謝義寶

摘要：巖溶地基的工程危害性極大，在我國有著廣泛的區(qū)域分布，研究巖溶地基下的施工問題具備重要的現(xiàn)實意義。據(jù)此，文章分析了威脅到工程安全的巖溶的主要形式，闡述了巖溶地基下如何進(jìn)行橋梁樁基施工，最后就施工中應(yīng)注意的事項進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：巖溶地基；橋梁樁基施工；施工技術(shù)

中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374(2009)13-0132-02

巖溶地基指的是地基中包含有可溶性巖層，如碳酸類巖層、硫酸類巖層和鹵素類巖層等，這些巖層受水的化學(xué)溶蝕和物理侵蝕作用而形成洞穴、溝槽、空隙以及被切割成各種形態(tài)的巖體，廣泛分布于我國廣東、廣西、云南、四川、湖北、湖南、山西、山東等省。巖溶地基對建筑工程危害極大，因此，在工程施工前需要詳細(xì)考察巖溶地質(zhì)狀況，施工中采取必要的措施。本文就巖溶地基中橋梁樁基的施工問題展開討論，分析了對工程有危害性的巖溶類別，闡述了巖溶地基橋梁樁基的施工方法與處理原則，并討論了施工中應(yīng)注意的問題及需采取的必要措施，可供技術(shù)人員借鑒參考。

一、極具危害性的巖溶

巖溶形式有很多種，對工程結(jié)構(gòu)有危害的主要巖體結(jié)構(gòu)形式有如下幾種：(1)石芽、狹縫和巖石中筒狀裂隙；(2)堅硬巖石和軟弱土層互層；(3)由于巖溶而形成土壤中彎形空洞(土中洞)；(4)巖石中空洞或洞穴(巖中洞)；(5)由于溶洞坍塌形成的穹腔和空洞，錐形洼地中軟弱和可壓縮的土層；(6)土層、巖層中及土壤侵蝕而裂開滲坑。

二、巖溶地基中的橋梁樁基施工

(一)巖溶樁基施工方法

對于巖溶樁基，為了防止泥漿滲漏造成孔口坍塌，全部采用鋼護(hù)筒，利用鉆錘或震動錘打入，邊沖孔邊跟進(jìn)，埋深一般為6～20m，穿過易坍塌的表層粉質(zhì)黏土、松散礫石層為宜。施工樁序：墩位群樁基礎(chǔ)的施工順序應(yīng)按以下原則執(zhí)行，先施工角位樁、邊位樁，樁位溶洞較深的樁先施工。泥漿配制：根據(jù)本橋特點在工地實驗室進(jìn)行泥漿配制，經(jīng)多次優(yōu)化確定泥漿配合比配制的泥漿應(yīng)具有以下特點：降低失水、泥皮薄、護(hù)壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣效果好等，經(jīng)現(xiàn)場檢測，泥漿性能指標(biāo)見表1：

(二)巖溶處理原則

1對于一般溶槽、溶溝、小裂隙：在沖擊成孔過程中，發(fā)現(xiàn)泥漿冒氣泡，泥漿面緩慢下降，可以判斷為小溶溝、溶槽或小裂隙。采用投放1：1片石、袋裝土反復(fù)沖壓，以填塞溶溝、溶槽及裂隙，必要時加投袋裝水泥，間歇時沖擊，同時向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，直至孔內(nèi)情況穩(wěn)定，然后再緩慢進(jìn)尺，穿過巖溶區(qū)。

2對于較大封閉型溶洞：根據(jù)地質(zhì)資料，當(dāng)進(jìn)尺接近溶洞頂部1m時，要采用低沖程(1～1.5m)沖擊，防止擊穿溶殼時卡鉆。溶洞頂土層采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)至巖面。若孔內(nèi)無填充物，孔內(nèi)泥漿面會迅速下降，要迅速往孔內(nèi)加注泥漿，以保持孔內(nèi)的水頭差，并迅速向孔內(nèi)投放片石、袋裝粘土加30％的袋裝水泥及時回填，一般回填到溶洞頂上方2～3m，再進(jìn)行反復(fù)沖壓，直至孔內(nèi)情況穩(wěn)定，恢復(fù)正常為止。

3對于串通型大溶洞：這類溶洞在同一墩位樁與樁之間串通，甚至串通到其他墩位，有的溶洞內(nèi)充填水具有流動性。溶洞走向、容積難以判斷。為保證成樁可靠度，多采用多層鋼護(hù)筒跟進(jìn)的方法施工。

