串珠狀溶洞及溶蝕裂隙樁基成孔施工的建議

摘 要：針對廣東省二廣高速公路某大橋巖溶區樁基地質勘察資料，此處溶洞多為季節性逕流形成的串珠狀溶洞及溶蝕裂隙，現結合現場沖孔巖樣及記錄，總結已施工的溶洞樁基處理經驗，分析所采用處理對策的適宜性，提出對剩余溶洞樁基施工處理的建議。

關鍵詞：串珠狀溶洞，溶蝕裂隙，樁基成孔，處理建議

Abstract： According to the Er-Guang highway bridge pile foundation in karst region geological survey data， this cave was beaded karst caves and fissures of seasonal runoff formation， combining with on-site punching sample and record， pile foundation treatment experience of construction， analyzing the suitability of the proposed countermeasures， the residual pile foundation construction treatment recommendations.

Keywords： Karst caves ， Fissures， Pile foundation hole construction ， Treatment suggestion .

1 工程概況

二廣高速公路某大橋位于廣東省連州市，呈1410～1570走向展布。起訖樁號：左幅橋長481m，孔數及孔徑：19×25（孔-m）；右幅橋長381 m，孔數及孔徑：15×25（孔-m），上部結構均為預應力砼小箱梁。橋址區主要處沖洪積平原地貌區，斜跨一河流，河流常年有水流，流量受季節影響較大，處于沖洪積平原地段，地勢平坦，大里程橋臺地勢較陡，山坡自然坡度200～350。橋址地面高程214～233m之間。根據區域地質資料結合現場地質調繪，路線所經區在區域構造上位于粵北地塊，處于南嶺東西向復雜構造帶中亞帶，連州-懷集南北向構造帶及華夏系、新年系等構造的交接處，東鄰郴-懷斷裂構造帶。F3斷裂位于10#墩附近與線路通過，斷裂與公路軸線呈600角相交，出露長0.6km，寬1.6m，走向2900，傾向東北，傾角860，斷裂組成物為硅質巖、石英脈、角礫巖等。該斷層為灰巖C1ym與粉砂巖K1地層的接觸界線。斷裂上下盤圍巖破碎，風化強，呈強～全風化狀。橋址區地層主要為第四系沖洪積層（Qal+pl）、白堊系下統（K1）粉砂巖及石炭系下統（C1ym）灰巖，溶洞區為小里程橋臺至10#墩附近，溶洞區樁基為0#臺和1#～10#墩，灰巖溶洞和溶蝕極為發育。[1]

2 地質條件

據地質勘察資料[2]橋址溶洞區（灰巖溶洞、溶蝕發育區）地層主要為第四系沖洪積層（Qal+pl）、和石炭系下統（C1ym）灰巖，經現場調繪、工程地質鉆探及室內巖土試驗結果揭示，橋址溶洞內地層從上至下及具體工程地質特征描述如下：

①第四系覆蓋層

卵石土（Q4al+pl）：揭露層厚3.00～11.50m，橋址區大部分地段有分布。褐灰間淺黃色、淺灰色，飽和，中密，成分為花崗巖，粒徑2～9cm，約占60%，充填粗、細砂。

漂石土（Q4al+pl）：揭露層厚0.80～1.80m，橋址區局部地段有發布。青灰色，母巖成分為花崗巖，塊徑5～40cm，堅硬。

②基巖及基巖風化層

橋址溶洞區基巖為石炭系下統（C1ym）灰巖，石炭系下統（C1ym）灰巖分布在0#臺和1#～10#墩。中風化灰巖（C1ym）揭露層厚約為8.80～21.00m，淺灰色，隱晶結構，中厚層狀，節理裂隙發育，巖芯呈柱狀，局部塊狀，巖質堅硬。受水平逕流和季節性逕流影響，形成分布十分復雜巖溶裂隙和溶洞，且連通性良好，局部位置為多層串珠狀溶洞，層間分隔處中風化灰巖溶隙十分發育。

3 處理原則及方案

施工前，依據工程地質勘察資料，專門組織專家召開溶洞樁基專題會議[3]，確定溶洞樁基施工的處理原則。對上部覆蓋層松散的卵石層，為了防止其在溶洞漏漿時發生塌孔，確保施工安全，對勘察存在溶洞的樁基采用鋼護筒進行支護，要求將鋼護筒穿過松散的卵石層，進入中風化的灰巖。對溶洞處理盡量采用充填法（拋片石+粘土，只在特殊情況下增加水泥）進行處理，具體詳見表4-1。

