１６２ 公 路 与 ｉｖｅ 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 第３期 ２０１１年５月 人工挖孔桩溶洞处理施工技术及应用 阳志胜 （湖南省核工业地质局三零一大队，湖南长沙４１０１１４） 摘要：结合湖南省张花（张家界～花垣）高速公路桥梁基桩工程，对基桩成孔方案进行了比选， 介绍了人工挖孔桩处理填充物溶洞、落水洞式深溶洞、较深较宽干空溶洞、超深超宽溶洞的基本方 法，阐明了人工挖孔桩处理基桩溶洞的优缺点和适用范围。 关键词：桥梁；桩基；挖孔桩；溶洞；施工技术 中图分类号：Ｕ４４５．５５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—２６６８【２０１１）０３—０１６２－－０２ 中国岩溶地貌分布广，面积大，目前高速公路项 目常常穿越这些地带。在山区施工高速公路桥梁基 孔或两种方法的组合。 在岩溶地区采用机械成孑Ｌ方法进行基桩施工 桩，与钻孔桩相比，人工挖孔桩由于其适用性强、易 于鉴定持力层、快速、经济等诸多优点而被广泛应 用。在岩溶地区进行人工挖孔桩施工，溶洞是基桩 时，最适宜采用冲击钻成孔工艺。但山区高速公路 桥梁地势险峻，部分基桩位于陡坡，机械就位困难； 且岩溶地区地质变化较大，机械钻孔过程中因侵入 桩孔的探头石或石芽、溶沟等倾斜岩面使钻头底部 处于软硬不均的质体，很容易造成偏孔、卡孔、弯孔 等问题；另外，在钻孔过程中，当钻至溶沟或溶洞顶 成孔施工中最难对付的岩溶形态，其形式多样、结构 复杂，目前尚无成熟的系统处理技术，如何高效、安 全地穿过溶洞顺利成孔是施工的重点和难点。该文 结合湖南张花（张家界一花垣）高速公路十九标基桩 板时，孔内护壁泥浆水头会突然下降而失去护壁作 用，极易造成坍塌，严重时还可能发生埋钻、钻机倾 覆，造成桩孔报废的事故。而人工挖孔桩采取全井 壁支护，安全有保障，挖孔过程中能及时发现地层变 化，因而更切合实际，不仅能确保成孔质量和灌注砼 的质量，而且比机械桩经济得多；采用人工挖孔处理 溶洞，可以同时施工，施工工期也能得到一定保证； 加上该项目地下水埋藏较深，桩孔深度一般不超过 ３０ ＩＴ１。考虑到以上因素，该项目岩溶地区基桩施工 选用人工挖孔方法。 溶洞处理对此进行分析，供类似工程借鉴。 １ 工程概况 湖南张花高速公路十九标段共有５座高架桥， 即那必二号、那必三号、吉峰一号、吉峰二号和大同 坳高架桥，基桩共４００根，桩径分别为１．２、１．５、 １．８、２．０、２．２ ｍ等，均按嵌岩桩设计。该标段主要 穿行于岩溶低山～冲沟地貌，沿线地形起伏大，岩溶 极发育，数量非常多。根据地质资料和实际开挖情 况，共有２０１根桩所在地区存在溶洞，部分基桩有多 层溶洞，溶洞高度最大达２１ ｍ，横向发育最大达３５ ｍ；以干空溶洞为主，少数有填充物，洞内基本无水 ３溶洞处理方法 ３．１填充溶洞的处理 （１）对填充物呈硬塑或可塑状态，高度在２ ｉｎ 或少水。 该标段工程地质特征如下：１）黏土。厚度０．５ ～以内的溶洞，按正常挖孔护壁方法施工，开挖按每循 环０．５ ｍ深度进行；对高度大于２ ＩＴ１的溶洞，根据 溶洞与基桩的平面位置关系，仍按每循环０．５ ｍ进 ８．５ ｒｒｌ，主要分布于洼地、溶蚀沟槽内。２）白云质 灰岩。呈灰～浅灰色，微风化，隐晶质结构，中～厚 层状构造，岩质坚硬，竖直岩溶发育，层厚巨大。其 水文地质条件：地表水极不发育，钻探深度内未见稳 定的地下水。 行开挖。对全断面或近似全断面的溶洞，采用全断 面的整体钢筋砼护壁；对半基岩半溶洞的基桩，先进 行基岩爆破，清除溶洞填充物，然后在溶洞面采用钢 筋砼护壁，基岩面采用素砼护壁，护壁钢筋伸入基岩 １００ ｍｍ。护壁钢筋竖筋为 １２＠３００，打入下节护 壁中２００ ｍｍ，横向上中下位置均匀布置３根 １２ ２处理方案比选 岩溶地区基桩施工一般采用机械成孔、人工成 总第１４４期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 公 路 与 汽 运 １６３ 钢筋；同时沿圆周向填充物内打人击１６锚固筋，锚固 筋环向间距６００ ｍｍ，上下层错开布置。 