La karst se forma por la disolución química a largo plazo de rocas solubles como la caliza por el agua. Los estratos kársticos tienen canales kársticos, surcos kársticos y cuevas kársticas, especialmente las placas superior (inferior) de las cuevas están entrelazadas, con diferencias significativas de altura. Las capas de roca tienen dureza desigual o están compuestas de mitad roca, mitad suelo, mitad roca, mitad disolución y rocas de ladera. La dificultad de la perforación y construcción de pilotes de puente en formaciones kársticas complejas debido a factores geológicos complejos es un reto técnico. Este artículo combina ejemplos de ingeniería para introducir la tecnología de construcción de pilotes perforados en formaciones complejas con desarrollo kárstico intenso, y señala los métodos correspondientes de tratamiento constructivo y las precauciones de construcción.

Descripción del proyecto:

La puente extralargo de Jinghe del tercer tramo del ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai está situado en la ciudad de Tengzhou, provincia de Shandong. La longitud total del puente es de 11,445 km, y la disposición de vanos incluye 20 × 24 vigas cajón biña simply supported de vía doble, 328 × 32 vigas cajón biña simply supported de vía doble, y 2-(32+48+32) vigas cajón continuas de vía doble. La diseño de la cimentación de todos los pilones y estribos del puente se basa en cimentaciones de pilotes perforados, con un diámetro de 1,0 m, 1422 pilotes, una longitud total de 44272,77 m, un diámetro de 1,25 m, 1538 pilotes, una longitud total de 83527,39 m, un diámetro de 1,50 m, 108 pilotes, y una longitud total de 14325,16 m. La pilón 203 tiene un diámetro de 1,50 m y una longitud máxima de pilote de 85,5 m.

Características geológicas de ingeniería:

La gran puente de Jinghe está compuesto principalmente de caliza, con una estructura monoclinal en los estratos de roca. Los estratos de roca tienen una actitud de 30 °∠ 12 °, y las juntas y fisuras de la roca en el área del emplazamiento del puente están desarrolladas. Tramo Dk580+229~dk582+100; la tasa de encuentros con cuevas kársticas durante la perforación alcanza el 76,9 %, y en zonas de desarrollo kárstico intenso alcanza el 90-100 %. Tramos Dk582+100 a dk583+100; la tasa de encuentros con cuevas kársticas durante la perforación es del 60,8 % al 73,7 %, y las cuevas se distribuyen en forma de collar. Entre ellas, hay hasta 13 cuevas kársticas en forma de collar en el pilón 203, con alturas de cueva que generalmente van de 2 a 8 metros. La altura de cueva del pilón 286 es de 25,5 m, y el tramo de dk583+100 a dk586+100; la tasa de encuentros con cuevas kársticas durante la perforación es del 66,1 % al 71,9 %. Tramo Dk586+100~dk587+100; la perforación encontró cuevas kársticas, que suponen el 42,5 %, desarrolladas en forma de collar. Las cuevas de suelo en el área del emplazamiento del puente se forman principalmente por la interacción de la erosión subterránea y la succión de presión negativa causada por la infiltración del agua superficial y subterránea en la capa de suelo recubridora de los estratos kársticos.

Tecnología de construcción de pilotes perforados:

1. Selección del tipo de perforadora

Los pilotes perforados del gran puente de Jinghe atraviesan arcilla, arcilla limosa, suelo arenoso medio grueso, lutita y caliza. Según las condiciones geológicas, se elige una perforadora de impacto tipo mástil, que puede ajustar la altura de elevación (carrera) de la broca según la dureza de la capa de roca en cualquier momento y tiene la característica de alta energía de impacto.

2. Secuencia de perforación

La construcción de pilotes perforados de puente se realiza en estratos kársticos muy desarrollados y complejos, y la estructura geológica compleja dificulta la perforación y la formación del pilote. Antes de la construcción de los pilotes perforados, es necesario captar con precisión las condiciones geológicas. Adoptamos el principio de combinar la perforación y la exploración geofísica. Basándonos en la perforación geológica de cada pilón y pilote, también realizamos una exploración geofísica detallada de todo el puente pilón a pilón para esclarecer el grosor de la capa recubridora, la ubicación, cantidad y condición de relleno de cada pilón y pilote. Es particularmente importante seleccionar la secuencia de perforación para las posiciones de los pilotes basándose en la estructura geológica de los datos de perforación y geofísica durante la construcción de la perforación. La principio básico para seleccionar la secuencia de perforación de las posiciones de los pilotes en la construcción del puente extralargo de Jinghe es que, para pilones de pilotes de longitud desigual, la perforación sigue la secuencia de construcción de pilotes largos primero y luego pilotes cortos. La secuencia de perforación para el mismo pilón es de profundo a somero y de muchos (en forma de collar) a pocos, construyendo primero los pilotes de borde y esquina. Esta construcción es beneficiosa para el sellado oportuno de la cueva, bloqueando el paso de la cueva, y facilitando la construcción del siguiente pilote.

