莫 凡，張秀麗

華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021

0 引言

淶水冀東水泥有限責(zé)任公司日產(chǎn)4000t新型干法水泥生產(chǎn)線（配套9mW純低溫余熱電站）工程樁基工程，按照設(shè)計(jì)要求，樁基采用人工挖孔施工工藝，后來由于地層原因，改用機(jī)械成孔施工工藝，本文對(duì)該樁基工程成孔施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的探討。

1 導(dǎo)前鉆施工

按照建設(shè)單位要求，樁基施工前對(duì)窯尾、窯中、窯頭等場地部分樁位進(jìn)行導(dǎo)前鉆施工試驗(yàn)，以探明樁基下面溶洞情況?？辈旖Y(jié)果顯示，場地總體溶洞發(fā)育率33%，只有生料庫和窯尾的一小部分處于花崗巖地區(qū)，其它部位都處于灰?guī)r地區(qū)，且灰?guī)r地區(qū)溶洞比較發(fā)育，對(duì)人工挖孔樁施工增加了很大的施工難度和安全隱患。導(dǎo)前鉆施工過程中，漏漿和掉鉆嚴(yán)重，上層止水和裂隙水較大。

2 人工挖孔試驗(yàn)樁施工

2.1 溶洞處理

首先，由設(shè)計(jì)、勘察、建設(shè)和施工單位共同商定在溶洞分布較多的窯中場地先挖3根試驗(yàn)樁，在施工過程中發(fā)現(xiàn)，樁孔在溶洞段范圍，溶洞內(nèi)的填充物（填充物均為粘土含碎石，碎石含量30%，粒徑2cm～10cm）由于受地下水的寢泡，土質(zhì)為流塑狀態(tài)，工人站在安全帽上，用安全帽掏漿施工，且孔周圍的泥土流入孔內(nèi)，每次護(hù)壁最多30cm，施工進(jìn)度非常緩慢。由于孔壁的土質(zhì)為流塑狀態(tài)，當(dāng)挖下一節(jié)樁時(shí)，流塑的土質(zhì)會(huì)從上一節(jié)的樁周流入孔內(nèi)，造成護(hù)壁后形成空殼，存在很大的安全隱患。為確保施工安全，采用1.2m長Φ18的鋼筋布滿孔側(cè)四周，減少泥土流入孔內(nèi)。

2.2 地下水處理

在窯尾和生料庫地區(qū)，孔深一般都在24m～29m，地下靜水位在11m處，受水壓影響，孔內(nèi)出水量較大，個(gè)別孔用一臺(tái)水泵不停抽水都無法抽干，如果下兩臺(tái)水泵抽水，孔內(nèi)施工工作面不夠。經(jīng)過研究決定，采取分段分區(qū)施工方法，對(duì)于出水量大的孔先進(jìn)行抽水的同時(shí)對(duì)四周孔進(jìn)行施工；當(dāng)大出水量孔內(nèi)水量變小時(shí)，再進(jìn)行開挖施工，這樣施工速度較慢，但能夠滿足正常施工要求。

2.3 爆破影響控制

由于現(xiàn)場地質(zhì)情況較復(fù)雜，大部分樁提前進(jìn)入中風(fēng)化巖層，單樁中風(fēng)化巖層爆破厚度在1m～14m，部分樁為確保穩(wěn)定持力層還須穿透灰?guī)r、花崗巖互層面，所以爆破量非常大。在爆破施工過程中，制定并采取了有效的應(yīng)急預(yù)案，使人工挖孔樁施工安全快速地進(jìn)行。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過人工挖孔試挖施工，說明在本場區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件下，人工挖孔施工的安全風(fēng)險(xiǎn)較大，施工難度高，速度緩慢。經(jīng)各方商討研究決定，該工程不適合人工挖孔樁施工，應(yīng)先進(jìn)行溶洞處理再改為機(jī)械成孔，能有效解決地下水和溶洞對(duì)人身及機(jī)械安全造成的影響，也消除了爆破對(duì)人工挖孔施工的不安全因素，工期上也得到保證。

