于國(guó)峰

【摘要】以某特大橋溶洞區(qū)樁基鉆孔樁施工為例，淺談溶洞區(qū)鉆孔樁施工所出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法。

【關(guān)鍵詞】沖擊成孔 常見問(wèn)題 處理方法

1、引言

某特大橋根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及補(bǔ)充地質(zhì)勘探資料，在該橋15號(hào)、16號(hào)、17號(hào)墩樁位處存在溶洞，其中最大溶洞的高寬均約為27米。本文結(jié)合溶洞區(qū)鉆孔樁施工淺談施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法。

溶洞區(qū)樁基鉆孔施工時(shí)，因地質(zhì)情況較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)圖紙也不可能精確標(biāo)出溶洞所在位置及大小，可能出現(xiàn)的問(wèn)題預(yù)見性不強(qiáng)，因此，只有在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)和記錄，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、快解決。下面就溶洞區(qū)鉆孔樁施工所出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法進(jìn)行闡述：

2、溶洞區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁的施工難點(diǎn)

巖溶地區(qū)地質(zhì)形態(tài)異常復(fù)雜，現(xiàn)有地勘手段無(wú)法完全摸清。從實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的施工情況來(lái)看，巖溶地區(qū)成孔有以下幾大難關(guān)。

2.1成孔過(guò)程中漏水、漏漿 由于溶洞的大小、分布、走向等地質(zhì)資料反映不可能十分準(zhǔn)確，施工過(guò)程中往往出現(xiàn)一些意外情況，在鉆進(jìn)過(guò)程中因突然漏水、漏漿導(dǎo)致孔內(nèi)水頭迅速下降，導(dǎo)致護(hù)筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降等重大安全事故。

2.2成孔事故多。由于巖溶地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在施工過(guò)程中可能會(huì)遇到大溶洞、多層溶洞等復(fù)雜情況，在成孔過(guò)程中塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、鉆孔偏斜、移位、彎孔等事故較為普遍。

2.3孔內(nèi)涌砂。當(dāng)巖面傾斜較大，加之因溶蝕產(chǎn)生溶槽、溶溝或有大塊孤石等情況，鋼護(hù)筒沒(méi)有完全著巖，在成孔時(shí)，由于沖擊錘的上下起落引起孔內(nèi)水位波動(dòng)，會(huì)發(fā)生孔壁砂向孔內(nèi)涌流的情況。

2.4清孔難度大。當(dāng)采用沖擊鉆機(jī)沖擊成孔工藝，特別是大直徑樁成孔后，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時(shí)符臺(tái)規(guī)范要求，是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有時(shí)換漿達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會(huì)重新發(fā)生滲漏、塌孔事故。

2.5混凝土灌注難度大。由于樁超長(zhǎng)，混凝土方量大、灌注時(shí)間長(zhǎng)，所以樁身混凝土質(zhì)量控制難度很大。而且通過(guò)溶洞段時(shí)，還易發(fā)生混凝土壓力過(guò)大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或斷樁。所以必須精確計(jì)算、精心組織，控制好混凝土坍落度與灌注速度。

3、鉆孔中的問(wèn)題及相應(yīng)處理措施

3.1 鉆進(jìn)中漏漿

在樁基鉆進(jìn)過(guò)程中，如果孔內(nèi)泥漿面突然下降，且孔口冒細(xì)密水泡，這時(shí)可判斷鉆錘已到達(dá)溶洞位置。

處理方法：

當(dāng)鉆錘達(dá)到溶洞位置后，立即提出鉆錘，并向孔內(nèi)回填片石、水泥和粘土（經(jīng)驗(yàn)值：片石（m3）：水泥（t）：粘土（m3）=1：0.02：1）至溶洞頂以上1米左右，待回填物沉積密實(shí)后再重新鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，需不斷提錘、落錘，通過(guò)反復(fù)沖擊擠壓填充物，使其在溶洞內(nèi)形成錐形圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻，從而保證孔內(nèi)泥漿高度，確保沖鉆順利進(jìn)行。

需要注意的是，在沖擊鉆進(jìn)時(shí)機(jī)手要隨進(jìn)尺快慢及時(shí)準(zhǔn)確得放主鋼絲繩，使鋼絲繩在每次沖擊過(guò)程中始終處于拉緊狀態(tài)，既不少放，也不多放。放少了鉆頭落不到孔底，打空錘，不僅無(wú)法獲得進(jìn)尺，反而可能造成鋼絲繩拉斷、掉錘。放多了，可能造成卡鉆或孔位偏斜，破壞已形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻。因此，在鉆孔過(guò)程中應(yīng)在鋼絲繩上作長(zhǎng)度標(biāo)記，以更好的掌握和控制其下放長(zhǎng)度。

3.2 鉆進(jìn)中偏孔

在鉆孔過(guò)程中遇到溶洞內(nèi)突出的溶巖或斜巖，或是遇到軟硬不一的巖石時(shí)，都有可能造成偏孔，若不及時(shí)處理，將會(huì)造成樁的垂直度不夠，鋼筋籠難以下放。