3. Protección de pared con lodo

La protección de pared con lodo es la medida técnica más básica en la construcción de pilotes perforados. Para reforzar la protección de pared con lodo, es necesario usar arcilla con buena viscosidad para preparar el lodo. Durante la perforación de impacto, la arcilla se inyecta directamente en el agujero, y el lodo se produce mediante el golpeo con una broca. En la construcción de pilotes perforados del puente extralargo de Jinghe, para los pilotes clave y difíciles con geología compleja y fugas y derrumbes frecuentes de lodo, para mejorar el efecto de protección de pared del lodo, también se usó bentonita especial para perforación geológica para hacer lodo y lograr un efecto significativo de protección de pared. Cuando el material de relleno en la cueva es arena fina o material plástico fluido, añadir una cantidad adecuada de cemento al lodo puede mejorar la capacidad antipermeabilidad del lodo, aumentar el efecto de protección de pared, y prevenir eficazmente el derrumbe y la fuga del agujero. La dosificación de cemento generalmente representa del 10 % al 20 % de la dosificación de arcilla.

4. Paredes de orificio artificiales
La protección de pared con lodo es la medida técnica más básica en la construcción de pilotes perforados. Para reforzar la protección de pared con lodo, es necesario usar arcilla con buena viscosidad para preparar el lodo. Durante la perforación de impacto, la arcilla se inyecta directamente en el agujero, y el lodo se produce mediante el golpeo con una broca. En la construcción de pilotes perforados del puente extralargo de Jinghe, para los pilotes clave y difíciles con geología compleja y fugas y derrumbes frecuentes de lodo, para mejorar el efecto de protección de pared del lodo, también se usó bentonita especial para perforación geológica para hacer lodo y lograr un efecto significativo de protección de pared. Cuando el material de relleno en la cueva es arena fina o material plástico fluido, añadir una cantidad adecuada de cemento al lodo puede mejorar la capacidad antipermeabilidad del lodo, aumentar el efecto de protección de pared, y prevenir eficazmente el derrumbe y la fuga del agujero. La dosificación de cemento generalmente representa del 10 % al 20 % de la dosificación de arcilla.

5. Cuevas kársticas con fuga de lechada
La gran puente de Jinghe tiene estratos de desarrollo kárstico intenso, con cuevas kársticas distribuidas en forma de collar. Entre ellas, hay hasta 13 cuevas kársticas en forma de collar en el pilón 203, con alturas de cueva que generalmente van de 2 a 8 metros. La altura de cueva del pilón 286 es de 25,5 m, con una tasa de encuentro con cuevas del 66,1 % al 71,9 % durante la perforación. La área de desarrollo kárstico intenso alcanza el 90-100 %, y la conectividad de las cuevas vacías semirrellenas y no rellenas es buena. Para acelerar el progreso de la construcción y garantizar el plazo de construcción, se usan simultáneamente 2-3 perforadoras para la perforación en la misma posición de pilón, lo que a menudo conduce a fugas frecuentes de lechada en los orificios de las cuevas kársticas. La uso de relleno de arcilla con escombro para tratar la fuga de lechada en los orificios de las cuevas kársticas es ineficaz. La método de tratamiento para la fuga de lechada en cuevas kársticas puede ser inyectar hormigón submarino para sellar las cuevas y bloquear los canales de las cuevas; levantar la broca fuera del agujero y verter hormigón submarino en la perforación. La superficie de vertido debe estar 2-3 m por encima del techo de la cueva. Esperar 0,5-1,0 horas a que la superficie de vertido del hormigón submarino se estabilice antes de retirar el conducto para garantizar que el hormigón submarino selle completamente la cueva. Esperar a que el hormigón submarino alcance una cierta resistencia (1-2 días) antes de perforar. La fuga frecuente de lechada en las cuevas kársticas de los pilones del puente como el 289 n.º y 290 n.º del puente extralargo de Jinghe se resolvió vertiendo hormigón submarino para sellar las cuevas, bloqueando el paso de la cueva y logrando resultados significativos.

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