摘要:隨著公路里程的快速增加，路網密度也越來越大，然而在公路建設過程中經過巖溶等不良地質區域無法回避。由于巖溶區工程地質情況錯綜復雜，不同的巖溶地質，其處治方法各異，一旦處理不好，將直接影響到工程的質量、安全及公路的使用品質，輕則造成經濟損失，延誤工期，重則在施工及運營過程中造成重大的人員傷亡。因而巖溶地區溶洞處理一直是值得我們探討的問題。
關鍵詞:巖溶地區;溶洞處理
1、處理方案比選
巖溶地區基樁施工一般采用機械成孔、人工成孔或兩種方法的組合。
在巖溶地區采用機械成孔方法進行基樁施工時,最適宜采用沖擊鉆成孔工藝。但山區高速公路橋梁地勢險峻,部分基樁位于陡坡,機械就位困難;且巖溶地區地質變化較大,機械鉆孔過程中因侵入樁孔的探頭石或石芽、溶溝等傾斜巖面使鉆頭底部處于軟硬不均的質體,很容易造成偏孔、卡孔、彎孔等問題;另外,在鉆孔過程中,當鉆至溶溝或溶洞頂板時,孔內護壁泥漿水頭會突然下降而失去護壁作用,極易造成坍塌,嚴重時還可能發生埋鉆、鉆機傾覆,造成樁孔報廢的事故。而人工挖孔樁采取全井壁支護,安全有保障,挖孔過程中能及時發現地層變化,因而更切合實際,不僅能確保成孔質量和灌注砼的質量,而且比機械樁經濟得多;采用人工挖孔處理溶洞,可以同時施工,施工工期也能得到一定保證。
2、溶洞處理方法
2.1填充溶洞的處理
(1)對填充物呈硬塑或可塑狀態,高度在2m以內的溶洞,按正常挖孔護壁方法施工,開挖按每循環0.5m深度進行;對高度大于2m的溶洞,根據溶洞與基樁的平面位置關系,仍按每循環0.5m進行開挖。對全斷面或近似全斷面的溶洞,采用全斷面的整體鋼筋砼護壁;對半基巖半溶洞的基樁,先進行基巖爆破,清除溶洞填充物,然后在溶洞面采用鋼筋砼護壁,基巖面采用素砼護壁,護壁鋼筋伸入基巖100mm。護壁鋼筋豎筋為φ12@300,打入下節護壁中200mm,橫向上中下位置均勻布置3根φ12鋼筋;同時沿圓周向填充物內打入φ16錨固筋,錨固筋環向間距600mm,上下層錯開布置。
(2)對填充物為流泥狀態的溶洞,根據溶洞位置、大小、高度分幾種情況處理:1)對深度1m以內的全斷面溶洞、深度在2m以內的通道式溶洞(在基樁范圍內只是流水通道的一段)及雖然深但溶洞斷面小于樁徑的溶洞,直接清除流泥,采用鋼筋砼護壁進行處理。2)對深度大于前者且洞徑比樁徑大的溶洞,采用灌水泥漿固化的方法進行處理。在樁孔邊緣斜插灌漿孔,孔直徑50～100mm,呈梅花形分布,注漿范圍大于樁徑0.5m;第一循環用圓木棒或鋼筋插孔,邊插邊灌,根據流泥的插入難易程度盡量插深一點,最多可灌深度一般在2.5m以內;為了縮短固化時間,在水泥漿里摻10%左右的水玻璃。開挖深度按每循環0.5m控制,并按固態充填物的情況進行鋼筋砼護壁。如遇大孤石,先挖出淤泥,待孤石以上護壁砼達到一定強度后再進行爆破解石。當開挖到接近上一循環灌漿面0.5m深度時,用鋼筋或風鎬鉆孔,然后灌漿固化。如此循環,直到流泥段處理完畢,再按正常挖孔護壁方法進行施工。
2.2落水洞式深溶洞的處理
落水洞是溶洞分布的常見形式,一般這類溶洞較小但深度較大(一般在20m以上)。其施工難點主要在于人工爆破下挖無操作面,直接下挖非常危險。因此這類溶洞主要需解決操作平臺問題。處理方案如下:回填鄰近樁孔挖出的渣土后,按正常挖孔樁挖孔護壁。要求確?；靥蠲軐?不得有漏空現象,防止因回填漏空而突然塌陷導致安全事故。