處理方法：

提出鉆錘，在偏斜處回填片石和粘土，待沉積穩(wěn)定使鉆孔面形成一個(gè)平臺(tái)后再吊入鉆錘，轉(zhuǎn)入正常沖鉆。

3.3 鉆孔中卡鉆

由于溶洞的不規(guī)則性和溶洞內(nèi)地質(zhì)情況的復(fù)雜性，在鉆進(jìn)的過(guò)程中若遇到較突出的孤石時(shí)，或溶洞內(nèi)有可能存在半巖半虛的情況（即樁位一半是巖石，一半懸空或?yàn)樘畛湮铮?，或?jīng)過(guò)巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理。

遇到卡鉆時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析原因，不可妄動(dòng)，以免造成越卡越緊或掉鉆事故，當(dāng)鉆頭可活動(dòng)時(shí)，可上下提動(dòng)鉆頭，并使鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，反復(fù)嘗試，有可能提出，或用吊車配合鉆機(jī)，同時(shí)或交替提動(dòng)，有時(shí)能將錘頭提出。用小沖錘（以圓鋼或鋼軌焊接）在樁孔一側(cè)沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點(diǎn)松動(dòng)后提出鉆頭。必要時(shí)可試用水下爆破法，震松錘，吊車配合提出鉆頭。

掉鉆的原因主要是大錘的老化破斷，或大繩與錘頭連接不好，鉆孔中應(yīng)時(shí)常檢查機(jī)具設(shè)備防止掉鉆。

具體處理方法：

由于“探頭石”引起的卡鉆現(xiàn)象，可以適當(dāng)往下放鉆頭，而后，強(qiáng)力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。

由于溶洞內(nèi)半巖半虛的情況而引起卡鉆，可向孔內(nèi)回填片石和粘土，進(jìn)行小沖程沖擊，待擊碎的片石把孔內(nèi)的巖石填筑密實(shí)平整后，再轉(zhuǎn)入正常沖鉆。

因鉆頭穿過(guò)巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法進(jìn)行處理。在整體巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采取此方法處理。

由于機(jī)械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的鉆頭無(wú)法提升現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進(jìn)行處理。

3.4 鋼筋籠碰塌孔壁

由于鋼筋籠變形，刮著了溶洞的填充物，或在第二次清孔時(shí)泥漿的相對(duì)密度太小，清孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都有可能導(dǎo)致溶洞樁的孔壁坍塌。

處理方法：

在鋼筋籠的制作、堆放和吊運(yùn)過(guò)程中要嚴(yán)格按要求進(jìn)行，防止變形。若二次清孔過(guò)程中溶洞塌孔，必須提出鋼筋籠后探明塌孔位置，回填片石、水泥及粘土等到塌孔位置以上1～2米，待沉積密實(shí)后再鉆進(jìn)。

4、灌注水下砼時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策

經(jīng)過(guò)二次清孔后，含砂率<2%，泥漿的相對(duì)密度保持在1.2左右（主要是為了防止溶洞處的護(hù)壁坍塌）時(shí)，就可以灌注水下砼。砼的坍落度控制在18～22之間。在砼灌注到溶洞位置時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

4.1 在灌注到溶洞時(shí)，砼面上升緩慢，必須保持連續(xù)快速灌注，否則有可能造成塌孔。

4.2 在灌注到溶洞位置時(shí)，導(dǎo)管埋置深度控制在10～12米左右，以防止砼灌注過(guò)程中過(guò)大的沖擊力對(duì)溶洞護(hù)壁造成擾動(dòng)以致穿孔。尤其是在砼面要通過(guò)正常護(hù)壁與溶洞護(hù)壁交界處時(shí)，更要控制好導(dǎo)管埋置深度，一般是在砼面高于溶洞口2～4米的位置才拆管。所以在灌注過(guò)程中一定要做到勤測(cè)，隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋置深度。

另外需要注意的是，由于溶洞樁的泥漿相對(duì)密度較大，隨著灌注過(guò)程中砼面的上升，其表面上覆蓋的泥皮也相對(duì)較厚，就越不容易通過(guò)測(cè)繩準(zhǔn)確量測(cè)出砼面的深度，所以這時(shí)導(dǎo)管埋深稍稍加大也是必要的。

4.3 在溶洞位置處，上下抽動(dòng)導(dǎo)管時(shí)要防止導(dǎo)管提升過(guò)猛造成過(guò)大的沖擊力，導(dǎo)致護(hù)壁坍塌，溶洞穿孔。

結(jié)束語(yǔ)

1、巖溶地區(qū)鉆孔樁施工的難點(diǎn)主要在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工中不可預(yù)見的因素太多。因此，在前期勘測(cè)中要準(zhǔn)確掌握溶洞情況。

2、溶洞鉆孔樁施工的事故頻繁發(fā)生，對(duì)可能發(fā)生的問(wèn)題合理預(yù)測(cè)和有效控制可以將損失降到最小。

3、擁有富有經(jīng)驗(yàn)、熟練的操作人員以及進(jìn)行嚴(yán)密的施工組織與管理也是施工成敗的關(guān)鍵。

4、由于切實(shí)做好施工組織安排，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管理工作，對(duì)各種問(wèn)題能及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施，故在施工過(guò)程中未發(fā)生過(guò)安全及質(zhì)量事故，順利完成全部鉆孔灌注樁施工，全部通過(guò)樁基檢測(cè)工作。溶洞處理取得了較好的質(zhì)量效果。