常情况护壁一节，在Ｃ１５片石砼外侧填筑石渣。护 壁高于１ ｍ时，用脚手架在井下搭设施工平台，脚 手架间距为４０ ｃｍ×４０ ｃｍ，平台采用木板铺设，木 板厚度大于８ ｃｍ。如此反复，直至处理到溶洞顶。 （２）对填充物为流泥状态的溶洞，根据溶洞位 置、大小、高度分几种情况处理：１）对深度１ ＩＴ１以内 的全断面溶洞、深度在２ ｍ以内的通道式溶洞（在 基桩范围内只是流水通道的一段）及虽然深但溶洞 断面小于桩径的溶洞，直接清除流泥，采用钢筋砼护 壁进行处理。２）对深度大于前者且洞径比桩径大 之后将脚手架拆除，吊出桩孑Ｌ。对多层次溶洞，若层 间厚，每层溶洞高度为２～１０ ｒｎ，均可按此方法进行 处理（如吉峰二号桥５—３ 基桩）。 ３．４超深超宽溶洞的处理 的溶洞（如大同坳高架桥５—２桩，溶洞深达１５ ｍ左 右，全为流泥充填），采用灌水泥浆固化的方法进行 处理。在桩孔边缘斜插灌浆孑Ｌ，孔直径５０～１００ ｍｍ，呈梅花形分布，注浆范围大于桩径０．５ ｒｎ；第一 循环用圆木棒或钢筋插孑Ｌ，边插边灌，根据流泥的插 入难易程度尽量插深一点，最多可灌深度一般在２．５ ｒＩ１以内；为了缩短固化时间，在水泥浆里掺１Ｏ％左 右的水玻璃。开挖深度按每循环０．５ １ＴＩ控制，并按 固态充填物的情况进行钢筋砼护壁。如遇大孤石， 先挖出淤泥，待孤石以上护壁砼达到一定强度后再 进行爆破解石。当开挖到接近上一循环灌浆面０．５ ｍ深度时，用钢筋或风镐钻孔，然后灌浆固化。如 此循环，直到流泥段处理完毕，再按正常挖孔护壁方 法进行施工。 ３．２落水洞式深溶洞的处理 落水洞是溶洞分布的常见形式，一般这类溶洞 较小但深度较大（一般在２０ ｍ以上）。其施工难点 主要在于人工爆破下挖无操作面，直接下挖非常危 险。因此这类溶洞主要需解决操作平台问题。处理 方案如下：回填邻近桩孔挖出的渣土后，按正常挖孔 桩挖孑Ｌ护壁。要求确保回填密实，不得有漏空现象， 防止因回填漏空而突然塌陷导致安全事故。 ３．３较深较宽干空溶洞的处理 深度２ ｎｌ以上、１０ ＩＴＩ以内的宽大溶洞（如吉峰 二号桥４一ｏ 基桩），在溶洞顶板揭露前异常危险。 施工中应根据地质柱状图，在溶洞顶板揭露前采取 安全可靠的施工措施，如提前在基岩上做好锚固平 台等。溶洞揭露后，检查溶洞内气体，工人下洞前及 在孔中施工时用空压机进行通风；作业人员作业时 应配备专用吊篮（采用￣２５钢筋现场制作，必须保证 焊接质量）且佩戴安全绳。处理方法为：在溶洞底部 硬卧层上清理一个径向宽２ ｍ（宽度根据溶洞高度 计算确定）、深０．３ ｍ的环形基坑，基坑中浇筑Ｃ１５ 片石砼，逐节往上浇筑。片石砼中埋设￣１ｏ钢筋与 外侧护壁相连，Ｃ１５片石砼达到１ ｍ高时，内侧按正 ３．４．１ １０ １ＴＩ以上超深全空宽溶洞 此类溶洞如仍采用片石砼，施工周期长，效率 低，成本高，所以采用钢护筒穿过溶洞，作为基桩护 壁及浇筑桩芯砼的模板（如吉峰一号桥５—０ 基 桩）。钢护筒厚度见表１。 表１钢护简厚度的选择 钢护筒处理溶洞的施工过程：１）验孔。凿开溶 洞顶板，检查溶洞内气体和充填物是否有害。２）清 孔。清除溶洞中松散溶蚀物。３）钢护筒制作。采 用卷板机卷制钢护筒，２ Ｉｎ一节，制作好后用小车运 到孑Ｌ口安装，长度为溶洞深度加２ ｍ。４）钢护筒安 装。在第一节护筒直径位置上开２个孑Ｌ，插入１６ 工字钢，在基桩孑Ｌ口制作一施工平台，用吊车将护筒 吊在施工平台上往下放，直到工字钢搭在井口护壁 上；然后用吊车吊第二节护筒进行对接，焊接完成后 再往下放。如此一节一节安装，直到全部护筒焊接 完成，用吊车整体一次性吊放到位。焊接时注意２ 节钢护筒之间的顺直度，保证钢护筒能顺畅放到位。 钢护筒和上下岩层之间各搭接１ ｍ，用￣３２钢筋作 为铆钉进行锚固，上下各３排，一排为１２根，铆钉和 钢护筒之间必须焊接。 ３．４．２ １０ １ＴＩ以上超深半空宽溶洞 对此类溶洞采用先回填再下挖的方法进行处理 （如吉峰三号桥１０—０ 基桩）。