浅谈临近既有铁路的桥梁桩基溶洞处理

　　摘要：岩溶地质条件下，钻孔灌注桩施工极易发生漏浆、穿孔、卡锤、掉锤、梅花孔等施工事故，影响工程质量。本文针对临近既有广茂铁路的桥梁钻孔灌注桩施工过程中出现的地基溶洞坍孔现象，展开探讨桥梁桩基溶洞的施工处理方案。以供业内人士参考。
　　关键词：岩溶地质，桥梁桩基，钻孔灌注桩，坍孔，控制措施
　　引言
　　我国地质条件复杂多变，在铁路桥梁施工中，常遇到软弱地基及岩溶等特殊地质状况，因其稳定性不够，承载力低、易变形及处理难度大等难点，所以对其技术要求非常高。在广茂铁路K6公里改建工程施工过程中，发现桥梁桩基岩溶裂隙发育，曾发生过坍孔现象，经观测，既有铁路路基有所沉降，严重危及既有铁路的行车安全。为了进一步摸清铁路桥梁桩基溶洞分布清况，对桥梁桩基进行了超前钻探，每桩布置钻孔3个（三孔成等边三角形布置），共布置钻孔6个，本次超前钻发现本地区岩溶较发育，所有6个钻孔中均揭露有溶洞，溶洞揭露率为100%，揭露洞体高度在0.40-5.80m间，平均洞高2.05m，溶洞发育多呈串珠状，规律性差，规模大小难以确定，呈无充填或全充填状态，局部半充填，在钻探施工过程中，均出现漏浆、漏水现象。岩溶的发育对基础施工及地基稳定性影响较大，易造成漏浆、塌孔、卡钻或地面下陷等工程事故发生。作者针对这种地质情况，为避免桥梁桩基施工对既有运营铁路的影响，通过研究，探讨出相应解决措施。
　　1工程概况
　　广茂铁路K6公里改建工程中有一座5跨铁路桥梁,位于广州市大坦沙岛。由于受广茂铁路既有桥墩的限制，广州地铁6号线无法下穿广茂铁路，需改移广茂铁路1.3km。广茂铁路K6公里改建工程的桥墩离既有广茂铁路正线最远10米，最近3米。由于该工程地处大坦沙岛灰岩地区，地址以石灰岩为主，溶洞发育，地质情况复杂，详勘钻孔资料显示基岩内存在大小不等的溶洞。
　　2施工预想及处理措施
　　2.1岩溶地质的预想方案。
　　2.1.1桩基施工因岩溶引起的塌孔原则上采用人工造壁进行处理，即采取抛填袋装粘土、片石、袋装水泥形成人工造壁。
　　2.1.2对于勘探资料显示溶洞为较大空洞且空洞底距地面深度≤30m时，采用钢护筒跟进，以钢护筒形式穿过溶洞空洞。
　　2.1.3本桥位于既有线旁边，为避免施工时发生地表坍陷，影响铁路行车安全，可考虑局部针对浅表性岩溶发育地层进行注浆处理，注浆过程中应注意防止地面上拱。
　　2.1.4岩溶发育地区桥梁桩基础岩溶处理数量为暂列数量，施工时实际发生的岩溶处理数量应以现场各相关方共同确认的实际发生数量为准进行计列。当浅表性岩溶发育地层需采用注浆方案进行处理或较大的溶洞空洞需采用钢护筒跟进时，必须事先根据勘探资料制定岩溶处理注浆施工方案或钢护筒跟进施工方案并经现场各方事先予以审查确认，在经各方审查确认注浆施工方案或钢护筒跟进施工方案和相应数量后，方可进行实施。
　　2.2为避免桩基冲孔过程中出现坍孔对既有铁路的影响，对溶洞采用“岩溶注浆填充”的主动预先处理方案。桩基施工过程中，不允许出现塌孔或地表下沉的现象，否则会影响到既有铁路路基的稳定，甚至造成既有线路轨道标高下沉，直接影响既有铁路的运营，严重威胁到铁路行车安全。为了确保桩基础施工安全和稳定，以及临近既有铁路的运输安全，对溶洞采用“岩溶注浆填充”的主动预先处理，兼顾钢护筒跟进的方案，以避免桩基冲孔过程中出现坍孔，以确保铁路既有线安全。“岩溶注浆方法”为在承台周边按两米间距布设注浆孔，承台中间按2米间距梅花状布设注浆孔，注浆范围从岩面上2米至桩基底部。
　　2.2.1施工工艺
　　2.2.1.1钻机选择
　　(1)回旋钻机。优点：成孔速度快、清孔快，护壁效果好。缺点：钻头提起慢漏浆后容易埋钻，穿过溶洞时容易偏孔。
　　(2)冲击钻机。优点：钻头提起快，纠偏孔容易，适合于所有岩层。缺点：穿过溶洞时容易卡钻，过黏土层容易糊钻。经比选，采用冲击钻机成孔，对溶洞的处理也较方便。
　　2.2.1.2护筒埋设
　　一般桩位，护筒长度达到2.0m即可，河沟边护筒须穿过河沟床。对塌孔全回填后重新开孔桩，护筒根据实际情况适当加长到3.0m～6.0m，埋设时护筒外缘采用黏土回填密实。对地质较差的情况，开孔时可加些泥块和片块，冲击加固护筒刃角。
　　2.2.1.3成孔
