山区既有公路桥梁桩基下伏溶洞处治技术探究

文 / 谭焦容

新经济形态下，我国公路桥梁建设项目逐渐增多，公路基础网络布局日益完善。在山区公路桥梁项目施工中，桩基础施工质量控制至关重要，其直接关系着公路桥梁整体结构的稳定性，对于公路桥梁的使用安全具有深刻影响。但是在施工过程中，一些复杂地质区域的桩基存在下伏溶洞，这些溶洞影响了公路桥梁桩基础持力层的布置，降低了公路桥梁整体的稳定性。

一、公路桥梁桩基下伏溶洞危害及增强处治必要性

（一）桩基下伏溶洞危害

山区公路桥梁施工中，地质水文条件对于公路桥梁基础稳定性和整体施工质量具有深刻影响；故而需重视基础地质情况的勘察和防治处理。溶洞是山区公路桥梁施工中常遇到的一种地质状况。就溶洞本身而言，其是石灰岩地区地下水长期溶蚀的作用，石灰岩中含有一定的碳酸钙，这些碳酸钙遇水后会和二氧化碳发生反应，并由此产生碳酸氢钙。这些碳酸氢钙具有微溶性的特征。

（二）下伏溶洞增强处治必要性

新时期，人们愈发关注交通出行的安全性，这要求在公路桥梁建设中重视其施工质量的控制。从山区公路桥梁建设过程来看，进行下伏溶洞增强处理的必要性表现为：一方面，下伏溶洞本身对于公路桥梁的稳定性、安全性具有深刻影响，通过桩基础下伏溶洞处理，能为公路桥梁工程建设地奠定良好基础，提升公路桥梁的施工质量。

二、公路桥梁桩基下伏溶洞危害性的影响因素

（一）溶洞形态大小

要正确处治公路桥梁桩基础下伏溶洞问题，就必须正视不同形态溶洞所带来的影响。通常，当桩基下伏溶洞直径较小，且溶洞竖向延伸呈井状时，其埋藏的深度较深，稳定性相对较好，对于公路桥梁的影响较小，而当溶洞以扁平状形态布置时，其自身直径较大，埋深较浅，对于桩基础的影响较为深刻、直接，会直接降低桩基础的承载能力。

结合工程建设实际可知，在山区公路桥梁建设中，溶洞顶板的跨度和形状也对公路桥梁桩基础的稳定性具有较大性影响：即与悬挂岩体顶板或存在裂缝的顶板相比，板状或拱状顶板的溶洞稳定性较好。

（二）岩石物理力学性质与岩层产状

山区公路桥梁建设中，除岩石物理力学性质外，岩层的产状也对后期桩基础施工质量具有较大影响。在桩基础下伏溶洞区域，稳定性较好的溶洞顶板具有以下特征：

一是溶洞顶板岩石多表现为块状，整体强度较高；

二是在岩层走向层面，其具体走向与溶洞轴向正交或者斜角，整体的倾角较小。

反之，当溶洞顶板不具备这些条件时，其整体的稳定性会有所下降。结合结构力学近似评价法相关理论可知，在岩层完整、层理较厚、强度高而跨度较大的区域，岩石的抗拉强度对于自身顶板的稳定性具有重要作用；抗拉强度越高，则其稳定性越好。

（三）地下水因素

地下水对于溶洞的形态变化和力学性能具有较大影响，其直接关系着溶洞区域公路桥梁桩基础的稳定性。在山区公路桥梁建设施工中，地下水本身具有破坏、搬运岩体的作用，这在降低岩体结构稳定性的基础上，大大影响了结构面的强度，尤其是山区溶洞较大，地下水丰富时，容易形成规模较大的喀斯特洞穴。

结合溶洞区域地下水勘测实际可知，当溶洞地下水水位发生变化，或因压力作用产生承压水时，溶洞周围本身的应力状态也会随之而改变着，这在降低溶洞顶板稳定性的基础上，影响了公路桥梁桩基础的施工质量。

三、山区既有公路桥梁桩基下伏溶洞的处治技术要点

（一）钢护筒跟进法

在溶洞充填及桩基施工中，针对钢护筒跟进法的应用，还需注重以下要点：其一，若溶洞本身为单层溶洞，则需要在桩基施工前设置外钢护筒，在后续施工中，还需重视内钢护筒的跟进施工。就外钢护筒而言，其保护水平压力层面起到重要作用，且能为桩基冲孔定位创造良好条件，通常，要求桩基外钢护筒的长度保持在1.5～2.5m之间，施工中应结合工程实际情况，重视其内径、壁厚等因素的有效控制。其二，在内钢护筒施工中，应系统考虑工程桩的规格情况，要求内钢护筒较工程桩直径大于20～30cm，同时在考虑钢护筒长度的基础上，对其壁厚情况进行系统分析。其三，部分山区公路桥梁建设区域存在多层溶洞，对此需在多层钢护筒的作用下进行跟进施工。在该手工模式下，应重视互通直径的控制，即需要按照由下往上的顺序，进行钢护筒直径的依次放大处理。其三，完成钢护筒施工后，在钻进过程中，要求冲击钻比钢护筒大一个等级，再下钢护筒时，要求逐层击穿溶洞，在每层冲进距离控制中，要求其与溶洞顶板的距离保持在1m，随后下放钢护筒并进行泥浆护壁注浆施工，保证工程项目的整体建设质量。

