桩筏基础在隐伏岩溶整治中的应用.docx

文章编号：1674-9146（14）020743桩筏基础在隐伏岩溶整治中的应用张卫国（中铁十七局集团第三工程有限公司， 河北 石家庄 050081）由中铁十七局沪昆项目承建的麻拉寨隧道全长2 640 m， 隧址区可溶性碳酸盐岩类分布广泛， 隧道 洞身穿越围岩呈可溶性碳酸盐岩与非可溶性碎屑岩交替出现， 其 中 ， 可溶性碳酸盐岩类所占比例极 大， 约占隧道穿越围岩总长度的 90%， 岩溶除对隧 道稳定性有影响外， 其间丰富的岩溶水产生的岩溶塌陷、 突水、 突泥等不良地质对隧道工程的影响也黏土、 粗角砾土， 经取样试验， 自由膨胀率 19%63%， 具有弱膨胀性。2 桩筏基础施工原理6dk611+566dk611+615 段隧底隐伏岩溶采用 桩 筏 结 构 通 过 ： 钻 孔 桩 桩 径 1.25 m， 桩 纵 向 间 距3.5 m， 横向间距 3.5 m， 桩长以嵌入完整基岩 w- 2 不小于 2 m 控制； 桩顶采用 c35 钢筋混凝土现浇 板 ， 板 厚 2.5 m， 宽 13 m， 长 38 m； 筏 板 于d1k611+592 处设一道变形缝。 利用桩基础穿越串 珠型溶洞地板， 嵌入弱风化基岩 2 m 以上， 桩顶设置筏板结构， 通过合理配筋与桩基形成受力整体，共同传递和承载来自筏板顶仰拱、 轨道、 运营等荷 载， 防止因岩溶发育引起洞身沉降2-4。3 工艺技术及控制要点3.1隧道洞身支护加固技术 桩筏结构在施工过程中对初期支护影响较大，主要体现在以下方面： 桩基施工中冲击钻对初期支 护的扰动； 桩基施工周期较长不能及时施做相应位 置的仰拱及二衬， 不能及时封闭成环； 筏板基础开挖过程 洞 身 初 期 支 护 拱 脚 不 能 及 时 落 在 坚 硬 基 础上。 加之洞身处于填充性溶洞内， 洞身整体基础薄弱， 所以桩伐施工前需对洞身进行加固。 一般采用 的加固技术如下。很大1。为此， 笔者以沪昆项目麻拉寨隧道出口为代表， 介绍桩筏基础在整治串珠型隧底溶洞中应 用， 主要详细论述溶洞的探测及桩筏基础的施工原 理、 施工工艺， 同时对隧道这一特殊施工环境， 保 质保量完成桩筏基础施工有关技术措施进行探讨。1 隐伏岩溶实际发育情况麻拉寨隧道 dk611+566dk611+615 段最小埋 深 9 m， 最大埋深 29 m， 位于溶蚀性沟槽内， 2012年 7 月 13 日到 2012 年 7 月 24 日， 对该段进行钎探， 共布置 10 个钎探孔， 其中 2 孔揭示基岩， 共 完成 171.57 m/10 孔； 2012 年 7 月 24 日2012 年 8 月 13 日， 结合现场开挖及钎探情况， 对该段进行补充钻探， 共布置 5 个钻孔， 实际完成 216.7 m/4孔。 2013 年 2 月下台阶开挖到位后， 再次对隧底进 行 了 补 勘 ， 完 成 232.2 m/8 孔 ； 钎 探 68.8 m/8 孔 。钻探揭示隧底串珠状溶洞发育， 溶洞多充填软塑状收稿日期：131019；修回日期：140120作者简介：张卫国（1970-），男，山西平遥人，高级工程师，主要从事隧道施工技术研究，e-mail：444170909。sci-tech innovation & productivity2 feb. 14， 241074摘 要：当前我国大力发展西南地区客运专线项目建设， 该地区属云贵高原， 区内沟槽切割较强烈， 科斯特地貌和丘陵地貌发育， 坡麓自然斜坡陡峻， 植被覆盖良好， 存在大量溶蚀洼地、 漏斗、 落水洞等岩溶地貌， 隧道施工中围岩以 石灰岩、 白云岩、 白云质灰岩-灰质白云岩、 不纯碳酸盐岩为主， 多形成充填或半充填溶洞， 填充物具有复杂性和多样性， 尤其以隧底隐伏岩溶探明及整治更为困难。 