城市桥梁施工中岩溶地段主要工艺流程分析——以武汉地铁5号线二标高架段溶洞部分为例

城市桥梁施工中岩溶地段主要工艺流程分析——以武汉地铁5号线二标高架段溶洞部分为例

陈红杰

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摘要：在岩溶地区的岩层中，可能存在10cm以上宽的溶腔或10cm以内的裂隙，这些溶腔和裂隙内部是中空的，没有任何填充物。因此，岩层的承载性能相对较低。直接在岩溶地区上部建立路桥工程，工程施加的应力可能会导致坍塌等问题，从而影响整个工程的使用。在城市桥梁施工过程中，岩溶地段的地质条件复杂、土壤松散、岩层承载性低，且桩基施工量较大。在桥梁施工前，应对岩溶地区进行详细的地质勘探和分析，并根据具体情况采取相应的技术措施，以确保施工的安全和顺利进行。本文结合实际项目，就此类地质条件下的注浆施工工艺流程进行分析，以供广大技术人员参考借鉴。

关键词：城市桥梁；岩溶地段；工艺流程；施工效果

0 项目概况： 武汉市轨道交通5号线第二标段土建工程线路全长3.7km，其中江国路～江民路站为高架区间和车站，江民路站～武金堤公路站区间为高架向地下过渡区间，武金堤公路站～复兴路站区间采用明挖+盾构法施工，共3站4区间。场地区岩溶发育类型主要以溶隙型溶洞为主，多较短小。场地内溶隙主要发育在灰岩的上部，发育方向和强度受层面和裂隙控制，强溶蚀带一般发育深度在基岩面以下1～10m，一般为黏性土充填。

1.本项目岩溶处理的原则

武金堤公路站范围地层段岩溶发育强度等级分为微发育段，微-中等发育段（见图1和图2）。

1.1微发育段

（1）考虑车站围护结构连续墙落底，连续墙下设置单排注浆帷幕，注浆孔间距2m，注浆深度为岩面下15m。形成有效的隔水层、隔砂层，阻断基坑内外水力联系及砂层联系，确保整个基坑为一封闭体系。

（2）承载桩进行超前钻预注浆，每桩一孔，深度为桩底以下5m，对超前钻揭露的溶洞进行灌浆处理。施工超前钻时，如在桩底以下5m范围内揭露溶洞时，则应延长桩长使其贯穿溶洞并进入稳定地层1m深度。

1.2微-中等发育段

（1）考虑车站围护结构连续墙落底，连续墙下设置双排注浆帷幕，单排注浆孔间距2m，排间距2m，梅花形布置，注浆深度为岩面下15m。形成有效的隔水层、隔砂层，阻断基坑内外水力联系及砂层联系，确保整个基坑为一封闭体系。

（2）承载桩进行超前钻预注浆，每桩一孔，深度为桩底以下10m，对超前钻揭露的溶洞进行灌浆处理。施工超前钻时，如在桩底以下5m范围内揭露溶洞时，则应延长桩长使其贯穿溶洞并进入稳定地层1m深度[1]。

（3）车站基坑范围内的灰岩进行密铺式注浆处理，注浆深度为岩面下5m，注浆孔采用5mx5m梅花形布置；如注浆处所遇溶洞底部边界深于要求的注浆深度范围，注浆管应进入溶洞底部≥1.0m。

1.3对物探（CT）异常区进行钻孔验证，若发现存在溶洞则采取处理加固方法；若没有发现溶洞，采用压力注浆的方法对钻孔进行填充。

       图1： 微发育段处理图                         图2：微中发育段处理图

2.本项目施工工艺流程与施工方法

    2.1施工工艺流程（见图3）

（1）岩溶处理一般在地面施做，避免对地下管线造成破坏，当钻孔位置和地下管线冲突、钻孔施工有困难时，可适当调整其位置。

（2）对溶洞（含物探异常区经验证的溶洞）应按施工程序进行处理：现场生产性试验→钻孔注浆（边钻、边灌、边探边界）→注浆质量检查→缺陷补强→注浆质量验收。

图3 施工工艺流程

（3）钻孔注浆施工工序为：钻孔布置→土层钻孔（下外PVC管+钢套管）→基岩钻孔→简易压水试验→注浆→封孔。溶洞充填注浆前，应完成以下项目的施工：a.探查各种地下管线，对影响溶洞充填注浆施工的地下管线进行迁改或加固处理；b.必须完成灌前地面沉降变形监测点的埋设和初始值的监测。

