论城市轨道交通跨涌桥梁溶土洞处理施工技术

论城市轨道交通跨涌桥梁溶土洞处理施工技术

何贤广

（广州轨道交通建设监理有限公司广东广州510000）

摘要：以广州市十三号线二期凰岗停车场项目为案例,根据工程勘察结果和周边环境,分析了溶土洞较为发育的岩溶区的工程特征和溶土洞的空间分布及稳定性,基于跨涌桥梁基施工安全和地基稳定性考虑,探索出符合当地实情的安全可靠、经济合理的质量安全保障措施，本文主要从河床溶土洞质量保障措施、水上钻探平台的架设和测量定位、水上作业安全技术措施和利用无线摄像机进行监控的四方面进行讲述。

关键词：跨涌桥梁不良地质溶土洞处理质量安全

凰岗停车场位于广州市白云区广清高速公路、海口涌和深涌包围的区域，长约780m，宽约220m，其上有物流、厂房、河涌、污水泵站、引水管、钓虾场、鱼塘、高压线等，规划为公共交通用地。凰岗停车场跨涌桥需要跨越河面宽约为50米的海口涌，在8#污水泵站旁边建造箱涵桥式出入段线，并有一条110千伏高压电线从桥上穿过，4处高压铁塔，电线最低处距离桥面15米。河床溶土洞处理施工，由水上钻探平台、注浆后台和岸边观测平台组成。

1不良地质情况

凰岗停车场地处广花盆地岩溶地质结构集中分布区域，延流溪河流域，北东向广从断裂带，北西向广三断裂带。主要地貌为珠江三角洲海陆交互相沉积平原地貌，基岩为石炭系地层，地形总体较平坦。岩溶具有水平、垂直同时发育的特征。岩溶的发育，可能造成地基承载力下降、地面塌陷等。

1.1特殊岩土

地面岩土分层情况从上到下分别为：填土层<1>，淤泥土层<2-1>，砂层<3-1>，粉质粘土层<4N-1>，残积粉质层<5-1>，砾砂岩<7-1>，页岩<8C-2>，灰岩<9C-2>。

海口涌河床岩土分层情况从上到下分别为：

<2-1>淤泥:深灰色，流塑状，以黏粒为主，含有机质，具腥臭味，干强度及韧性较低。<3-2>粗砂:灰色，灰黄色，饱和，稍密状，级配良好，主要由粒径0.25-0.5mm的石英砂组成，次为粒径0.5-2mm的石英砂粒及少量2-5mm粒径的石英细砾，多呈棱角状，含少量黏粒。<3-3>砾砂:灰黄、灰白色，饱和，稍密~中密状，级配良好，主要由粒径2-5mm的石英细砾组成，占总质量比约45%，次为粒径0.25-2mm的石英砂粒，多呈棱角状，含少量黏粒。<9C-2>微风化灰岩:灰色、泥晶结构，层状构造，主要成分为方解石，岩芯呈短柱状,节长为4-20cm,岩质较硬。节理裂隙发育。TCR=92%,RQD=60%。溶洞:全充填，12.00-13.00m充填物为砾砂，13.00-20.00充填物为流塑状粉质黏土，18.00-19.10掉钻。<9C-2>微风化石灰岩:灰色，隐晶质结构，层状构造，主要成分为方解石，岩芯呈柱状，节长为5-60cm,岩质较硬。裂隙发育，充填方解石脉，有溶蚀现象，TCR=93%,RQD=84%。<0-2>溶洞:全充填，充填物为流塑状粉质黏土,串珠状。26.3~26.4m为中风化岩。

河床岩溶发育根据详勘地质情况，详勘每30米矩形型布孔，每2米梅花型探边，站场钻孔12个点位，溶洞见洞5个点位，最小洞高0.3m，最大洞高9.0m，溶洞见洞率超过41%，场地岩溶发育较强烈，溶洞多呈串柱状，单一溶洞发育规模较大，最大洞高可达9m以上。溶洞的探测与处理难度较大。

2河床溶（土）洞质量保障措施

海口涌水域范围的溶土洞处理按地面的常规工法无法完全满足施工。容易受潮汐、暴雨、台风等自然气象条件影响，同时还需要增加浮台或工作平台，水上作业施工风险大。本次采用边探边边注浆的施工方案，同时做好注浆管的保护。

（1）注浆设备选型，为稳定注浆压力保障注浆施工不间断进行。注浆泵选用两台BW250设备，先期220L/min注浆量，洞体注浆到50%时，逐渐减少注浆压力至压力稳定在1MPa。为保证混凝土供应方便注浆后台跟随钻机移动，本次选用安全隐患较小的两座30吨卧式水泥罐，方便计量配置四个1000mm直径800mm深的搅拌罐，配挖3000长*1000宽*1000高的搅拌池，和800*800宽的排气池，防止水泥罐在充填时压力过大破裂。

（2）注浆处理应分次分批进行，第一次在补勘揭露溶土洞的孔位直接下管注浆，以填充或置换洞中水为主，第二次在补勘揭露溶土洞的孔位周边以2米为中心，以梅花型布置探边孔下袖阀管注浆，注浆形式以挤密注浆和劈裂注浆为主。

