(jù)提供的鉆探資料揭露，樁位地質(zhì)條件主要為：第四系覆蓋土層（Q4al+pl）為卵石土層；下伏基巖為D2d微風(fēng)化灰?guī)r?；鶐r溶洞發(fā)育規(guī)模較大，洞高較大，且呈多層或串珠狀發(fā)育，洞內(nèi)多為半充填或無(wú)充填。溶洞頂板微風(fēng)化灰?guī)r裂隙、溶蝕、溶槽、溶溝極為發(fā)育，

5、且第四系卵石覆蓋層與下伏溶洞有較強(qiáng)的連通性，在沖孔施工時(shí)易造成孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿，引起卵石覆蓋層坍塌，影響樁基沖樁正常施工。為了樁基施工的安全和正常進(jìn)行，在樁基礎(chǔ)沖樁施工前，需對(duì)鉆探已發(fā)現(xiàn)溶洞洞高大于8m的樁基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。 </p><p>　　為摸索成功經(jīng)驗(yàn)，選取8號(hào)墩1號(hào)樁位處的溶洞作為試驗(yàn)對(duì)象，針對(duì)該樁位的地質(zhì)條件及以往類似樁基溶洞處理的經(jīng)驗(yàn)，采用兩階段的注漿加固方案，第一階段先對(duì)巖面以上至護(hù)筒底的卵石土層進(jìn)

6、行加固，第二階段對(duì)基巖溶洞進(jìn)行注漿加固。 </p><p><b>　　2注漿處治方案 </b></p><p>　　2.1試注漿方法選擇 </p><p>　　8號(hào)墩1號(hào)樁位處覆蓋層卵石土層厚度5.6m，卵石粒徑也大，一般2~3cm，較大的10cm，含量65%，填隙物以砂礫為主，若采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行注漿加固，因粒徑較大，將會(huì)對(duì)噴射漿液形成

7、阻擋作用，漿液擴(kuò)散范圍有限，對(duì)卵石層固結(jié)穩(wěn)定無(wú)法保證；為確保加固的有效性，建議不采用高壓旋噴注漿法；靜壓注漿法因其本身固有的注漿不均勻性和不易操控性，注漿影響范圍小，根據(jù)以往類似工程及成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本樁位卵石層注漿加固采用袖閥管注漿法?；鶐r溶洞采用靜壓注漿法進(jìn)行加固處治。 </p><p>　　2.2袖閥管注漿法 </p><p>　　袖閥管注漿法是先利用鉆機(jī)成孔后，在孔內(nèi)注滿水泥漿+粘土

8、漿組成的低強(qiáng)度套殼料，再往孔內(nèi)插入袖閥管（φ50 PVC特制塑料管、注漿段為每33cm設(shè)置8個(gè)注漿花眼，花眼用塑料膠皮包裹）至孔底，孔口采用砂漿或水泥濃漿封孔，待套殼料候凝至一定強(qiáng)度后，再把上、下帶有止?jié){栓塞的注漿槍頭下入袖閥管內(nèi)的設(shè)計(jì)深度，利用注漿泵自下而上分段進(jìn)行注壓入水泥漿液，通過(guò)漿液的滲透、劈裂、固結(jié)作用，在卵石土體中形成縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀漿脈增強(qiáng)體，使注漿段的土體被漿液充填或擠密，達(dá)到改良土體的物理力學(xué)性質(zhì)，提高土體的整體強(qiáng)度，達(dá)

9、到覆蓋層加固處理的目的。 </p><p>　　2.3 靜壓注漿法 </p><p>　　靜壓注漿法原理是通過(guò)鉆機(jī)成孔后，通過(guò)注漿泵，采用低壓力將水硬性材料注入到土層中，加固體在土層中形成板根狀骨架，從而提高土體的密實(shí)度，增加強(qiáng)度和水穩(wěn)性，充填溶洞及巖溶裂隙，達(dá)到地基加固處理和溶洞處治的目的。 </p><p>　　2.4樁基礎(chǔ)溶洞發(fā)育統(tǒng)計(jì)情況 </p>

10、<p>　　根據(jù)業(yè)主提供的樁位鉆探資料，8#-1樁的基巖溶洞發(fā)育基本情況如下： </p><p>　　樁基參數(shù)： 護(hù)筒深度11米，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高83.019米，樁底標(biāo)高37.019米，巖面高程76.17米。 </p><p>　　2.6卵石層注漿加固工藝流程及步驟 </p><p>　?。?）袖閥管注漿施工工藝流程 </p><p&g