4對于中小型的串通型溶洞：當(dāng)鉆孔進(jìn)入溶洞后，采用灌注水下混凝土(摻入適量速凝劑，數(shù)據(jù)試驗獲得)到溶洞頂2m處，待砼終凝后再鉆進(jìn)的方法施工。

(三)樁基施工中常遇的難題及處理對策

1掉鉆。發(fā)生掉鉆最常見的原因是卡鉆或埋鉆后強(qiáng)提強(qiáng)拉，操作不當(dāng)，使鋼絲繩超負(fù)荷斷裂所造成。掉鉆后要及時摸清情況，若鉆錘被沉淀物或坍孔土石，應(yīng)首先清孔，使打撈工具能接觸鉆錘。先用測錘探測鉆錘在孔底的情況，用打撈鉤放入孔底，鉤住鉆錘再提起。如果鉆錘傾倒，可派潛水員帶鋼絲繩下潛到孔底，將鋼絲繩栓在鉆錘頂上，再將鉆錘提起。如果鉆錘頂朝下，只能將鋼絲繩捆綁在鉆錘的幾個爪上，再將鉆錘提起。掉鉆要以預(yù)防為主，經(jīng)常檢查機(jī)具設(shè)備，及時檢修，遇到損壞的部分立即維修或更換，消除隱患，在施工過程中防止掉鉆。

2卡鉆。如梅花孔或未及時焊補(bǔ)鉆錘，鉆孔直徑逐漸變小，而焊補(bǔ)后的鉆頭大，又用高沖程猛擊所造成。發(fā)生卡鉆后不宜強(qiáng)提以防坍孔、埋鉆。宜用由下向上頂撞的辦法，輕打卡點的石頭。必要時用小鉆破壞卡鉆處的巖石將鉆頭提出?？ㄣ@嚴(yán)重時，用鉆機(jī)本身提鉆時鉆機(jī)尾部會翹起來引起安全事故，利用鋼絲繩和千斤頂給鉆頭一個外力，再用鉆機(jī)輕打卡點石，或者將防水炸藥0.5kg放入孔內(nèi)，沿錘的滑槽放到錘底，而后引爆。震松卡錘，再用卷揚機(jī)和千斤頂同時提拉。

可采取如下的防止卡鉆措施：嚴(yán)格控制沖程，在施工過程中細(xì)心觀察，根據(jù)不同的地質(zhì)情況掌握好沖程。如在基巖中采用3～5m的沖程，在靠近溶殼頂1m處采用1～1.5m的小沖程變化鉆進(jìn)。經(jīng)常檢查鉆機(jī)運轉(zhuǎn)性能，對于故障隱患早發(fā)現(xiàn)早解決。

3鉆機(jī)傾翻。發(fā)生鉆機(jī)傾翻主要原因是由于樁位處的地面強(qiáng)度弱，當(dāng)孔內(nèi)發(fā)生局部塌壁，引起地面塌陷，造成鉆機(jī)傾翻。預(yù)防措施可在有溶洞發(fā)育的樁位處，在鉆機(jī)位置橫向墊放6～8片12米長的320I字鋼，并在鉆機(jī)滾筒下密鋪枕木，擴(kuò)大鉆機(jī)與地面的接觸面積，減少孔口處的局部壓力。

4偏孔。偏孔指在施工鉆孔過程中，孔位中心偏距超出“標(biāo)準(zhǔn)”允許范圍，產(chǎn)生的原因是孔內(nèi)低層巖石軟硬不均或半巖半土、半巖半溶、斜坡巖等，造成鉆錘落底時不水平而偏向軟質(zhì)一側(cè)。

糾偏措施有：(1)回填片石，使鉆頭保持水平，鋼絲繩保持豎直，淺程緩進(jìn)。片石的強(qiáng)度要強(qiáng)于巖層的強(qiáng)度，回填到斜面頂后再重新鉆進(jìn)，進(jìn)行多次回填。(2)嚴(yán)重的斜面和溶洞交匯處。先向孔內(nèi)灌注高強(qiáng)度的水下混凝土，將溶洞填充滿，等強(qiáng)度達(dá)到后再重新鉆進(jìn)?；蛘邠Q大直徑的鋼護(hù)筒跟進(jìn)，用大直徑的鉆錘鉆進(jìn)一定的深度后再換回原鉆錘鉆進(jìn)。(3)淺埋斜巖可采用人工挖孔爆破的方法，整平巖面；偏斜嚴(yán)重斜巖較深的可用地質(zhì)鉆機(jī)在開始偏斜處鉆取爆破孔，采取炸藥實施水下爆破，對于灰?guī)r地質(zhì)一般每孔用炸藥量為0.5～1.0kg，再用片石回填到該位置以上1m左右，重新沖鉆。