3.施工方法

3.1施工准备

（1）用电。从武金堤公路站630KVA箱式变压器引接，进行一级配电箱、二级配电箱、三级开关箱配设。

（2）用水：使用自来水，从武金堤公路站引接，100mm供水管至工作面，再分接至各作业区域。

（3）通信。现场项目经理部主要管理人员、班组长配置移动通信设施，做到24小时不间断联系。

（4）测量。根据提供的坐标控制点进行轴线的复核和标高的引测，保护好原有的控制线做好建筑轴线和桩位的定位工作。

（5）钻孔和注浆。钻探先行，注浆随后。边探边钻，边注边察。发现异常，及时调整工艺。同时做好周边环境的监测，避免污染和控制浆液超出加固范围。土石界面附近岩溶发育，采用分段注浆法，调整压力，加大注浆量。遇较大空洞和水流，灌注砂浆或添加粗骨料，加注浓浆等方式封堵。

3.2钻孔

（1）测设孔位、标高。进行统一编号钉桩，孔位偏差≤10cm。若避让管、线等且距离＞50cm时，需报设计、监理单位核准。先钻边排孔，后钻内排孔。开孔前先了解并坑探核实有无地下埋藏物（坑探深度≈2.5m），确认无地下埋藏物后方可开钻[2]。

（2）覆盖层（土层）中钻孔采用潜孔锤钻机或回转钻机钻孔，注浆孔钻孔φ110mm。岩体内采用回转钻机或潜孔锤钻机钻孔，钻孔φ≥89mm。

（3）若钻孔出现涌水、失水、外漏、塌孔、掉块、卡钻、断裂构造、岩溶发育、岩性变化，需详细记录并反映在钻孔综合成果表。

3.3下注浆管与封孔壁间隙

（1）封孔。针对钻孔情况，注浆前对所有钻孔采用不同方案进行封孔。

a.若钻孔过程中不漏水，且已经灌注套壳料的钻孔，用双液浆从套壳料下沉位置封闭至孔口；b.如漏水漏浆无法灌注套壳料的钻机，先用单液浆从孔底将孔内灌满，再用双液浆从岩面以下1m的位置直接封闭至孔口（如长时间灌不满单液浆，可直接用双液浆从岩面往上封闭）；c.针对使用套壳料封孔的方式，进行一次试验桩，做好成孔、封孔、配比、注浆等各个工序的详细记录，为后续注浆提供依据。

（2）控制时间

终孔与验收时间间隔不宜过长，以免垮孔等不利情况发生。终孔验收后应及时进行封孔作业，封孔水泥浆（或水泥砂浆）终凝后进行注浆作业。

（4）下注浆管

根据溶洞注浆孔布置位置，下注浆管，将制作的PVC管，镀锌管或者袖阀管下到孔内，一般桩位以PVC管为主，深度为每孔孔底，溶洞底部以及岩面以下三个位置；帷幕孔，单号孔以PVC管为主，镀锌管为主，下管深度同原桩位，双号孔以袖阀管为主，下管深度为设计孔深。注浆管根据要求连接后，在管内注满清水检查密封性能。立即将注浆管沿钻孔下至设计标高位置，上端露出地面0.2m左右，并加盖上闷盖。为保证顺利下管，管中要注满清水，以重力抵抗浮力。下管后在孔壁间隙靠近地面1m～2m范围内充填水泥砂浆加固。