①鋼護筒施工方案

據原地勘及補勘資料，均采用一層鋼護筒進行護壁，因樁徑130cm，鋼護筒直徑采用150cm，鋼板厚8mm。，護筒長度原則上以穿過表層填筑土、卵石土、粘土等進行第一層風化灰巖0.5m左右，高出地面0.3m。先采用比鋼護筒直徑大10cm的樁錘成孔，沖至風化灰巖頂面下0.5m后再分節下沉護筒，在接口處用寬20cm鋼板加焊加強，防止護筒振裂漏漿。

②充填封閉法

充填封閉法是采用回填片石粘土法施工，適用于單個全充填的溶洞，無充填或半充填的且洞高<3m。具體為當沖擊鉆機鉆透溶洞頂面后，發生漏漿，在鉆孔內填片石、礫石和粘土至溶洞頂面上一定高度停放2至5小時左右繼續沖孔。采用上述措施處理仍多次漏漿時，則可向孔內水下投入一定量的水泥至溶洞頂面上一定高度，然后回填土和片石，停放一至兩天，待水泥與片石和粘土固化后，然后再按正常樁基成孔方法鉆孔。

4 現場施工及異常處理情況

至目前為止，溶洞區已完成8根樁基，對每根樁基的施工資料進行整理分析。特別是對出現異常情況的進行重點分析，結合其它相似工程項目施工處理經驗[4]和查找相關文獻資料[5]判斷和分析產生異常情況的原因，并在現場提出相對應的處理措施，具體可見圖4-1～圖4-4。最后通過后續施工資料驗正處理措施的有效性，再對處理措施的適用性進行評價。

5 結論

依據以上分析，本區域串珠狀溶洞及溶蝕裂隙灰巖樁基施工建議可采用以下措施進行處理。

①卵石土采用鋼護筒支護，能有效防止漏漿時引起卵石土發生大面積大規?？逅?，確保了施工人員和機械設備的安全。

②單個全充填的溶洞，無充填或半充填的且洞高<3m采用充填法處理是合理的，在現階段基本上可順利成孔。

③結合現場施工經驗，串珠狀溶蝕灰巖易發生偏孔，可采用拋填高強度大粒徑的塊石+粘土進行糾偏；串珠狀溶蝕裂隙與溶洞連通易發生漏漿，可采用拋片石+粘土成孔，粘土比例可適當提高，在同一位置多次重復漏漿則應加入一定量的水泥，并停止一段時間，使擠入裂隙中石屑與粘土的強度得到增強。

④多層串珠狀溶洞或溶蝕裂隙灰巖成孔時易發生多次漏漿，部分樁基采用鋼護筒后，因滲漏造成卵石土中的小顆粒（粉細砂及粘土）流失，造成鋼護筒側壁的卵石土小范圍坍塌，發生坍塌后可回填法和灌筑砼處理，發生前為防止鋼護筒側壁滲漏，應盡量增強鋼護筒焊接密封性，提高焊接的質量。

⑤本橋址溶區巖溶裂隙和溶洞十分發育，且連通性良好，在后續沖孔施工中不確定性仍然較大，各類異常情況都可能出現，建議可借鑒此處已總結的成功處理經驗對剩余溶洞樁基施工異常事故進行處理，并在實際中進一步積累經驗，盡可能迅速高效、經濟合理、安全地完成剩余溶洞樁基的施工。

參考文獻：

[1]《廣東省連州至懷集公路項目兩階段施工圖設計》 中交第二公路勘察設計研究院有限公司 2010年12月

[2]《廣東省連州至懷集公路項目兩階段施工圖設計地質勘察資料》 中交第二公路勘察設計研究院有限公司 2010年12月

[3]《樁基溶洞處理專題會議紀要》 廣東省二廣高速公路有限公司 2012年6月

[4]《某高速巖溶樁基施工經驗和技術總結》 廣東省航盛工程有限公司 2004年5月

[5]彭可清，葉建軍.巖溶地區樁基成孔技術[J]公路，2006年第5期.

作者簡介：陳翼（1976～），男，廣東雷州市，路橋工程師，從事高速公路建設管理及科研工作。