牛繼剛（中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司，河南省 鄭州市 450000）

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對(duì)某巖溶區(qū)橋梁樁基巖溶處理施工工藝的探討

牛繼剛（中鐵十五局集團(tuán)第四工程有限公司，河南省 鄭州市 450000）

巖溶地區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地下溶洞發(fā)育。如何確定橋梁基礎(chǔ)形式，如何驗(yàn)算橋梁樁基安全穩(wěn)定性，如何在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中確保樁基礎(chǔ)質(zhì)量，確定安全、合理、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及溶洞處理方案，是橋梁設(shè)計(jì)和施工人員普遍關(guān)注的問(wèn)題。本文筆者以某立交特大橋?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明巖溶區(qū)橋梁樁基施工工藝以及注意事項(xiàng)，僅供參考。

巖溶區(qū)；橋梁；樁基；施工工藝

某立交特大橋2457.31m，孔跨采用24m、32m標(biāo)準(zhǔn)跨。基礎(chǔ)采用樁基、承臺(tái)和擴(kuò)大基礎(chǔ)，樁基均采用鉆孔灌注樁，樁基均為柱樁，入巖深度不小于1.5m。全橋有溶洞墩臺(tái)21個(gè)，其中小溶洞12個(gè)，大溶洞11個(gè)。多層溶洞10個(gè)，其中4層溶洞2個(gè)成串珠型分布。部分墩臺(tái)溶洞相互連通，墩臺(tái)群樁施工，給溶洞處理加大了難度。

1　樁基巖溶處理施工工藝及方法

1.1鉆孔樁施工措施

（1）在巖溶地區(qū)成樁選用沖擊鉆機(jī)成孔時(shí)，控制的沖能在2.5～5.0t為宜。沖能過(guò)小對(duì)孔壁巖隙和孔壁周邊的溶洞槽擠壓能力小，孔壁不夠密實(shí)易于滲漏，同時(shí)沖能小破碎能力小，鉆孔速度進(jìn)尺慢。但沖能過(guò)大通過(guò)頂板速度快，易于卡鉆，同時(shí)造成所成孔徑較設(shè)計(jì)大很多。

小沖程作業(yè)的主要目的，在于利用鉆頭對(duì)鉆屑和片石、粘土互層成份的沖擊，來(lái)擠密孔壁；由于地層條件的特殊性，小沖程作業(yè)在一定程度上也可減少卡鉆、掉鉆、斜孔、坍孔等工程事故，在下列情況時(shí)，宜采用2.0m以下的中低沖程作業(yè)：①未明地質(zhì)條件下成孔；②在斜面開孔及在護(hù)筒內(nèi)和在護(hù)筒刃腳以下2.0～3.0m范圍內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)；③在停鉆投泥重新開鉆時(shí)；④當(dāng)遇到局部砂層或溶洞時(shí)；⑤在拋石回填重鉆以及在處理特殊情況時(shí)；⑥溶洞上、下壁附近，及洞身侵入樁孔內(nèi)部時(shí)。已查明的勻質(zhì)基巖，允許采用大沖程作業(yè)。

（2）對(duì)一般性隱形小洞應(yīng)側(cè)重于加強(qiáng)造壁護(hù)壁功能，采用加強(qiáng)型泥漿護(hù)壁的方法。在一般地層進(jìn)行鉆孔樁施工，泥漿護(hù)壁的效果好壞是成孔的關(guān)鍵。但在巖溶地區(qū)除在施工中加強(qiáng)泥漿護(hù)壁外，還存在一個(gè)通過(guò)溶洞的造壁問(wèn)題。因此，在配制優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁的基礎(chǔ)上，對(duì)不同溶洞內(nèi)土的不同性質(zhì)，按一定的比例分別加入燒堿、水泥、木屑、草袋、片石等混合材料，以提高泥漿膠體率和懸浮能力，其質(zhì)量配合比為黃土：水泥：燒堿=1：0.2：0.4，鋸末按黃土體積的10%摻入。這些加入的材料經(jīng)鉆頭的沖擊搗動(dòng)作用，將擠入溶洞周邊和巖溶裂縫中，這就既可以達(dá)到溶洞孔壁封閉環(huán)的形成，又能增強(qiáng)泥漿護(hù)壁的效果。