以中铁十七局沪昆项目麻拉寨隧道 dk611+566dk611+615 段隧道隐伏岩溶整治为主要研究对象， 对隐伏岩溶的探测和桩筏基础在隧道隐伏岩溶整治中的优点、 可靠性、 施工工艺等方 面加以论述， 也为公司目前少有的串珠型、 大型隧底溶洞治理工作积累施工经验。 关键词：隐伏岩溶；隧底溶洞；桩筏基础中图分类号：u455.7文献标志码：adoi：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.02.074 applied technology 应 用 技 术1） 超前支护采用 75 mm 中管棚， 长 8 m， 壁厚 4.5 mm， 每环 50 根， 环向间距 0.4， 注浆采用11 水泥砂浆， 注浆压力为 1.02.0 mpa。 同时拱部 设大外插角 （45） 42 mm 小导管， 小导管长 5.0 m， 壁厚 3.5 mm， 纵向间距 2.4m， 环向间距 0.3 m， 每环 75 根， 与拱部中管棚间隔布置。2） 洞身边墙外设置厚 2 m 的 c20 混凝土护墙， 纵向长度 40 m， 墙后采用 m10 浆砌片石回填。 以 抵抗来自边墙外溶洞填充物对隧道衬砌的挤压。3） 初期支护均采用 vd 型复合衬砌。 钢架采用 i22a 型钢， 间距 0.5 m。 采用台阶法加临时仰拱开 挖， 并预留核心土， 每循环开挖完成后必须采用喷 射混凝土封闭开挖面， 喷射厚度不小于 8 cm， 并在 两 侧 拱 脚 、 拱顶及有股状水处预留 50 mm 排 水 管； 上、 中、 下台阶每循环开挖进尺不大于 1 榀钢 架间距。 上、 中、 下台阶拱脚处均采用扩大拱脚、 双层锁脚锚管施工 ， 锁 脚 单 根 长 度 为 4.5 m。 上 、 中、 下台阶钢架底部支垫 32a 槽钢， 垫槽钢纵向必 须焊接牢固形成整体， 钢架间按设计要求采用纵向 钢筋连接。 每一台阶钢架脚应置于牢固基础上， 若 基础为黏土， 应采用 42 mm 小导管 （23 排） 注 浆加固。 注浆固结圈厚度不小于 3 m， 注浆量按加 固体积的 5%计列。 拱部系统锚杆改为 42 mm 钢 花管径向注浆， 每根长 5.0 m， 纵环向间距 1.0 m。 注浆采用水泥砂浆 （水灰 比 11）， 注 浆 压 力 0.81.2 mpa， 注浆量按加固体积的 5%计。4） 隧底及板伐底位置打设锁脚时， 如果塌孔 严重， 不能成孔， 锁脚采 用 c51 型自进式锚杆施 工； 系统锚管可用 c28 型自进式锚杆替代。5） 加密变形量测监控点， 增加监控量测频率，密切关注桩基施工初期支护的变形情况。3.2泥浆池和造浆池设置等技术 尽可能利用隧道中心 水沟作为泥浆池和沉淀 池， 结合隧道自身环境选取小型机械清理、 运输。造浆采用自制移 动 钢 板 池 （1.8 m 1.8 m 6 m） 存法堵塞其通道。 混凝土回填按水下混凝土灌注方法进行， 漏浆非常严重时采用钢护筒跟进处理。2） 溶洞发育及填充物不均匀导致偏孔。 偏孔 不严重 ， 且 填 充 物 也 较 为 均 匀 时 ， 可 采 取 校 正 钻 机， 减小冲程， 在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔使正直的办法来解决。 偏孔较为严重， 填充物岩质不均匀时， 可在孔内回填片石 （粒径在 2050 cm 为 宜） 与少量黏土， 回填至偏孔部位以上 12 m， 并 调整钻机冲程， 然后继续冲孔。 混合物在锤头低打 紧击下形成较为坚硬的的混合传力柱， 将锤打之力 传于斜面岩上， 从而慢慢将斜面岩破碎修平。 