楊正茂

摘要：在巖溶地區(qū)進(jìn)行樁基施工必須充分了解各種復(fù)雜地質(zhì)條件對(duì)施工的影響，根據(jù)地質(zhì)的不同情況和溶洞的不同類(lèi)型，綜合考慮多種因素在施工過(guò)程中把好技術(shù)關(guān)，合理地選用經(jīng)濟(jì)、合理、有效的處理措施，就能解決巖溶地區(qū)樁基的施工技術(shù)難題，在保證施工安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

關(guān)鍵詞：溶巖強(qiáng)烈發(fā)育;樁基;施工技術(shù)

前 ?言

我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，在西南、中南地區(qū)，巖溶現(xiàn)象普遍存在，給橋梁基礎(chǔ)施工帶來(lái)了較大的困難。巖溶根據(jù)其發(fā)育強(qiáng)度，可分為強(qiáng)烈發(fā)育，中等發(fā)育，弱發(fā)育，微弱發(fā)育4種，在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，主要表現(xiàn)為大型暗河，廊道及較大規(guī)模的溶洞。對(duì)于這種巖溶地質(zhì)，在地質(zhì)勘探時(shí)容易發(fā)現(xiàn)，并會(huì)引起勘探人員及設(shè)計(jì)人員的高度重視，工程中將盡可能避免或采取其它特殊措施處理。

一、工程及地質(zhì)概況

工程地質(zhì)情況上覆第四系全新統(tǒng)人工填筑（Q4ml）素填土、沖洪積（Q4al+pl）土層、砂層、圓礫土、卵石土，下伏基巖為測(cè)水組（C1s）砂巖、石磴子組（C1s）灰?guī)r、大理巖及斷層角礫。灰?guī)r、大理巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，特別是陡傾節(jié)理較發(fā)育，巖體破碎，大氣降水易下滲，受巖溶裂隙水垂直運(yùn)動(dòng)作用，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，呈溶孔、溶洞等溶蝕現(xiàn)象，溶洞多呈串珠狀發(fā)育，鉆探揭示最多發(fā)育七層，串珠狀溶洞累計(jì)高度最高達(dá)37m，工程地質(zhì)條件極差。施工過(guò)程中坍孔、卡錘、漏漿、翻冒清水、偏孔及混凝土流失現(xiàn)象極易發(fā)生，給施工帶了極大困難。

二、溶洞處理方案的原則

每根樁必須用地質(zhì)鉆機(jī)鉆探，詳細(xì)記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類(lèi)型，畫(huà)圖列表，為制定相應(yīng)施工方案提供詳實(shí)依據(jù)。對(duì)填充物進(jìn)行土工試驗(yàn)，分析其物理力學(xué)特性，檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。對(duì)每種處理方案，都要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，施工前在橋位外進(jìn)行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗(yàn)，取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善施工方案，指導(dǎo)施工。遇到大溶洞時(shí)，必須請(qǐng)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)單位核查，明確處理方案，并報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后實(shí)施。

三、施工中常見(jiàn)問(wèn)題

成孔原理與其他地質(zhì)條件的鉆孔樁是一致的，但由于巖溶地區(qū)的特殊性，成孔過(guò)程要困難的多，遇到的問(wèn)題也特別多，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.漏漿塌孔當(dāng)鉆進(jìn)過(guò)程擊穿溶洞頂板時(shí)，孔內(nèi)泥漿突然下沉流失，這樣孔外壓力大于孔內(nèi)壓力，造成孔壁坍塌;也可能造成臨近地面塌陷，危及施工安全。

2.偏孔由于溶洞發(fā)育的無(wú)規(guī)則性，溶洞頂板或穿過(guò)溶洞后的底板巖面常為傾斜的，或在溶洞中有巖石探入，造成一空一實(shí)、一軟一硬，常發(fā)生偏孔現(xiàn)象。處理偏孔的過(guò)程需較長(zhǎng)時(shí)間，嚴(yán)重影響樁基施工的質(zhì)量和進(jìn)度。

3.縮徑常見(jiàn)于充填性溶洞，當(dāng)溶洞內(nèi)充填物為軟～流塑狀黏土?xí)r，容易發(fā)生縮徑現(xiàn)象。

4.卡鉆、掉鉆在施鉆過(guò)程中由于施工不當(dāng)，在穿越頂板厚度時(shí)經(jīng)常發(fā)生卡鉆頭，或由于嚴(yán)重失漿，孔內(nèi)失去壓力平衡，引起塌孔埋鉆頭等現(xiàn)象。

四、鉆孔中采用的技術(shù)措施

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘察資料，并結(jié)初期施工時(shí)遇到的問(wèn)題，針對(duì)不同的巖溶情況，主要采取了鉆孔前的預(yù)注漿處理、回填片石和粘土進(jìn)行二次鉆孔、鋼護(hù)筒跟進(jìn)、爆破松動(dòng)斜面巖層等技術(shù)措施。

1.預(yù)注漿處理法對(duì)于填充或半填充溶洞

為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達(dá)到一定的強(qiáng)度（5MPa以上），防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，可采用注水泥粉煤灰漿的方法進(jìn)行處理。通過(guò)注漿使溶洞中的砂、礫等土體經(jīng)過(guò)滲透作用板結(jié);溶洞中的稀土、亞粘土等土體經(jīng)過(guò)劈裂、擠密作用得到加固，最后經(jīng)過(guò)充填作用填滿溶洞。