（3）在進(jìn)行沖孔時(shí)，因?yàn)橛腥芏?、土洞，怎樣確保成孔的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，或者是只出現(xiàn)了漏漿的現(xiàn)象還沒(méi)有出現(xiàn)坍孔，要對(duì)樁孔以及施工人員及沖機(jī)的安全做好，確保樁孔可以順利的完成。再進(jìn)行沖孔施工的時(shí)候，一定要做好預(yù)防的相關(guān)工作，避免出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題。在進(jìn)行成孔施工的時(shí)候，可以通過(guò)以下措施對(duì)溶洞及土洞進(jìn)行處理：①因?yàn)閹r溶區(qū)域的地質(zhì)情況十分復(fù)雜，雖逐樁鉆探，亦難以保證全面摸清地質(zhì)情況，因此為有效防止塌孔時(shí)鉆機(jī)下沉和傾斜，每個(gè)樁位鉆機(jī)就位前，鋪設(shè)2對(duì)共4根各14m長(zhǎng)的鋼板樁，對(duì)鉆機(jī)底座進(jìn)行支墊加固。②埋設(shè)適當(dāng)深度的護(hù)筒，并與鉆機(jī)底座支墊加固的鋼板樁進(jìn)行焊接聯(lián)結(jié)。③對(duì)于地質(zhì)資料顯示存在溶洞或土洞的樁位以及經(jīng)分析可能存在溶洞的樁孔，特別是半填充或無(wú)填充物的溶洞，通過(guò)小鉆頭開展正循環(huán)的超前鉆，鉆穿溶洞以及土洞的頂板直到終孔的標(biāo)高，用良好的泥漿進(jìn)行補(bǔ)充，并且用鋸末以及粘塑土，通過(guò)加水拌合成軟塑狀的混合物，采用這種混合物對(duì)溶洞進(jìn)行填充，經(jīng)過(guò)24h之后，如果效果正常，然后進(jìn)行鉆孔或者是沖孔的施工。④沖孔進(jìn)行到距離溶洞的頂板1m的時(shí)候，要增加泥漿的比重，選擇小沖程的進(jìn)尺，慢慢的把巖洞的頂板擊穿，避免出現(xiàn)卡鉆的問(wèn)題。在未擊穿頂板的時(shí)候，設(shè)置專門的人員對(duì)孔內(nèi)的泥漿面呈現(xiàn)的變化進(jìn)行觀察，一旦出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，就要立刻提錘、補(bǔ)泥漿，拋填片石、袋裝粘土混合料，待泥漿面呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)之后，采用小沖程沖錘輕打擠壓形成泥石孔壁成孔。⑤沖錘擊穿溶洞頂板之后，無(wú)論是否出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，也不管溶洞原先是空的還是有填充物的，在進(jìn)行巖溶之后，都要向孔內(nèi)填充片石或者袋裝粘土，填充物要超過(guò)溶洞的頂面，大概保持2.5～3m的位置。然后通過(guò)小沖程沖錘方法對(duì)投下的混合物進(jìn)行沖擊，使其能夠擠入裂隙以及溶洞內(nèi)，多次的進(jìn)行操作，將溶洞的通道固壁多次進(jìn)行堵塞，很大程度上將灌樁時(shí)的混凝土擴(kuò)散流失量降低，最終很好的改善并降低溶洞的處理費(fèi)用。⑥在沖錘將溶洞沖破的時(shí)候，沖錘很有可能會(huì)滑入到溶洞里面，在提錘的時(shí)，可能會(huì)被溶洞頂板巖石卡住導(dǎo)致出現(xiàn)埋錘的現(xiàn)象。在施工時(shí)，杜絕在溶洞范圍內(nèi)進(jìn)行打松錘，要將鋼絲繩繃緊，通過(guò)小沖程低打緊擊。一旦有漏漿或者是異常的情況出現(xiàn)，就要將錘馬上提到孔口，然后再進(jìn)行其他的處理措施。在對(duì)溶洞穿越時(shí)，要對(duì)鋼絲繩的狀況進(jìn)行密切的觀察，以便對(duì)是否斜孔進(jìn)行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)斜孔的現(xiàn)象，就要及時(shí)進(jìn)行處理，。⑦巖溶水一般呈酸性，在成孔過(guò)程中，巖溶水一旦進(jìn)入泥漿，泥漿呈酸性而導(dǎo)致發(fā)生沉淀，這時(shí)應(yīng)投入小蘇打進(jìn)行中和，以免孔壁坍塌。⑧沖擊成孔過(guò)程中，泥漿濃度的檢測(cè)應(yīng)隨地層的變化而變化，嚴(yán)格按規(guī)范要求施工。