　　开始钻孔时。宜采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺。对继续钻孔起导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，冲程以2.0m～3.0m为宜。但在下列情况时，应采用2.0m以下的中低冲程。①在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0m～3.0m范围内钻进时；②在停钻投泥重新开钻时；③当遇到局部砂层或溶洞时；④在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时。
　　2.3在岩溶地区由于地层情况复杂，钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法，以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。
　　2.3.1在卵石层中，泥浆比重应在1.4左右，以加强护壁和防止渗漏。冲程可以较大，以便破碎卵石。
　　2.3.2砂层或淤泥层中冲击时，应投黏土并掺人小片石，采用小冲程冲击，将黏土和片石挤进孔壁加固。遇有流砂现象时，应增大泥浆比重，提高孔内压力，并投黏土块和小片石，采用小冲程。
　　2.3.3在溶洞中钻进，由于桩孔进入溶洞范围内，溶洞不是整齐的，顶板和底板犬牙交错，高低不平，钻进溶洞顶板及底板都存在一个斜面开孔问题，因此必须采取相应措施。根据地质柱状图掌握钻进标高或冲击声判断，钻进接近顶板0.3m～0.5m时应控制冲程在1.0m以内。空洞内钻进须分层面填黏土坯和石块，经反复冲砸形成泥壁，堵塞原洞内填充物的活动通道，防止孔壁坍塌和泥浆流失。钻头在洞内冲击高低不平的岩面时，或一面有岩，一面悬空时，容易造成卡钻或斜孔事故。纠偏方法是抛填片石和黏土坯或用低冲程打密，反复循环多次，保证冲孔质量。
　　2.3.4对于特大型空溶洞或半充填的溶洞，采用内套护筒隔离上部松软地层的方法进行处理。采用长护筒时，护筒与岩石面接触处的造壁处理。如打入岩面的钢护筒刃脚只有一点或几点接触岩面，在护筒刃脚下，用10cm～15cm边长的片石和黏土，以低冲程反复冲砸，挤压泥石堵塞溶洞，形成坚实的泥石壁，保证施工过程不坍不漏。钢护筒准备通过溶洞时，先用钻头冲击若干次后再将钢护筒打至下一层的岩面。为防止掉钻头，要求每班检查1-2次钢丝绳、卡扣、滑车、钻头、卷扬机等机具设备，若发现钢丝绳在同一旋距内断丝超过2根，则应予更换，其他机具发现问题应及时处理或更换。在钻孔中，必须随钻随取样。钻至设计标高后，及时清孔，尽量减少孔内沉淀，便于再次清孔。清样、投片石及黏土坯数量要做好记录，钻进资料应齐全完整，并有岗位负责人签字。冲孔到设计标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度，确认满足设计要求后填写钻孔记录表，经工点技术负责人签认后，方可进行下道工序。
　　3结束语
　　此项目中的铁路大桥地处岩溶地质复杂地段，在桥梁桩基施工过程中虽出现过坍孔现象，但经及时发现并研究对策，对溶洞采用“岩溶注浆填充”的主动预先处理和钢护筒跟进的方案，使问题得以妥善解决。通过本工程得知，施工前要通过仔细研究各工点的地质情况，针对不同的地质情况和施工环境，宜采取相应的处理方案，才能确保工程顺利进行。
　　参考文献
　　[1]铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003）
　　[2]铁道部第四勘测设计院广州设计院提供的“广茂铁路K6公里改建工程施工图设计”及“关于广茂铁路K6公里改建工程桥梁墩台桩基础
　　[3]《改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定》
　　[4]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）
　　[5]《改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定》（铁建设[2008]14号文发布）
　　[6]《改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定》（铁建设[2008]14号文发布）
　　[7]岩溶注浆方案专家评审意见

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