用细集料将溶洞充 填密实，填至溶洞口时用人工配合反复充填，将溶洞 四周填满。为了保证充填质量，石渣粒径控制在１０ ｃｍ以内。从溶洞顶面的上一节护壁一直到溶洞底， 沿圆周纵横向布置西１０ ｍｍ钢筋，间距为２００ ｍｍ， １６４ 公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 第３期 ２０１１年５月 砼连续箱梁施工裂缝产生原因及控制 余海军 （湖南省勘测设计院试验检测中心，湖南长沙４１００１４） 摘要：为了在施工过程中控制箱梁裂缝的产生，对湖南某砼连续箱梁桥主桥悬臂施工过程中 出现的裂缝进行检测，根据检测结果分析了砼连续箱梁施工裂缝出现的原因，并提出了控制箱梁 裂缝的措施和防治办法。 关键词：桥梁；箱粱；裂缝；防治 中图分类号：Ｕ４４５．７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１１）Ｏ３—０１６４—０４ １ 工程概况 湖南某大桥总长７９４．０４ ｍ。主桥为２５ ｍ十３６ １ＴＩ＋２×６Ｏ １ＴＩ＋３６ ＩＴＩ＋２５ １ＴＩ预应力砼变截面悬浇连 续刚构，截面为双幅式单箱单室箱梁。南岸引桥为 ２１跨２０ ｍ预应力现浇连续箱梁，北岸引桥为５×２５ ｍ预应力现浇连续箱梁。 箱梁高度、底板厚度均按二次抛物线变化，箱梁 根部梁高（箱梁中心线）为３．７ ｍ，跨中梁高（箱梁中 心线）为２．０ ｍ。箱梁顶板全宽２１．５ １２１，厚度为 ０．２８ ｒｎ，设有１．５ 的双向横坡；底板宽度，单箱为 ５．７５ ｍ，厚度为０．４５～０．２８ ｍ；腹板厚度，主跨为 ０．７ ｍ，跨中合龙段及２５ ＩＴＩ边跨现浇段为０．５ ｍ。 该桥主桥立面见图１，箱梁截面可见图２。 纵向钢筋预留２００ ｍｍ锚入下节护壁砼中，钢筋末 端设置１８０。弯钩，并沿圆周方向按４００ ｍｍ间距打 入 １６钢筋，锚人回填料深度５００ ｍｍ以上，同一节 参考文献： ［１］交通部第一公路工程公司．公路施工手册：桥涵（下册） ［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００２． 护壁中锚筋上下层错开布置。为了保证作业人员的 安全，制作一节高６ ｍ、直径同基桩孔探孔器的钢筋 笼。钢筋笼主筋采用 ２５螺纹钢，沿圆周方向均布 ２０根，每隔１ ｍ左右设置一个加强箍。每下挖一 ＥＢＢ范立础．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［３］谢煜新，张凤程．溶洞地区桥梁桩基施工方法［Ｊ］．公路 与汽运，２００４（２）． 节，防护钢筋笼下放一节，安装护壁模板时将防护钢 筋笼提升至上一节护壁位置。 ４ 结语 张花高速公路十九标采用人工挖孔桩处理岩溶 ［－４３林伟．溶洞区域人工挖孑Ｌ桩施工方法ＥＪ］．广东建材， ２００８（９）． １２５３刘日圣．溶洞地区桩基施工［Ｊ］．公路交通技术，２００６ （３）． ［６］赵占利，熊强，李锋．溶洞区桩基施工ＦＪ］．施工技术， ２００８（１１）． 基桩２０１根，总体来说处理效果不错，说明上述处理 措施是成功的。但是由于岩溶地区地质情况十分复 杂，溶洞具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，岩 溶基桩开挖前必须进行一桩一孑Ｌ超前钻探，准确掌 握地下岩溶发育情况。另外，人工挖孔桩成孔过程 安全性较差，对溶洞埋深在３０ ｍ以上和岩溶地下 水量大、连通性好的基桩不适应。所以，在岩溶地区 ［７］谢中玉．桩基施工中溶洞问题处理对策［Ｊ］．安全与环 境工程，２００７（４）． ［８］谢煜新．溶洞地区桩基的施工实践［Ｊ］．广东公路交通， ２００４（增刊）． Ｅｇ］高清汇．桩基施工溶洞处理浅谈［Ｊ］．上海铁道科技， ２００８（４）． －［１０］胡伟雄．九洲江大桥桩基施工中溶洞的处理［Ｊ］．施工 技术，２００６（７）． 进行人工挖孔桩施工，仍有待于积累经验，需根据具 体地质情况，综合考虑各种因素选用经济、合理、有 效的处理方法。 收稿日期：２０１１一Ｏ２一Ｏ１
