广和大桥主桥基础溶洞处理

广河大桥位于广州市白云区石井镇鸭岗村白坭河上，全长791米，宽36米，跨度120米。基础采用钻孔灌注桩，其中φ150cm 64根，φ200cm 44根，共计108根。总工期为22个月。本桥址地质为第四纪沉积物覆盖，基岩主要为灰岩湖田灰岩。这些钙质地层经过沉积成岩作用，经历了漫长的地质时间和多次构造运动，形成了一个NE向褶皱，纵向断层大致平行于褶皱轴，横向层面大致垂直于褶皱轴。后来经历了侵蚀和剥蚀，在地下水的化学和力学作用下，形成了一系列岩溶地貌。最后，在第四纪全新世珠江三角洲的最后一次海侵中，形成了以冲积相为主的第四纪软沉积层。从地质资料分析，溶洞分布广泛。主桥溶洞分布广泛。在桥址方案论证中，方案一钻了28个孔，发现了12个溶洞；在第二个方案中，钻了28个钻孔，发现了17个洞穴；方案三共钻28个钻孔，发现洞穴11个，洞穴长约16m。溶洞按其充填状态可分为三种类型:空、半充填和完全充填；按其填充性质可分为粘性土、砾石、稀土；根据漏水情况可分为漏水和不漏水两类。洞穴的方向与河流的方向相同。
根据以上地质条件，经过技术经济方面的比较，选择静压化学灌浆法、套管保护法等施工工艺相互配合处理溶洞，取得了效果。建议如下。
1主桥桩基对溶洞的处理
主桥桩基准确放样后，在桩基施工平台上的桩中心使用地质钻机进行预钻孔，必要时增加钻孔位置。根据预钻结果确定套管的下入深度。在有溶洞的桩位，护筒沉入风化岩层，置于强风化岩面上，以便穿过土洞。套管的底部是岩石层或洞穴的顶部
。对于无溶洞的桩，护筒应沉入泥壤土和砾石层，并置于砂壤土层中至少2m深。根据溶洞的不同类型，最终确定了两种不同的施工方案。图1布孔平面图和A剖面示意图当溶洞内有充填物或流沙时，或溶洞为空孔或充填物不足(水孔)且深度小于3m时，钻孔桩施工前应进行预处理，采用静压化学灌浆加固充填物和流沙，或采用此方法充填溶洞，待固结体达到一定强度后再进行钻孔施工。方案B当溶洞为空且深度大于3m时，拟采用套管套套管的方法，即内套管穿越溶洞的施工方案。
2方案A方案B施工方法
2.1方案A(静压化学灌浆法)施工方法
2.1.1技术要求
溶洞预处理的目的是加固溶洞填充物，用一定的强度(20MPa以上)填充溶洞空，防止钻孔桩。在钻孔桩施工前进行溶洞预处理，相当于在桩基施工过程中，在钻孔桩施工工序前增加一道预处理工序，与桩基施工各工序一起形成流水作业。
图2钻头钻杆下沉内套管示意图单位:cm2.1.2施工方案
(1)处理方法选择由于溶洞埋藏较深，无法采用爆破或灌注混凝土等一般方法进行处理，有效的处理方法是注浆。在众多注浆方法中，由于溶洞的不规则性，静压化学注浆是处理溶洞最有效、最经济的方法。因此，可以同时使用静压化学灌浆法和喷射灌浆法来增强填料的强度。
(2)静压化学灌浆的加固特性。浆液可在几秒或几十秒内瞬间凝固，可将灌浆控制在一定范围内而不流失。材料利用率高，相对经济。泥浆的成石率为100%，即1m3泥浆可以得到1m3的石体。对于溶洞内的砂、砾石等土，浆液通过渗透使砂、砾石变硬；对于稀土、壤土和溶洞中的其他土壤，泥浆通过劈裂和压实来加固土壤。对于空无充填和半充填溶洞的房间，浆液通过充填来充填溶洞。浆液在土中的渗透扩散方向是朝向小主应力面。浆液凝固后，小主应力面得到强化，原来的小主应力面变成了小主应力面。这样，通过小主应力面的反复加固，一方面使溶洞内土体的空空隙被渗透压实，溶洞的空空间被填满，从而在桩身周围形成防水帷幕，防止流砂，保证挡墙泥浆不流失；另一方面，提高溶洞内土壤的承载力和抗剪能力，形成挡土墙，防止塌孔。化学灌浆的关键在于浆液的配方和工艺。
图3内套管底部和顶部灌浆封缝示意单元:cm(3)工艺设计
布孔:四个灌浆孔均匀分布在桩周围，前面钻有溶洞(见图1)。
钻孔:孔径80mm，孔深要达到最深的洞底。
材料:硅酮425 #水泥(新标准为硅酮32.5MPa水泥)和化学浆料。
工艺:全孔灌浆采用双液灌浆系统，需要少量的多次灌浆和重复灌浆。