文｜和平縣和泰建筑工程有限責(zé)任公司 黃耀武

前言

目前，在進(jìn)行橋梁工程建設(shè)中，經(jīng)常會遇到巖溶等不良地質(zhì)情況。溶洞多數(shù)位于地下巖層里，要判斷其形狀、大小及準(zhǔn)確位置，非常困難，溶洞上部所覆蓋層地質(zhì)情況，對樁孔質(zhì)量有直接影響，如處理不當(dāng)，容易引發(fā)塌孔事故。因此，施工前要認(rèn)真分析地質(zhì)鉆探資料，施工期間要及時(shí)跟進(jìn)鉆進(jìn)過程中的各種問題，并及時(shí)解決，保證施工質(zhì)量。

一、不良地質(zhì)條件下某市政工程樁基施工實(shí)踐

1、工程概況

某市政橋梁工程，橋梁采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)形式為混凝土預(yù)制梁、鋼箱梁等。

2、工程地質(zhì)資料分析

根據(jù)有關(guān)地質(zhì)勘測資料和鉆探報(bào)告，工程所在的巖土層主要成分如下：

（1）人工填土層，填土呈黃色狀，組成部分包括碎石土和亞粘土等，結(jié)構(gòu)較為疏松，該土層大面積分布在施工現(xiàn)場并露于地表上，層的厚度在1.8～3.3m之間。

（2）沖積層，該層分布呈連續(xù)性，主要成分為粘土，具砂感，具有可塑性，頂界埋深范圍在2.8～5.4m之間。

（3）殘積層，此層主要成分包括炭質(zhì)頁巖風(fēng)化殘積土，并帶有小部分褐黃色砂巖，巖芯受到水沖擊后軟化，附有小部分風(fēng)化碎屑，碎屑較易捏碎。頂界埋深范圍在4.5～20.4m之間。

（4）石炭，主要成分包括石灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r/頁巖，它們均屬于全風(fēng)化帶及微風(fēng)化帶，頂界埋深范圍在17.6～39.4m之間。溶洞分布多為串珠狀，見洞率達(dá)到47%，揭露溶洞2～9層。

洞頂基巖主要為微風(fēng)化石灰?guī)r，巖的厚度在0.45～5.05m之間，洞的高度在0.70～5.60m之間，溶洞沒有充填物或充填不多，如不對溶洞進(jìn)行處理直接進(jìn)行鉆孔施工，肯定會出現(xiàn)漏水問題。

（5）地下水非常豐富.由于施工地點(diǎn)在珠江三角洲范圍內(nèi)。地勢較低，地表水及地下水非常豐富。探測報(bào)告顯示，該地下水主要來源包括巖溶承壓水和上層滯水等。

3、在溶巖等不良地質(zhì)條件下樁基施工常見問題分析

在巖溶等不良地質(zhì)條件采用鉆孔樁施工，容易引發(fā)漏漿、卡鉆、埋鉆、漏混凝土等問題。

本工程在施工初期，由于地質(zhì)鉆探提供的地質(zhì)資料不太準(zhǔn)確，加上工程地下溶洞區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況復(fù)雜，即使相鄰樁位間的地質(zhì)條件都出現(xiàn)巨大差異，按常規(guī)推理，認(rèn)為相鄰樁位的地質(zhì)條件應(yīng)是相同的，所以采用相同施工方法進(jìn)行施工，結(jié)果出現(xiàn)數(shù)根樁位地面沉陷。

在地面沉陷事故中，最為嚴(yán)重的地方坑深達(dá)到2.5m，面積達(dá)到80m2以上，危及到50m以外的建筑物，相鄰樁位出現(xiàn)偏移、相鄰墩位的樁基出現(xiàn)偏位；此外，還有鉆機(jī)和沖錘被埋在基坑內(nèi)，危及人機(jī)安全，為樁位后續(xù)成樁帶來極大困難，造成工期滯后和經(jīng)濟(jì)損失。

4.溶洞等不良地質(zhì)處理方案

針對溶洞的潛在隱患，需要對其進(jìn)行有效處理。鉆孔穿越溶洞時(shí)，要保證孔內(nèi)護(hù)壁牢固完好，避免流失泥漿，造成孔壁坍塌，保證后續(xù)工序如成孔和澆注水下混凝土等順利完成。

具體處理時(shí)，必須根據(jù) “一樁一孔”為原則，對每一樁位的地質(zhì)鉆探報(bào)告進(jìn)行研究分析，制定準(zhǔn)確的處理方案，保證在不良地質(zhì)條件下樁基施工能順利進(jìn)行。