（4）對(duì)于淺表層巖溶發(fā)育地段，沖孔施工時(shí)易引起周圍地表的塌陷，施工前可對(duì)淺表層的溶洞先行注漿加固，沖擊成孔必須待注漿凝固后才能進(jìn)行，一般等待時(shí)間為10d左右。

（5）當(dāng)鉆進(jìn)進(jìn)入空洞溶洞且空洞范圍不大利用填充壓實(shí)的措施：①當(dāng)采用沙石土填料填到空洞口以外1m時(shí)，用鉆具下落時(shí)，慢沖程進(jìn)行沖砸，將這個(gè)工藝進(jìn)行反復(fù)的操作，直到鉆具下落時(shí)，沖砸的聲音由弱變強(qiáng)，或進(jìn)尺的程度很小時(shí)為止。②接高鋼護(hù)筒，將泥漿加滿護(hù)筒以內(nèi)，提升泥水的壓力。在護(hù)筒的頂加上振動(dòng)錘振沉護(hù)筒，在護(hù)筒的側(cè)頂邊開孔處的地方開展振動(dòng)，同時(shí)加泥漿并且進(jìn)行混合材料的投放。振動(dòng)到護(hù)筒內(nèi)的水頭為標(biāo)準(zhǔn)。待其沉壓幾天之后，再對(duì)其繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)。

（6）對(duì)串珠狀溶洞、空洞或其洞內(nèi)填充物為軟塑或卵石土且溶洞不大時(shí)，可采用單護(hù)筒跟進(jìn)成孔。對(duì)溶洞深度超過(guò)4m、洞內(nèi)填充物為流塑或空洞狀的最好采用內(nèi)外雙護(hù)筒跟進(jìn)成孔。在樁底以上一段長(zhǎng)度內(nèi)可根據(jù)地質(zhì)的具體情況用以上幾個(gè)方法綜合使用，這樣可加快速度，降低成本。

（7）對(duì)于鄰近既有建筑物或地表易發(fā)生塌陷的橋梁樁基礎(chǔ)在鉆孔樁穿過(guò)巖溶時(shí)，當(dāng)溶洞內(nèi)為半填充、無(wú)填充物或裂隙貫通的溶洞時(shí)，需提前對(duì)溶洞采用注漿處理，并添加適量的早強(qiáng)劑和速凝劑。

（8）在施鉆過(guò)程中遇到洞隙洞槽或深度2～4m空洞的溶洞時(shí)，采用其他方法沒(méi)有效果的話，可以改用不分散的混凝土水下封閉的方法。所以，具有遇水不離析、水泥不會(huì)出現(xiàn)流失的特點(diǎn)，可以在水中直接下落并澆注，將導(dǎo)管法作業(yè)程序減少，操作十分方便。施工中就是通過(guò)它的粘稠性以及遇水不離析等相關(guān)的特點(diǎn)，將溶洞封閉的效果有效的提升。

1.2巖溶地段橋梁樁基施工的注意事項(xiàng)