11、t;　　袖閥管注漿施工工藝流程如下： </p><p>　　注漿孔布置鉆機(jī)就位、對(duì)位Φ127鉆具鉆至巖面插入袖閥管孔內(nèi)注滿套殼料套殼料候凝注漿施工（多次） </p><p><b>　?。?）回填土 </b></p><p>　　施工時(shí)應(yīng)先沉鋼護(hù)筒后再進(jìn)行注漿加固施工，然后在鋼護(hù)筒內(nèi)及其外側(cè)的河床上均應(yīng)回填粘土（或粘土包），形成人工壓蓋層，回填

12、土高度不應(yīng)小于3.00m。 </p><p><b>　?。?）注漿孔布設(shè) </b></p><p>　　樁徑為φ2000，鋼護(hù)筒直徑為φ2200，沿鋼護(hù)筒外側(cè)邊以樁中心作為原點(diǎn)，在直徑φ2500的圓直徑上以間距800均勻布置10個(gè)鉆孔作為卵石層注漿加固孔。 </p><p><b>　?。?）注漿孔鉆孔 </b><

13、/p><p>　　采用用XY-1A地質(zhì)鉆機(jī)，φ127mm套管和φ108mm鉆具跟管鉆進(jìn)，φ127套管跟管鉆進(jìn)至巖面，φ108mm鉆至入基巖面。鉆孔垂直度誤差應(yīng)小于1%。圖a。袖套管法施工步驟如圖所示 </p><p><b>　?。?）插入袖套管 </b></p><p>　　袖閥管一般用內(nèi)徑Φ50mm的PVC塑料管制作而成。每隔33cm設(shè)一組射漿

14、孔（即每米3組）外包起單向封閉的橡皮套。鉆孔完成后，將袖閥管插入鉆孔孔底，管底端封閉，為防止管上浮，管內(nèi)應(yīng)充滿清水。[圖b]。 </p><p>　　（6）孔內(nèi)注套殼料 </p><p>　　套殼料為水泥漿與粘土漿形成的低強(qiáng)度的泥漿，其作用是單向封閉袖閥管與鉆孔壁之間的空隙。注漿材料配比為：水泥：粘土：水（重量比）＝1：1.5：1.9。如圖c所示。 </p><p>

15、;<b>　?。?）注漿 </b></p><p>　　如圖d所示，在套殼料達(dá)到一定強(qiáng)度后，在袖閥管內(nèi)插入雙向密封注漿芯管（也稱注漿槍頭）自下而上進(jìn)行分段注漿。每段注漿時(shí)，首先加大注漿壓力使?jié){液頂開(kāi)橡皮套，擠破套殼料，然后漿液注（壓）入地層。 </p><p>　　注漿材料采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5R水泥和水配制，漿液水灰比為0.5~0.6。 </p>&l

16、t;p>　　注漿段長(zhǎng)為巖面以上卵石層至鋼護(hù)筒底以上2.00m，注漿步距為33cm，注漿順序自下而上，注漿壓力為0.50~1.0MPa，每延米水泥用量約計(jì)400kg/m。每孔注漿次數(shù)2~3次，或根據(jù)施工壓力及吸漿量采取多次注漿。巖面及護(hù)筒底部位應(yīng)多次多量進(jìn)行注漿。 </p><p>　　在正式注漿施工前，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)先選取一、兩個(gè)孔做注漿試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整及并確定正式的注漿施工參數(shù)。 </p>

17、<p>　?。?）停止注漿標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　注漿終灌標(biāo)準(zhǔn)采用飽和灌注法，即滿足以下任一標(biāo)準(zhǔn)即可終止灌漿： </p><p>　　a：注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值或穩(wěn)定壓力超過(guò)20分鐘且吃漿量少于10升/分鐘時(shí)； </p><p>　　b: 漿液從孔口、地面或其他部位冒出。 </p><p>　　C: 每孔注漿水泥用量達(dá)到400k

18、g/m（以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)為準(zhǔn)）。 </p><p>　　2.7基巖溶洞注漿施工工藝及步驟 </p><p>　　（1）溶洞注漿施工工藝流程 </p><p>　　溶洞注漿孔布置鉆機(jī)就位、對(duì)位φ127鉆具鉆至基巖面下φ100鋼套管至巖面φ89鉆具鉆至溶洞底板靜壓注漿施工重新鉆孔并鉆至第二及以下層溶洞至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高 </p><p>　　（2）溶洞