2.回填片石和粘土進(jìn)行二次鉆孔

2.1 粘土片石拋填法適用于高度6m以下全填充、半填充和無(wú)填充的溶洞處理，優(yōu)點(diǎn)是方便、快捷，節(jié)省費(fèi)用。

2.2 當(dāng)鉆孔至溶洞層時(shí)，一般護(hù)筒內(nèi)泥漿會(huì)全部流失或部分，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塌孔，這時(shí)可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時(shí)可加入部分水泥，回填時(shí)片石、粘土、水泥應(yīng)分層拋填入孔，先拋入片石，再拋入水泥，最后拋入粘土，依次循環(huán)進(jìn)行盡量使片石和粘土保持密實(shí)，直至回填至溶洞頂部1～2m。

2.3 溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護(hù)壁。若溶洞內(nèi)泥石護(hù)壁出現(xiàn)漏漿時(shí)，應(yīng)反復(fù)回填、沖擊，直至形成泥石護(hù)壁不再漏漿為止。

3.鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

3.1 在溶洞較大，洞內(nèi)無(wú)填充或有流塑充填物，漏水嚴(yán)重或與暗河連通時(shí)，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然無(wú)法成孔時(shí)，可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護(hù)筒，并將其振動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動(dòng)，便于鉆孔施工。

3.2 當(dāng)采用泥石筑壁法沖孔已穿過(guò)多個(gè)溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時(shí)，上面已形成的泥石護(hù)壁突然坍塌并且漏水，這時(shí)已無(wú)法再進(jìn)行泥石護(hù)壁，可以將鋼護(hù)筒跟進(jìn)到塌孔處堵漏，漏幾個(gè)溶洞，就跟幾個(gè)溶洞。

3.3 在垂直方向溶洞較多且樁基較長(zhǎng)，鋼護(hù)筒跟進(jìn)很困難，鋼護(hù)簡(jiǎn)不能一層跟進(jìn)到底時(shí)，可先下一層大護(hù)筒跟進(jìn)，這個(gè)護(hù)筒的直徑應(yīng)大于樁徑20cm左右。當(dāng)大護(hù)筒不能下沉，下面的溶洞又無(wú)法處理時(shí)，需再下一層護(hù)筒跟進(jìn)。施工中為保證鋼護(hù)筒順利下沉，要求樁孔要豎直，無(wú)歪斜無(wú)縮頸。鋼護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確，連接要順直，要用卷板機(jī)成型，鋼護(hù)簡(jiǎn)要有一定的剛度，鋼板厚以8～12cm為宜。

4.爆破松動(dòng)斜面巖層法

墩樁基在鉆孔中遇到的傾斜巖層，沖擊錘落下后吊繩明顯偏向孔壁一側(cè)，采用小沖程和填片石的方法均未取得較好的效果。后采用水下爆破松動(dòng)斜面巖層，取出錘頭，將炸藥用塑料袋密封后捆綁在一塊較大的片石下面，以及在圍繞樁邊約20cm處鉆孔沉放炸藥，放入孔底起爆再采用小沖程進(jìn)行沖擊鉆孔，每爆破一次可進(jìn)尺20～30cm。

五、灌注混凝土過(guò)程中的問(wèn)題與處理

溶洞區(qū)的樁基灌注與其他地質(zhì)條件沒(méi)有區(qū)別，但對(duì)溶洞發(fā)育區(qū)由于成孔過(guò)程中溶洞是否完全充填，超灌混凝土量在施工時(shí)難以掌握。在以后遇到該類(lèi)情況時(shí)采用以下兩種方法有效的解決了這個(gè)問(wèn)題：一方面不論溶洞大小，是否有充填，都回填片石;另一方面增加混凝土原材料的儲(chǔ)備量，灌注完成后應(yīng)靜待一定時(shí)間，及時(shí)觀測(cè)孔內(nèi)泥漿變化情況，不要急于提升導(dǎo)管，發(fā)現(xiàn)異常，要及時(shí)補(bǔ)充混凝土，以防造成廢樁。同時(shí)，在灌注過(guò)程中要防止鋼筋籠上浮。

六、成樁質(zhì)量檢測(cè)

孔徑檢測(cè)：孔徑檢測(cè)采用籠式井徑器入孔檢測(cè)，籠式井徑器用φ8和φ16鋼筋制作，外徑等于鉆孔設(shè)計(jì)孔徑，長(zhǎng)度等于孔徑的3～4倍。檢測(cè)時(shí)，將井徑器吊起，使籠的中心孔的中心與起吊鋼絲繩保持一致，放入孔中，上下通暢無(wú)阻表明孔徑符合要求。

1.孔深和孔底沉渣檢測(cè)

孔深和孔底沉渣采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘檢測(cè)。

2.樁孔豎直度檢測(cè)

采用鉆桿測(cè)斜法，施工中將帶有鉆頭的鉆桿放入孔內(nèi)到底，在孔口處的鉆桿上裝一個(gè)與孔徑或護(hù)筒內(nèi)徑一致的導(dǎo)向環(huán)，使鉆桿保持在樁孔中心線位置上，將帶有扶正圈的鉆孔測(cè)斜儀下入鉆桿內(nèi)，分點(diǎn)測(cè)斜，并描點(diǎn)繪圖。

3.樁基動(dòng)測(cè)

采用低應(yīng)變檢測(cè)法或超聲波檢測(cè)法，檢測(cè)砼灌注樁的完整性。檢測(cè)首先在樁基施工時(shí)，預(yù)埋豎直測(cè)管，管的下口封死。樁直徑在1.2～2.0m時(shí)應(yīng)埋設(shè)3根測(cè)管。測(cè)管選用金屬管，金屬管采用螺紋連接。測(cè)管綁在鋼筋上和鋼筋籠一起下入孔內(nèi)，施工中要保持管間平衡。