如斜面岩严重时， 可改用大的片石或 c25 以上砼 （加早 强剂） 进行反复回填、 冲击 （如果回填砼必须等砼 强度达一定强度后才能 开 始 冲 击 ， 一 般 为 3 天 ）， 一般都可解决； 偏孔极为严重， 岩面倾角较大， 用 以上方法都不能解决时， 可采用在孔底安放炸药进 行爆破的方法。3） 软塑流塑状的溶洞填充物挤压导致缩孔。 回填片石到缩孔部位以上 23 m 处， 然后改用小冲 程继续冲击， 将片石挤入软塑流塑状的溶洞填充 物中， 使其起稳固、 护壁的作用。 如第一次没有处 理好， 可再填片石， 再冲击， 反复几次便可解决； 如缩孔很严重可用钢护筒跟进处理， 钢护筒的钢板 厚度可适当增加至 10 mm 以上。4） 溶洞发育导致坍孔。 坍孔不严重时， 可采 用砂与黏土混合物回填至坍孔部位以上 23 m 处， 并改进泥浆性能 （在泥浆中掺入适量的水泥、 烧碱 和锯末， 以提高泥浆胶体率和悬浮能力， 其质量配 合比为黏土水泥烧碱=10.20.4， 锯末按黏土体积 的 10%掺入）， 然后继续钻进 ； 坍 孔 较 为 严 重 时 ， 可对全 孔 进 行 回 填 后 ， 采 用 钢 护 筒 跟 进 的 办 法 处 理； 当坍孔非常严重时应立即对全孔回填， 待回填 土沉积密实后并采用注浆办法固结回填土及孔周边 的松散土后， 再重新开孔。5） 溶洞顶板为弱风化灰岩， 质地坚硬导致钻 孔无进尺。 溶洞顶板较薄， 不符合桩基嵌入岩层要 求， 或者顶板下存在大型溶洞， 必须穿越的情况， 且顶板属于岩层硬度高， 造成无法钻进时， 采用回 填片石或砼是无任何效果的， 只能采用地质钻机打 眼放炮的办法能解决。储。 钻机合理改装， 以便降低有效作业高度，既能适应隧道施工环境， 又不影响冲击作用。3.3岩溶发育区域桩基成孔技术使其1） 溶洞造成漏浆。 串珠型溶洞发育， 漏浆情况发生在所难免。 漏浆不严重时， 采取回填黏土与 小片石的混合物， 并改用小冲程进行冲击， 使混合物进入岩溶裂 隙 中 或 通 道 ， 进 而 堵 塞 其 裂 隙 和 通道； 当溶洞之间的通道较大， 用回填黏土与小片石 的混合物的办法无法处理时， 可用回填混凝土的方3.4钢筋笼分段吊装、 焊接技术钢 筋 笼 在 洞 外 分 段 制 作 ， 因 隧 道 施 工 净 空 问 只能分段制作， 分段长度 36 m， 采用随车吊题，或自制炮车运输， 洞内桩机或自制起吊门架吊装就科技创新与生产力2014年 2 月 总第 241 期 075应 用 技 术 applied technology 位。 因划分段落较多， 在钢筋笼接头焊接方面必须采 用 双 面 搭 接 焊 ， 每一截面上接头数量不超过 5 结束语沪昆项目麻拉寨 隧 道 dk611+566dk611+615 段最深溶洞达 48 m， 且局部破碎带延伸至 55 m 深 度， 钢管桩、 钢化管、 高压旋喷桩作用深度已无法满足， 而且溶洞主要为充填或半充填溶洞， 不能全 部揭示， 在这种情况下采用桩筏基础施工， 因隧道 掌子面继续正常施工， dk611+566+615 段桩基础 采用半幅施工， 经专业检测公司采用声波透射法进 行检测分析， 判断麻拉寨隧道受检桩波形和波速均 正常， 桩身完整， 均判为类桩。 通过改装设备、 合理利用中心水沟、 自钻式锚杆代替 76 mm 锁脚 及 42 mm 系统锚管、 合理设置施工缝、 变形缝等 改进措施的应用， 在隧道狭小空间内， 掌子面掘进 不停止等情况下施工桩基， 既不耽误施工工期， 岩 溶整治质量也可保证。桩筏基础在隧道这一特殊环境下的施工工艺，目前还需进一步完善和提高， 结合隧道施工的特殊 性， 在现场施工自动化控制方面做深入的研究， 提 高现场管理和组织协调水平， 进一步完善隐伏岩溶整治工艺， 确保桩筏基础施工质量， 使其在隧道隐 伏岩溶整治领域发挥更好的作用。