3 機(jī)械沖擊成孔施工

3.1 埋設(shè)護(hù)筒

在樁基定位并經(jīng)復(fù)查位置無偏差后，可開始埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒中心的定位要足夠準(zhǔn)確，且確保其傾斜度嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)。護(hù)筒長度應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)條件變化情況而定（最小長度不短于3.0m），頂面需高于地面至少0.5m，以便適當(dāng)抬高樁孔內(nèi)水頭壓力，護(hù)筒周圍應(yīng)采用粘土填充密實(shí)。為最大程度地減輕機(jī)械成孔施工過程中鉆機(jī)底座振動(dòng)及其偏壓力對(duì)孔壁穩(wěn)定性的影響，應(yīng)采用鋼軌或木料支架墊起鉆機(jī)將底座沖擊力分散均勻。

3.2 泥槳制備

鉆孔泥槳主要由水、膨脹性粘土和添加劑組成，具有冷卻鉆頭、潤滑鉆具、清洗鉆渣、提升孔內(nèi)靜水壓力，沾附在孔壁上形成泥皮隔斷孔、內(nèi)外地下水滲流，保護(hù)孔壁、防止坍孔的作用。鉆孔泥漿應(yīng)選用水化速度快、造漿能力強(qiáng)的膨脹性粘土材料，成品泥漿的稠度、含砂率、失水率均應(yīng)按規(guī)范要求嚴(yán)格控制，配合比比重取值應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，該工程實(shí)際取值為1.2～1.4。

3.3 覆蓋層鉆進(jìn)

覆蓋層鉆進(jìn)成孔時(shí)，每鉆進(jìn)1.5m～2.0m應(yīng)進(jìn)行一次沖砸固壁，填料選用片石與粘土即可。上、下層的填料搭接長度不應(yīng)短于0.3m。鉆進(jìn)施工過程中采用1.5m～2.0m中小沖程進(jìn)行，并適當(dāng)提高泥漿的比重和稠度，多次反復(fù)沖擊確?？妆趫?jiān)實(shí)牢固。鉆進(jìn)至離溶洞頂部附近覆蓋層時(shí)，在距離溶洞頂部約1m范圍處應(yīng)調(diào)整沖程逐漸將洞頂鑿穿，同時(shí)防止卡鉆、掉鉆。

3.4 擊穿溶洞頂板

1）擊穿溶洞頂板后，樁孔內(nèi)水頭壓力會(huì)迅速下降，此時(shí)應(yīng)立刻提起鉆頭將其移置到距離樁孔位置較遠(yuǎn)的地面上；同時(shí)安排專職人員將大水管拖入孔內(nèi)對(duì)樁孔補(bǔ)水，待樁孔內(nèi)水頭高度相對(duì)穩(wěn)定后，快速向樁孔內(nèi)填拋土石混合料，土石比例應(yīng)適當(dāng)，回填高度至少應(yīng)高出溶洞頂部位置2m。若樁孔仍然存在漏水現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)回填土石，直至水位相對(duì)穩(wěn)定?；靥钜欢〞r(shí)間后觀察地面有無塌陷跡象，若沒有安全隱患則可開始后續(xù)施工；

2）鉆機(jī)重新開始沖孔施工，當(dāng)孔內(nèi)漏水比較嚴(yán)重時(shí)開始第二輪回填、沖砸施工，多次反復(fù)循環(huán)施工，直到樁孔沖砸施工后水位穩(wěn)定性能滿足要求為止；

3）樁孔內(nèi)不漏水不能說明溶洞范圍孔壁能承受混凝土灌注施工時(shí)的強(qiáng)大壓力。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)完成第（2）步堵漏施工工序后，還需反復(fù)多次進(jìn)行回填土石、沖砸施工3次以上，以提高孔壁的抗壓能力，滿足灌注混凝土施工要求。