5斷樁。為了防止灌注水下混凝土過程中發(fā)生斷樁，除常規(guī)預(yù)案外，巖溶還要防止水下混凝土擠穿

孔壁流入溶洞，使導(dǎo)管端口脫離混凝土，造成斷樁。一般可采取以下2種預(yù)防方案：(1)對較大溶洞，成孔時采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)；(2)混凝土灌至溶洞或裂隙處時，適當(dāng)增加導(dǎo)管埋深，確認(rèn)安全后，再提升導(dǎo)管。

三、橋梁樁基施工中應(yīng)注意的問題

(一)穩(wěn)定性問題

在巖溶區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，會帶來嚴(yán)重的工程穩(wěn)定性問題，在一定條件下可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，故在場地比選中，應(yīng)加深研究，預(yù)測危害，做出正確選擇。對于淺層溶洞或溶洞群，洞徑大，且不穩(wěn)定地段；埋藏的漏斗、槽谷等，并覆蓋有軟弱土體地段；

土洞或塌陷成群發(fā)育地段；巖溶水排泄不暢，可能暫時淹沒地段，建議繞避或舍棄，否則，會增大處理工程量，在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。在巖溶區(qū)應(yīng)避免大量抽吸地下水，以免造成地表塌陷、建筑物失穩(wěn)。

(二)工程勘察問題

在巖土工程勘察中，應(yīng)詳細(xì)查明擬建工程范圍及有影響地段的各種巖溶洞隙和土洞的位置、規(guī)模、埋深、巖溶堆填物和地下水特征，以便有針對性地進(jìn)行地基處理和采取相應(yīng)的設(shè)計措施。為控制及防治巖溶危害，巖土工程勘察中需提供下述必要的工程地質(zhì)資料：巖層、土層的厚度及工程性質(zhì)；地下水位、水位變化及地下水運動；巖石中狹縫或溶洞的位置和對上面土層的影響。

(三)樁基施工技術(shù)問題

巖溶地區(qū)的樁基不宜采用直接支承于基巖面上的預(yù)制樁，荷載較大時采用鉆(沖)孔樁應(yīng)慎重；當(dāng)?shù)叵滤毞Α⒀a(bǔ)給源不豐富時，可考慮采用人工挖孔樁；當(dāng)只能采用預(yù)制樁時，宜采用靜壓樁；對于石筍、石芽密布，溶溝、溶槽發(fā)育地段，灌注樁宜適當(dāng)提高樁身混凝土強(qiáng)度等級及配筋率，預(yù)制樁宜適當(dāng)降低樁設(shè)計承載力，同時，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)措施；巖溶地區(qū)的大直徑樁，樁基施工前應(yīng)采用超前鉆并結(jié)合其它物探方法查明樁端基巖性狀，包括巖樣強(qiáng)度，是否有溶洞，溶洞尺寸、頂板破碎程度、頂板厚度等，頂板較破碎或較薄時應(yīng)予穿過，完整頂板的厚度不小于溶洞尺寸時可不穿過，但頂板應(yīng)滿足受沖切承載力要求。每根樁必須要求設(shè)計單位提供詳細(xì)的地質(zhì)資料，包括地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型。必要時，進(jìn)行地質(zhì)鉆探探明地質(zhì)。并按單樁地質(zhì)柱狀圖分析繪制墩位巖溶分布圖，根據(jù)不同的巖溶發(fā)育情況確定相應(yīng)的施工細(xì)則和處理預(yù)案。

四、結(jié)語

巖溶地基的工程危害性極大，在我國有著廣泛的區(qū)域分布，因此，研究巖溶地基下的施工問題具備重要的現(xiàn)實意義，本文就巖溶地基中橋梁樁基的施工問題展開討論，分析了對工程有危害性的巖溶類別，闡述了巖溶地基橋梁樁基的施工方法與處理原則，并討論了施工中應(yīng)注意的問題及需采取的必要措施。巖溶地基橋梁樁基施工是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有認(rèn)真考察場地條件，做好預(yù)防措施，嚴(yán)格施工監(jiān)督管理，采取嚴(yán)密的技術(shù)措施，多方合作才能最終實現(xiàn)高質(zhì)量的工程實體。

參考文獻(xiàn)

[1]譚現(xiàn)鋒，巖溶地基的注漿加固，西部探礦工程，2006，(3)

[2]蔣碩忠，灌漿材料與灌漿工藝研究，水利水電技術(shù)，2001，(9)

[3]張豪，巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)，湖南交通科技，2002，(3)

[4]徐進(jìn)前石灰?guī)r巖溶地區(qū)橋梁樁基設(shè)計與施工，中南公路工程，2001，(2)