参考文献：50%， 加强箍筋与主筋连接全部焊接。料、 加工、 接头和安装， 符合要求5。3.5板筏基础开挖及加固技术钢筋笼的材板筏基础开挖前认真检查近期洞身支护监控量测数据， 如变形量超限， 须进一步采取注浆加固措 施。 待监控量测数据在合理变形范围内， 进行桩筏基础开挖。采用机械破碎锤开挖， 破除临时仰拱砼， 自卸 车运输渣土。 弱爆破尽量控制对初支结构扰动， 每 次开挖深度小于 50 cm， 开挖后先对边墙部位进行初喷 4 cm， 接长拱架落底， 复喷至设计厚度再进行 下道开挖工序。 基底预留 30 cm 采用人工清底， 控制超挖， 对扰动松散土体清除彻底后采用小型平板 振动夯夯实。开挖后边墙施作 3 根 76 mm 钢花管， 与钢架锁脚锚管交错布置； 浆液采用水泥浆， 水灰比 11。4.6 板筏基础底基垫层施工及防水施工技术待基坑挖至设计标高并检验合格后， 人工风镐 凿除桩头， 将桩头周边及顶部凿毛。 进行桩基检测后立设垫层混凝土， 通过凿除、 修补使板筏基底垫 层表面平整圆顺， 基面应平整， 无空鼓、 裂缝、 松酥。 然后按要求铺设土工布， 固定土工布点间距宜 为 1.01.5 m， 呈梅花状排列基面凸凹较大处应增加 固定点， 使土工与基面紧贴； 最后铺设防水板， 铺设松紧应适度并留有余量， 实铺长度与基面弧长的比值为 108， 以确保混泥土浇注后防水板表面与基 面密帖， 两幅防水板的搭接宽度不应 小 于 15 cm， 分段铺设的防水板的边缘部位应预留至少 60 cm 的搭接余量， 并对预留边缘部位进行有效保护。1中华人民共和国铁道部.tb 107532010 高速铁路隧道工程施工质量验收标准s.北京:中国铁道出版社,2011.中华人民共和国铁道部.tb 107522010 高速铁路桥涵 工程施工质量验收标准s.北京:中国铁道出版社,2011.解华锋.注浆技术在隧道隐伏溶洞整治中的应用j.铁道建筑技术,2012(3):43-45.王 通 . 隐伏岩溶发育区 钻孔灌注桩基础的处理方法比 较j.建材技术与应用,2010(4):39-40.高在新.黔桂铁路岩溶地区隧道施工技术研究d.湖南:2345中南大学,2008.（责任编辑 王 雯）application of piled raft foundation in remediation of covered karstzhang wei-guo（cr17bg no. 3 engineering co., ltd, shijiazhuang 050081 china）abstract: currently, our country is vigorously developing construction of the passenger railway projects in southwest china. the region belongs to yunnan-guizhou plateau. cannelure cutting in the area is relatively strong; koster physiognomy and hilly landscape development; the natural slope vegetation of the foot of the slope steep is high and precipitous; there are a lot of uvala, funnel, sink, such as karst landform, surrounding rock in tunnel construction with limestone, dolomite and dolomitic limestone - limy dolomi