5、沖孔樁基溶洞處理

（1）鑒于工程處于交通繁忙地段，人、車往來不斷，地理位置特殊，決定對工程施工范圍內(nèi)進(jìn)行全圍蔽，確保施工順利進(jìn)行。

此外，工程所在的地下有許多管線存在，因此，進(jìn)行樁機(jī)施工前要做好有關(guān)準(zhǔn)備工作：

①樁位放樣。確定樁位的準(zhǔn)確位置后，采用人工探孔，探至地面以下深度3.0m處，探明該處是否存有管線及其它構(gòu)造物，如有的話，需要進(jìn)行處理，移走樁位處管線及構(gòu)造物；或者調(diào)整樁的位置。

②探孔位置要采用混凝土進(jìn)行護(hù)壁，護(hù)壁厚度要保證達(dá)到20cm，護(hù)壁孔徑必須比樁徑大l0～15cm為合適。

③制備泥漿存儲專用池，并保證水源；根據(jù)溶洞的大小和所處層數(shù)，備好粘土、片石等處理材料，數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要而定。

（2）處理溶洞施工方案分析：

充分研究有關(guān)勘察資料和鉆探報(bào)告，結(jié)合溶洞的面積和所處層數(shù)，編制出兩種的施工方案。具體如下：

①第一種施工方案：

施工條件：溶洞位于4層以下，3.5m以內(nèi)，在此地質(zhì)條件進(jìn)行樁位施工，不會危及周圍建筑物安全，且超出安全距離5.0m以上。

在此范圍內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工過程中，當(dāng)沖錘穿越溶洞時(shí)，孔內(nèi)泥漿會出現(xiàn)瞬間流失，小部分孔壁出現(xiàn)塌方問題。

出現(xiàn)上述情況時(shí)，要馬上把預(yù)先備好的相應(yīng)數(shù)量和大小的粘土和片石通過人工袋裝后投填到孔內(nèi)，填投要交錯進(jìn)行，盡量以重直向下的方式進(jìn)行填投，要保證所投的粘土和片石不能撞擊孔壁，避免出現(xiàn)塌方。除采取上述措施外，還可加進(jìn)一些泥粉或水泥，用袋子裝好，整袋投放，沉達(dá)底部，復(fù)沖時(shí)可作為調(diào)節(jié)材料，根據(jù)需要調(diào)整泥漿稠度。

當(dāng)填投的處理材料數(shù)量達(dá)到要求后，可進(jìn)行后續(xù)的復(fù)孔作業(yè)。沖孔及復(fù)沖應(yīng)按照所屬土層的實(shí)際情況，制定相應(yīng)沖程和泥漿比重。如表1。

用于處理溶洞的泥漿，配制比重往往大于漏漿前的比重，為確保孔內(nèi)尤其是孔底部分產(chǎn)生的壓力要超出地下水對孔壁產(chǎn)生的側(cè)壓力，形成泥皮，達(dá)到孔壁膠凝，不會出現(xiàn)塌落，施工時(shí)通過低錘沖擊，保證鉆錘不會被卡、掉及產(chǎn)生斜孔問題。如復(fù)沖高度達(dá)到與漏漿前高度一致時(shí)，即可說明在本層處理溶洞工作已完成，在此情況下要要對泥漿比重進(jìn)行調(diào)整，直至恢復(fù)至原來的比重，有效減小沖錘作業(yè)時(shí)遇到的阻力。

進(jìn)行其它層數(shù)溶洞的鉆孔作業(yè)時(shí)，遇到類似問題可根據(jù)上述工序進(jìn)行處理，保證樁孔施工順利完成。

② 第二種施工方案：

對于溶洞范圍處在4層以上、高于3.5m時(shí)，在該范圍內(nèi)進(jìn)行鉆孔沖穿溶洞作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)塌陷可能性較大，而且會破壞附近管線和建筑物，需要制定打套管鋼護(hù)筒的施工方案。制作鋼護(hù)筒時(shí)，要保證鋼護(hù)筒內(nèi)徑要比樁徑多150 mm，護(hù)筒厚度分成l0mm、12mm二種，鋼護(hù)筒長度控制在10～20m為合適，鋼護(hù)筒可分節(jié)預(yù)選制好，再運(yùn)達(dá)施工地點(diǎn)，可先將樁機(jī)用與套管鋼護(hù)筒內(nèi)徑等徑的沖錘成孔至第一層溶洞頂部2.5～3.5m時(shí)，再滲入相應(yīng)數(shù)量的泥粉或水泥，以提高護(hù)壁泥漿的密度。完成上述工序后，移離樁機(jī)，采用振動錘（60kw以上）和吊機(jī)（25t），共同作用下把鋼護(hù)筒準(zhǔn)確打進(jìn)孔內(nèi)。