（二）注浆法

采用注浆法处理公立桥梁桩基下伏溶洞时，其基本的作用原理为：在外界压力的作用下，将浆液注入到土体当中，这样浆液与土体的混合不仅能提升土体的强度，而且能改善地基的稳定性。如当溶洞的高度小于5m时，可将其界定为中小型溶洞，对此可通过单液高压注浆工艺进行快速处理。而当溶洞的规模较大时，可注重双液注浆方法的应用，现阶段，在双液注浆模式下，水泥浆液、水玻璃浆液的应用较为普遍，应注重两种浆液最优配比的控制。项目施工中，若桩基施工阶段桩孔存在涌水、抽水问题，相应选择高压帷幕注浆法进行处理。该工艺模式下，多选择C25混凝土进行处理，且在注浆止水垫控制中，要求施工形成止水垫的厚度超过0.5m，完成止水垫施工后，再使用高压注浆方式进行堵水施工处理.

（三）混凝土灌填法

混凝土灌填法是一种切实有效的地基处理方式，在山区公路桥梁施工中，针对施工区域出现的各种类型溶洞，均可使用混凝土灌填法进行处理。通常情况下，混凝土灌填法被作为突发事件的应急处理手段，溶洞区域桩基施工中，若在钻穿溶洞的瞬间初选漏浆或岩面切斜问题时，可通过混凝土灌浆法进行处理。在混凝土材料选择时，多采用C15或C20混凝土。同时为保证施工的效率性，在混凝土材料使用中，还应注重早强剂的规范使用，要求在早强剂施工中，重视其应用比例的控制，最优化地提升混凝土的强度。在混凝土灌注时，还应结合灌注的区域，注重其灌注回填高度的控制。

四、山区既有公路桥梁桩基下伏溶洞处治注意事项

（一）重视溶洞的勘察

考虑到溶洞对山区公路桥梁的影响，在项目施工初期阶段，要求重视下伏溶洞的有效勘察。在实际勘察中，除溶洞规格、大小外，还需对岩层完整性、层理情况、强度等因素进行有效分析，此外需考虑溶洞地下水情况，为后期下伏溶洞处理和桩基施工奠定良好的基础。在勘察技术应用层面，还应注重现代勘察手段的应用。

（二）桩基孔斜故障处理

结合工程建设实际可知，当山区既有公路桥梁桩基施工区域存在下伏溶洞时，极易出现桩基孔切斜故障，这不仅降低了桩基的承载能力，而且对桩基稳定性和公路桥梁整体施工质量造成了较大影响，故而在进行下伏溶洞处理的同时，需重视桩基孔倾斜故障的有效处理。其一，在钻机就位阶段，要求重视钻机基座安装，确保安装界面平稳，同时应注意底座和转盘水平程度的控制。其二，在桩基钻孔初期阶段，工作人员应系统检查钻具，及时更换发生磨损、弯曲的钻头，避免因钻具因素导致桩基下伏溶洞区域的桩孔出现倾斜问题。其三，项目开孔、换层界面钻进中，需重视“轻压慢转”方式的系统使用，该方式下，要求重视钻孔清洁工作，及时的清除相关的障碍物，实现钻进质量的有效控制。

（三）灌浆处理

灌浆法在山区公路桥梁下伏溶洞处理中的应用较多。工程建设中，导致漏浆故障的主要原因在于缺乏对地质情况的了解，对此应通过勘察，实现施工区域地质情况的有效判断，然后选择合适的材料，对溶洞或者裂隙进行回填出来。回填过程中，针对可能出现的漏浆问题，应重视淀池以及泥浆池的检查，并通过黏土和片石混合料进行回填。

结语

下伏溶洞对于公路桥梁桩基础的施工质量具有深刻影响，并且在一定程度上，其关系着公路桥梁的稳定性、安全性。新时期，人们只有充分认识到公路桥梁下伏溶洞的危害性和处治价值，分析下伏溶洞产生危害的影响因素，并结合工程实际情况，进行桩基础下伏溶洞的科学处理，这样才能有效减少桩基础下伏溶洞的危害性，保证公路桥梁桩基础稳定性，继而在提升公路桥梁施工质量和运行安全的基础上，促进山区公路桥梁建设工程的持续、稳定发展。