鉆進(jìn)施工穿越溶洞范圍后，可按正常工藝?yán)^續(xù)鉆進(jìn)施工直到設(shè)計(jì)樁底。

3.5 終孔檢查

終孔樁端全巖面現(xiàn)場應(yīng)結(jié)合以下方面綜合判斷：1）從樁孔實(shí)際見巖高程開始計(jì)算，至進(jìn)尺0.5m～1.0m后，可申報(bào)終孔檢驗(yàn)；2）觀察井口鋼絲繩的擺動(dòng)情況，錘頭觸巖面時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微的反彈現(xiàn)象；3）通過采用細(xì)網(wǎng)篩撈取挖孔雜物，巖渣巖屑含量若達(dá)到50%～70%，且砂、泥含量小于3%時(shí)，判定已入巖。

3.6 清孔

采用換槳法進(jìn)行清孔施工，通過向孔底壓注相應(yīng)配合比的泥漿，讓孔底鉆渣上浮并伴隨泥漿流出。為加快清孔施工的速度，可安排專職施工人員用濾網(wǎng)撈出鉆渣。

4 溶洞處理及質(zhì)量控制措施

1）該地區(qū)地質(zhì)情況上部為軟弱土層（具有一定的失陷性），下部為中風(fēng)化硬質(zhì)巖石（溶洞較發(fā)育）。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)實(shí)際情況，大部分樁基需進(jìn)入中風(fēng)化巖石10m以上，而施工過程中因上、下土質(zhì)軟硬不均，持續(xù)沖擊下部較硬巖石時(shí)的強(qiáng)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致上部土層坍塌，易造成埋鉆和塌孔，平均每個(gè)孔的反復(fù)成孔次數(shù)為2～3次；

2）巖溶發(fā)育導(dǎo)致漏漿、塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重，如不及時(shí)補(bǔ)充水頭及多次拋填粘土及塊石等填充物及時(shí)堵塞溶洞、裂隙帶的漏漿空洞，抬高水頭以增加孔壁側(cè)壓力，易造成護(hù)筒底部坍塌及埋鉆現(xiàn)象，護(hù)筒以下地面大面積坍塌的現(xiàn)象也較易發(fā)生。所以，在溶洞區(qū)域鉆孔施工時(shí)，要充分準(zhǔn)備好水、粘土、石料等材料，并準(zhǔn)備好足夠的優(yōu)質(zhì)泥漿，確保意外情況出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)補(bǔ)救處理。在鉆進(jìn)成孔施工過程中，鉆進(jìn)沖程及泥漿配合比應(yīng)隨著地層變化進(jìn)行調(diào)整，在上部土層鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)采用1m～1.5m小沖程及低稠度泥漿；當(dāng)沖至溶洞頂板1m處時(shí)要加大泥漿比重和稠度，采用小沖程逐漸鑿?fù)溉芏错敯?，同時(shí)準(zhǔn)備好泥漿泵及水泵，以及粘土、塊石等填充物，待水頭急劇下降時(shí)快速填充以保持水頭穩(wěn)定?；靥钗锉仨毟叱鋈芏错斠欢ň嚯x，采用鉆頭以小沖程反復(fù)沖砸堵漏，確保水頭位置穩(wěn)定，保證成孔質(zhì)量；

3）在部分現(xiàn)場地質(zhì)條件不穩(wěn)定的施工部位，還要準(zhǔn)備8m～10m的鋼護(hù)筒進(jìn)行施工，對(duì)好樁位，將護(hù)筒下正至巖面，要嚴(yán)格控制對(duì)接質(zhì)量及其垂直度，避免鉆頭掛到護(hù)筒底面及漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結(jié)論

采用機(jī)械成孔施工技術(shù)進(jìn)行溶洞地區(qū)的樁基鉆孔施工，有效消除了溶洞對(duì)人工挖孔施工造成的施工難度，也順利解決了地下水和溶洞對(duì)人身安全造成的影響，消除了爆破施工中的不安全因素，工期上也進(jìn)一步得到了保證，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]章鴻祥.巖溶地區(qū)鉆孔樁成孔施工技術(shù)[J].科技傳播，2009，7.

[2]姚軍軍，姚輝.鉆孔樁穿越溶洞地層的施工[J].鐵道建筑，2005，5.