①地質(zhì)資料不詳?shù)闹鶚?，樁孔在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)探明樁底以下不小于3倍樁徑深度范圍內(nèi)的巖層情況，確認(rèn)沒(méi)有溶洞后方可終孔。如發(fā)現(xiàn)樁底以下還有溶洞，應(yīng)提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位進(jìn)行變更設(shè)計(jì)。②位于巖溶地區(qū)擴(kuò)大基礎(chǔ)在施工開挖至基底標(biāo)高后，需在基礎(chǔ)范圍內(nèi)四角及中心深約5m的范圍內(nèi)探明基礎(chǔ)以下是否有溶洞存在，如有溶洞，應(yīng)通知設(shè)計(jì)單位修改設(shè)計(jì)。

2　巖溶鉆孔樁施工過(guò)程中常見的問(wèn)題及預(yù)防、處理措施

2.1卡錘

（1）原因：①在基巖區(qū)域成孔的過(guò)程中，因?yàn)闃跺N的磨損沒(méi)有立刻修補(bǔ)；②在沖擊的時(shí)候就出現(xiàn)掉物或者掉石的現(xiàn)象；③對(duì)鋼絲繩過(guò)多的沖放，導(dǎo)致由于樁錘傾倒而頂住孔壁。

（2）預(yù)防以及相關(guān)的處理措施：①慢試法：鉆頭在中間卡住的話，要把主繩徐放→收緊→徐放→收緊，多次旋轉(zhuǎn)鉆頭，使其從原位的槽道出來(lái)；②沖擊法：將主繩放松3～5m，用鉆頭的副繩吊一重物向下對(duì)鉆頭產(chǎn)生沖擊的力量，使鉆頭松動(dòng)，將主繩多次采用慢試法；③確實(shí)沒(méi)有辦法把錘取出來(lái)的，要請(qǐng)相關(guān)的設(shè)計(jì)單位作出對(duì)樁基進(jìn)行修改的方案。

2.2掉錘

（1）原因：①錘體的質(zhì)量有問(wèn)題，導(dǎo)致錘體出現(xiàn)斷裂；②鋼絲繩斷裂；③進(jìn)尺時(shí)如果遇到大溶洞，軟塑性土質(zhì)對(duì)其填充的話，由于控制進(jìn)尺，沖錘一下進(jìn)尺幾米，導(dǎo)致掉錘的現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）預(yù)防以及相關(guān)的處理措施：①選用打撈鉤以及沖抓錐等合適的打撈工具，把錘體撈起來(lái)；②通過(guò)潛水員入到孔內(nèi)對(duì)其打撈；③認(rèn)真的按照設(shè)計(jì)的地質(zhì)柱樁圖開展施工，在將要把頂板擊穿的時(shí)候，要采用低沖程快打的方式，避免進(jìn)尺大而出現(xiàn)掉錘的現(xiàn)象；④確實(shí)沒(méi)有辦法將其撈起的情況下，請(qǐng)相關(guān)的設(shè)計(jì)單位作出對(duì)樁基進(jìn)行修改的方案。

2.3塌孔埋鉆

（1）原因：進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)榕龅饺芏椿蛘呤桥c樁位外溶洞之間連接的裂隙，引起突然間漏失大部分的泥漿。

（2）預(yù)防以及相關(guān)的處理措施：①一旦有漏漿的現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，就要及時(shí)的去補(bǔ)漿，確?？變?nèi)的水頭，避免孔內(nèi)外的水頭差太大，而且還要及時(shí)的進(jìn)行堵漏；②通過(guò)鋼護(hù)筒跟進(jìn)以及填粘土片石混合物對(duì)溶洞進(jìn)行填充，避免出現(xiàn)漏漿以及塌孔的現(xiàn)象。

2.4斜巖

（1）原因：由于巖溶類的地質(zhì)導(dǎo)致斜巖現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（2）預(yù)防以及相關(guān)的處理措施：①對(duì)于片石以及混凝土或者是鋼筋等進(jìn)行拋填，對(duì)于斜巖的另一側(cè)進(jìn)行填補(bǔ)，確保鉆頭可以均勻的受力；②對(duì)斜巖的一側(cè)進(jìn)行鉆孔時(shí)，通過(guò)水下爆破，對(duì)斜巖側(cè)進(jìn)行移除。