19、注漿孔布設(shè) </p><p>　　溶洞注漿孔暫定4個(gè)，也分布在φ2500圓直徑上，呈十字型對(duì)稱布置。 </p><p>　　（3）溶洞注漿孔鉆孔 </p><p>　　采用用XY-1地質(zhì)鉆機(jī)，φ127mm金剛石鉆頭對(duì)袖閥管注漿形成的砂漿及卵石固結(jié)體進(jìn)行抽芯鉆進(jìn)，鉆至基巖面，之后下入4〃（DN100）鋼套管（注漿后不能拔起），再改為φ89mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至溶洞底板。

20、 </p><p>　　鉆孔自上而下分層進(jìn)行，首先鉆至第一層溶洞底板注漿完成后，然后重新鉆孔加深至第二層、最后一層溶洞直至設(shè)計(jì)樁底深度為止。 </p><p>　　（4）靜壓注漿施工 </p><p>　　從套管內(nèi)下入鉆桿（注漿管）至溶洞底部并上提約50cm，直接注壓入水泥漿，同時(shí)把孔內(nèi)的清水及泥漿替換出孔外，直至孔口返出濃水泥漿為止。 </p>&l

21、t;p>　　施工參數(shù)為：注漿壓力：0～1.00MPa； </p><p>　　注漿材料采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5R水泥和水按比例配制，水灰比（重量比）為0.4~0.5。 </p><p>　　溶洞長(zhǎng)時(shí)間注漿無(wú)法提升壓力或孔口不返漿時(shí)，可采取降低流量、降低壓力、間歇灌注等方法進(jìn)行灌注。對(duì)于洞高不大、全充填的溶洞可并層聯(lián)合處治，其他洞高較大或無(wú)充填的溶洞則應(yīng)分層處治。 </p>

22、<p><b>　　備選注漿材料： </b></p><p>　　如果壓注水泥凈漿效果較差（或者溶洞內(nèi)有流動(dòng)水）可采用雙液注漿，即在水泥漿加入水玻璃，比例為5%（水玻璃波美度20Be），以縮短水泥漿的初凝時(shí)間，降低流動(dòng)速度，使水泥漿不被地下水稀釋，充填到空洞部位，達(dá)到加固目的。 </p><p>　　（5）停止注漿標(biāo)準(zhǔn) </p><p&

23、gt;　　注漿終灌標(biāo)準(zhǔn)采用飽和灌注法，即滿足以下任一標(biāo)準(zhǔn)即可終止灌漿： </p><p>　　a：注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值或穩(wěn)定壓力超過(guò)20分鐘且吃漿量少于10升/分鐘時(shí)； </p><p>　　b: 漿液從孔口、地面或其他部位冒出。 </p><p><b>　　3結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　嚴(yán)格按照上述注漿方案進(jìn)

24、行施工組織，沖樁成孔過(guò)程中樁基未發(fā)生漏漿、塌陷等情況，樁基順利通過(guò)了溶洞區(qū)，未發(fā)生一例安全、質(zhì)量事故，順利成孔，水下混凝土灌注較為順利，取得了良好的效果。 </p><p>　　在我國(guó)華南地區(qū)，溶洞現(xiàn)象較為普遍，巖溶非常發(fā)育，巖溶地區(qū)樁基施工已經(jīng)非常常見(jiàn)，武江大橋的溶洞加固處理措施為巖溶地區(qū)樁基施工摸索出了成功經(jīng)驗(yàn)，帶來(lái)了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 </p><p>　　作者簡(jiǎn)介：于得水（19

25、83.12-），男，廣東廣州人，工程師，本科。（81256396@qq.com） </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]交通部第一公路工程局.公路施工手冊(cè)(橋涵)[S].北京:人民交通出版社,2000. </p><p>　　[2]中交第一公路工程局有限公司.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社

26、,2011. </p><p>　　[3]劉山洪.簡(jiǎn)明預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2006. </p><p>　　[4]劉金礪．樁基設(shè)計(jì)施工與檢測(cè)[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2001. </p><p>　　[5]向遠(yuǎn)華,沈捍明.巖溶處理鉆孔施工技術(shù)初探[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2000,18(1):31～34 </p>