表1

吊裝焊接鋼護(hù)筒時(shí)，如受到施工場地和凈空限制時(shí)，可分節(jié)進(jìn)行作業(yè)，分節(jié)高度控制在4.0～6.6m之間，孔口對焊，保證兩鋼護(hù)筒焊接時(shí)處于同一軸線，呈垂直狀，焊縫要緊密固牢，打入后不出現(xiàn)漏水問題。

完成鋼護(hù)筒施工作業(yè)后，要把樁機(jī)回復(fù)至原來位置，再次進(jìn)行沖孔，沖穿溶洞后，對溶洞進(jìn)行處理。后續(xù)工序參照施工方案一進(jìn)行，但必須注意處理溶洞時(shí)，要根據(jù)溶洞的具體情況，確定具體需處理材料。

③在實(shí)際施工時(shí)，有一施工事故應(yīng)值得反思：有一樁已完成沖孔工序、并放進(jìn)鋼筋籠，在泥漿循環(huán)、馬上進(jìn)入澆注水下混凝土工序時(shí)，出現(xiàn)大量漏漿，事實(shí)上此樁溶洞已經(jīng)過4次處理后仍出現(xiàn)上述問題，我們查找原因，原來是溶洞處理措施不足所致。所填投的處理材料，

沒有均勻分布，粘土數(shù)量過少，有能完全堵漏；片石間縫隙較大、孔壁泥皮太薄、泥漿濃度達(dá)不到要求；泥漿循環(huán)時(shí)損壞孔壁泥皮。

為有效解決上述問題，采用增大泥粉泥漿和水泥，泥漿濃度要達(dá)到1.3以上，通過導(dǎo)管接入，導(dǎo)管出口插入鋼筋籠的內(nèi)側(cè)、靠近泥漿面，避免泥漿導(dǎo)入時(shí)產(chǎn)生過大壓力對孔壁內(nèi)其他已處理好的溶洞層造成損害，導(dǎo)致后序清孔作業(yè)不能順利進(jìn)行。

導(dǎo)入的泥漿量要灌滿溶洞，泥漿面緩慢上升直至達(dá)到漏漿前的循環(huán)狀態(tài)，且穩(wěn)定不再下降為止(見圖1)。

完成以上工序后，再次清孔和進(jìn)行循環(huán)，直至符合工程要求后，再澆注水下混凝土。

圖1

二、施工時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

1、穿越溶洞時(shí)，要按先深后淺的順序進(jìn)行施工，先要進(jìn)行深樁基的施工，之后再進(jìn)行淺樁基施工，確保安全。

2、如遇到溶洞巖面為傾斜狀時(shí)，按原狀進(jìn)行施工時(shí)會出現(xiàn)斜孔，除需要通過多次拋石進(jìn)行糾斜處理外，施工時(shí)要低錘慢沖，糾正傾斜。

3、清孔時(shí)要根據(jù)循環(huán)速度和泥漿含砂率變化情況，及時(shí)調(diào)整泥漿粘稠度。

三、結(jié)束語

1、上述工程按施工要求完成所有基樁施工后，采用超聲波及動測方法對已完成的沖孔灌注樁進(jìn)行檢測，結(jié)果一類樁達(dá)到92.8%，其它樁全部合格，表明本工程所用施工方案正確可行。

2、實(shí)踐表明，結(jié)合不良地質(zhì)的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的施工方案，選擇合適的施工材料處理溶洞問題，能有經(jīng)濟(jì)、效解決施工難題，按時(shí)完成沖孔樁作業(yè)，不需要采用大量澆注混凝土，實(shí)現(xiàn)安全施工，成樁質(zhì)量有保證。

3、進(jìn)行市內(nèi)繁華地段工程的樁基工程施工，如遇到不良地質(zhì)尤其是巖溶地基時(shí)，因其地質(zhì)條件復(fù)雜，給施工帶來很大困難，需要認(rèn)真研究地質(zhì)勘察報(bào)告和有關(guān)鉆探資料等，根據(jù)不同的地質(zhì)條件制定相應(yīng)的施工方法，保證工程順利進(jìn)行。