3.4注浆

（1）浆液配置

水泥应检测合格后方可进场使用，浆液拌制用水应满足拌制水下混凝土用水要求。根据该溶洞钻孔记录数据初步推算洞体容量，依据配合比计算所需各种材料用量。备齐材料后按照配合比在搅拌机内进行浆液配制，配制好后倒入储浆桶内储备，检测合格后方可用于注浆施工[3]。

（2）注浆原则

A.单液注浆。对于全填充的溶洞采用单液注浆，根据设计图纸要求水灰比采用1:1，0.8:1,0.6:1三种，达到填充溶洞的目的。

B.双液浆与单液浆结合。注浆、对于半填充的溶洞原则采用单液注浆，若采用单液浆无效果，改双液浆与单液浆相结合的方式进行注浆。

C.双液浆与单液浆相结合。对于无填充的溶洞原则上采用双液浆与单液浆相结合，先注双液浆再注单液浆的方法，若注双液浆超过100m³无效果，改先注化学浆后双液浆最后单液浆的方法。

（3）逐孔注浆

a.注浆压力控制。单液浆注浆压力为0.3-0.5mpa，返压时稳定30分钟后停止注浆，对于注浆未返压的情况采用间歇式注浆，双液注浆压力控制1.2-1.5mpa，稳定后10分钟停止注浆，化学浆压力控制2.0-2.5mpa，具体压力以试验数据为依据。

b.浆液在注浆过程中应用

   1）岩溶洞穴高度≤1m且无填充和半填充溶洞，以及全填充溶洞（充填物强度较低的）均直接采用纯水泥浆进行静压式灌浆。

   2）岩溶洞穴高度1m～2m且无填充溶洞和半填充溶洞，灌浆一般采用间歇式静压灌浆。第一次灌浆采用水泥砂浆，灌浆时间控制在20min，间歇6h后再灌第二次，第二次灌浆可采用水泥砂浆或浓浆，若在20min内仍不起压，停止灌浆，间歇6h后再灌第三次，依此类推，直到终孔为止。

3）洞径2m～6m且无填充溶洞和半填充溶洞，可采用先吹砂，后注浆加固的方法。吹砂处理时在原钻孔附近（约0.6m）补钻两个吹砂孔，两吹砂孔中心与原钻孔中心需在同一连线上，两吹砂孔可相互作为出气孔。

4）溶洞高度＞6m的特大型无填充溶洞，需上报业主、监理、勘察及设计等单位，确定具体处理方案。

C.收孔标准

4）注浆过程中，如注浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液水灰比。

5）注浆管路应采用袖阀管或PVC管，能承受1.5倍的最大注浆压力，并应保证浆液流动畅通。

6）注浆工程应设置集中制浆站，浆液温度能保持在5℃～40℃之间。

7）注浆时可掺入一定量的外加剂、粉土或粉煤灰。

3.5注浆封孔

（1）所有注浆孔及其配套进行的检查孔等均应严格地进行封孔处理。

（2）所有注浆孔与检查孔注浆（或压水）结束后应紧接着进行注浆封孔。注浆封孔采用“压力注浆封孔法”，浆液采用水灰比为0.5:1的浓水泥浆。

（3）为了确保封孔质量，所有封孔施工宜在监理工程师的现场指导下进行。

4.其他

在岩溶地质条件下注浆施工，容易出现地埋塌陷、钻孔掉钻、注浆漏浆等施工问题，针对这些常见施工问题，应制定应急预案，采取切实可行的措施提升施工效果。

参考文献：

[1]《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）（2009年版）

[2]王迎法,许汉华,牟儒,等.综合勘察方法在岩溶区桥梁勘察中的应用分析[J].江西建材, 2023(1):170-171.

[3]李华明,张永辉,胡志平,等.峨汉高速庙子坪隧道岩溶发育特征及工程效应分析[J].中国地质灾害与防治学报, 2022, 33(1):7.