2.3較深較寬干空溶洞的處理
深度2m以上、10m以內的寬大溶洞,在溶洞頂板揭露前異常危險。施工中應根據地質柱狀圖,在溶洞頂板揭露前采取安全可靠的施工措施,如提前在基巖上做好錨固平臺等。溶洞揭露后,檢查溶洞內氣體,工人下洞前及在孔中施工時用空壓機進行通風;作業人員作業時應配備專用吊籃(采用φ25鋼筋現場制作,必須保證焊接質量)且佩戴安全繩。處理方法為:在溶洞底部硬臥層上清理一個徑向寬2m(寬度根據溶洞高度計算確定)、深0.3m的環形基坑,基坑中澆筑C15片石砼,逐節往上澆筑。片石砼中埋設φ10鋼筋與外側護壁相連,C15片石砼達到1m高時,內側按正常情況護壁一節,在C15片石砼外側填筑石渣。護壁高于1m時,用腳手架在井下搭設施工平臺,腳手架間距為40cm×40cm,平臺采用木板鋪設,木板厚度大于8cm。如此反復,直至處理到溶洞頂。之后將腳手架拆除,吊出樁孔。對多層次溶洞,若層間厚,每層溶洞高度為2～10m,均可按此方法進行處理。
2.4超深超寬溶洞的處理
2.4.110m以上超深全空寬溶洞
此類溶洞如仍采用片石砼,施工周期長,效率低,成本高,所以采用鋼護筒穿過溶洞,作為基樁護壁及澆筑樁芯砼的模板。
鋼護筒處理溶洞的施工過程:1)驗孔。鑿開溶洞頂板,檢查溶洞內氣體和充填物是否有害。2)清孔。清除溶洞中松散溶蝕物。3)鋼護筒制作。采用卷板機卷制鋼護筒,2m一節,制作好后用小車運到孔口安裝,長度為溶洞深度加2m。4)鋼護筒安裝。在第一節護筒直徑位置上開2個孔,插入16#工字鋼,在基樁孔口制作一施工平臺,用吊車將護筒吊在施工平臺上往下放,直到工字鋼搭在井口護壁上;然后用吊車吊第二節護筒進行對接,焊接完成后再往下放。如此一節一節安裝,直到全部護筒焊接完成,用吊車整體一次性吊放到位。焊接時注意2節鋼護筒之間的順直度,保證鋼護筒能順暢放到位。鋼護筒和上下巖層之間各搭接1m,用φ32鋼筋作為鉚釘進行錨固,上下各3排,一排為12根,鉚釘和鋼護筒之間必須焊接。
2.4.210m以上超深半空寬溶洞
對此類溶洞采用先回填再下挖的方法進行處理。用細集料將溶洞充填密實,填至溶洞口時用人工配合反復充填,將溶洞四周填滿。為了保證充填質量,石渣粒徑控制在10cm以內。從溶洞頂面的上一節護壁一直到溶洞底,沿圓周縱橫向布置φ10mm鋼筋,間距為200mm,縱向鋼筋預留200mm錨入下節護壁砼中,鋼筋末端設置180°彎鉤,并沿圓周方向按400mm間距打入φ16鋼筋,錨入回填料深度500mm以上,同一節護壁中錨筋上下層錯開布置。為了保證作業人員的安全,制作一節高6m、直徑同基樁孔探孔器的鋼筋籠。鋼筋籠主筋采用φ25螺紋鋼,沿圓周方向均布20根,每隔1m左右設置一個加強箍。每下挖一節,防護鋼筋籠下放一節,安裝護壁模板時將防護鋼筋籠提升至上一節護壁位置。
結語：由于巖溶地區地質情況十分復雜,溶洞具有不可預見性、復雜性、危險性等特點,巖溶基樁開挖前必須進行一樁一孔超前鉆探,準確掌握地下巖溶發育情況。另外,人工挖孔樁成孔過程安全性較差,對溶洞埋深在30m以上和巖溶地下水量大、連通性好的基樁不適應。所以,在巖溶地區進行人工挖孔樁施工,仍有待于積累經驗,需根據具體地質情況,綜合考慮各種因素選用經濟、合理、有效的處理方法。
參考文獻
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