（3）注浆工艺方面，第一次在溶洞底到溶洞高采用花管注单液浆为主，第二次使用袖阀管双液浆为主。使用双液浆为主时，单液浆和双液浆应交替压注密实，从而达到抗水密实的作用。

（4）因河床地质、跨河管线、水下设备、建构筑物等影响，在实际施工中，现场的布点情况并不能理想的按照设计图的布点进行钻孔，为避开部分无法迁改的或不可迁移物的影响，施工中孔位布置及间距应根据现场实际情况调整。

（5）在详勘孔成孔后立刻下注浆管，并采用套管引管、护管。

（6）施工中，为确保注浆效果，推荐采用108钻头，当钻孔结束后如发现有溶洞，必须马上安装48袖阀管，并在108套管内安装100PVC管，PVC管安装至袖阀管上600mm，同时应考虑潮汐水位影响，确保PVC管的距离水面高度800mm，防止注浆过程中注浆孔返浆，污染河道。

（7）水域范围每一个钻孔完成及时注浆，在完成钻孔注浆一套工序后再进行下一个孔施工。小区域内的注浆预估量先按单个孔进行初步控制（即单孔注浆量=溶土洞高度*扩散宽度半径2米*扩散系数1.3）。待整个相关区域全部处理完成后再绘制整个包络图算出最终预估量。当注浆量达到包络图理论预估量90%时，需要停止施工分析超量原因。

钻孔及溶（土）洞探边布置原则海口涌河床溶（土）洞处理的深度和平面范围以设计图为准，结合现场实际布孔。以揭示到溶（土）洞的详勘钻孔为基准点，加密钻孔，按照2m×2m梅花形布置钻孔查找洞体边界。孔间隔2.0m，钻孔兼做注浆孔，并选择数个洞顶处钻孔兼做排气孔，排气孔每洞至少一个，间距超过4m加设排气孔，如下图。

3水上钻探平台的搭建与定位

工程地质勘探水上钻探平台由钻机、木板垫层、钢管支架和油桶浮筒组成，浮筒数量可根据河面宽度、水流速、水文情况、钻孔深度及钻进设备等确定。钻机自重780KG，浮筒使用10条Φ38mm钢管为主龙骨的井字钢管架，查表每米3.354KG，72米共为241.488公斤。使用绳索绑扎牢固，钢管上满铺木板和防滑条使其均匀受力。880*580mm浮筒以10*10共100个浮筒布置，浮台及设备总自重约为1.5吨，额定操作人员为4人，岸上观测人员2人，浮台可承受最大重量为3吨。平台上距离下孔处3米架设无线监控摄像机。

平台定位直接影响内河工程地质钻探孔位的准确性，影响的主要原因有场地的水文条件、钻场的稳定性、测量仪器的精度、员工操作熟练程度以及潮汐、气候等。为了不让潮汐影响钻孔工作，从筏体的八个方位，四角、四面均与河岸固定，并根据水位的升降而均匀缩放缆绳。

4水上作业安全保障措施

4.1水上钻探平台及钻探设备安全

除了常规的钻探安全保障措施外，还需要注意以下方面：

平台四周采用4条定位钢索和4条安全绳与河岸锚固点固定，通过带自锁装置的绞盘调整锚绳调整松紧度来定位。每10米设置一处埋深6米的HRB400Φ16带肋钢筋的锚固点，防止水面突然发生水卷，或者潮汐涨退水等情况导致平台不稳，出现安全隐患。如果两个钻探平台相近，应在中间搭建过渡平台连接，两个平台分别定位锚固。

水上钻探平台及钻探设备应始终处于完好状态，保证钻探平台平稳；作业平台设置防护栏杆，足板塔设牢固，并全铺防滑条；平台夜间施工必须配备足够的灯光照明，开工前按规定测量定位和设置上下游拦网、警示信号，确保水上安全；钻探工作岸边观测台救生设备和应急物资齐全。

所有施工人员必须穿救生衣，工作服和安全帽；现场必须有专职安全员和监理人员在场，紧盯视频监控，保证各种安全防护装置、设施完好有效，通信工具昼夜畅通；严禁用千斤顶顶拔套管；定时测量水位，按需增减套管；遇四级以上大风、有雨天气，立刻停止钻探作业，按应急程序撤离钻探平台；严格执行交接班制度，每班班前教育、班前测量定位和调整定位绳。

4.2利用无线摄像机进行监控

无线摄像机选型，无线摄像机使用大华3.6mm日夜全彩摄像机，最近对焦距离为1.6m，为减少泥浆喷涌架设距离为3m的平台边缘，并在岸边观测平台架设16路硬盘录像机和监控电脑，每日核对摄像机与注浆检测仪时间。远期可使用无人机进行近距离监控，无人机应具有2倍远近调焦、续航20分钟、范围可视8KM定时定点巡航、定点距离3米高2米范围环绕飞行、自动前后左右上下障碍物躲避飞行和一键返航的功能。

无线摄像机架设，无线摄像机架设在钻探平台边缘，中心点为钻探孔以上50CM，监控到钻探孔周围1米和操作人员，监控内容为下管类型、注浆、返浆、冒浆情况和人员操作情况。监控下管类型，管入场前绑扎带孔的K字母黄绿胶布，不带孔的F字母红蓝胶布，监控下管深度和类型。监控注浆、返浆和冒浆情况，冒浆时间和注浆压力流量检测仪显示和小票显示一致。