2.5地面下沉

（1）相關(guān)的原因：①由于巖溶鉆孔樁進(jìn)行施工時(shí)，要通過(guò)打機(jī)井的方式把地下水抽出來(lái)，使水位出現(xiàn)下降現(xiàn)象，最終導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉陷的問(wèn)題；②由于使用鉆孔樁進(jìn)行施工，把溶腔內(nèi)的水以及填充物抽出來(lái)，使得樁基的附近成砂漏斗型的下沉以及開裂。

（2）相關(guān)的預(yù)防及處理措施：①盡可能的不通過(guò)抽地下水來(lái)當(dāng)做施工的用水；②進(jìn)行鉆孔樁的施工時(shí)，對(duì)于溶洞通過(guò)多填粘土片石和鋼護(hù)筒跟進(jìn)的方法。

2.6樁基成孔施工的注意事項(xiàng)

①成孔的時(shí)候，要特別注意快到土洞、溶洞洞頂?shù)臅r(shí)候，要通過(guò)低錘進(jìn)行沖擊，防止卡錘、掉錘的現(xiàn)象。②遇較大的土洞、溶洞時(shí)，先在孔口的附近準(zhǔn)備好充足的填充物。在將洞頂打穿的時(shí)候，一旦出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，那么就要立刻填堵，防止塌孔。一般土洞、溶洞洞頂擊穿之后，樁孔中的泥漿很快就會(huì)下降，此時(shí)要用鏟車及時(shí)將準(zhǔn)備好的塊石、粘土、水泥按適當(dāng)?shù)谋壤龗伻?，直至孔中的泥漿停止下降，并慢慢上升，此時(shí)可用沖錘進(jìn)行適當(dāng)擠壓，反復(fù)拋塊石、粘土、水泥，直至把樁基兩側(cè)的溶洞都填滿或堵死為止，最后補(bǔ)充滿泥漿再重新成孔，溶洞較大的最好等1～2d后再重新沖孔成樁。③如果遇較大的土洞、空溶洞時(shí)，則先注漿，后成孔，這樣可防止地面下陷和發(fā)生卡錘、掉錘現(xiàn)象，又能加固地基。④有土洞、溶洞的地段，特別是那些土、溶洞覆蓋面較大的地方，包容數(shù)根樁基，施工時(shí)要先對(duì)比較深的基坑進(jìn)行施工，由深至淺，保證安全。⑤針對(duì)斜面的巖面，要進(jìn)行多次的石塊拋擲，以此來(lái)對(duì)斜面糾正，由于打斜巖和打全巖相比需要的時(shí)間比較長(zhǎng)。⑥在成孔之后，要通過(guò)無(wú)米以上的鋼籠探孔器對(duì)其進(jìn)行探孔，要徹底的進(jìn)行清孔換漿，尤其要確保二次清孔之后的沉渣符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。⑦混凝土的坍落度最好保持在18～22cm；確保澆筑的導(dǎo)管十分密閉，首先要先設(shè)置隔水塞，澆注混凝土必須連續(xù)、快速；澆筑混凝土備料充足。

3　結(jié)束語(yǔ)

近年以來(lái)，由于公路、橋梁等大型交通項(xiàng)目的規(guī)模性建設(shè)，項(xiàng)目過(guò)程中樁基礎(chǔ)的機(jī)械化程度明顯提高，因此，增強(qiáng)了對(duì)工程地質(zhì)條件的適宜性。但是，由于各種復(fù)雜地質(zhì)條件的存在，橋梁樁基在施工過(guò)程中遇到巖溶情況時(shí)，就需要我們使用有效的辦法進(jìn)行處理，確保施工質(zhì)量，提高工效。

2016-1-19

U445.55+1

A

2095-2066（2016）04-0143-02