吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質(zhì)施工技術(shù)措施

吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

以云南、貴州地區(qū)獨(dú)特、復(fù)雜的喀斯特地貌巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工為背景，介紹了喀斯特地貌下鉆孔灌注樁成樁過程中遇到溶蝕、溶洞的處理措施,以期為今后相同地質(zhì)地貌地區(qū)工程施工提供成熟的可借鑒的施工技術(shù)。

喀斯特地貌；溶蝕；溶洞；處理措施

一、概況

我國(guó)巖溶地區(qū)分布廣泛，云南、貴州地區(qū)喀斯特地貌存在多種不良地質(zhì)條件，給鉆孔樁施工增添了極大的難度。

本項(xiàng)目溶洞分布廣泛，鉆孔灌注樁施工過程中，通過查閱工程前期地勘資料及施工前的超前地質(zhì)鉆地勘等勘查手段查明巖溶發(fā)育程度顯示，溶洞發(fā)育無(wú)明顯規(guī)律，一孔多洞的情況較多，洞高0.5m～20m之間。

工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，巖溶地質(zhì)地區(qū)每年因不同程度巖溶災(zāi)害對(duì)樁基施工質(zhì)量影響極大，沒有有效處理措施將造成巨大的工期及經(jīng)濟(jì)損失。

二、溶洞處理措施

根據(jù)項(xiàng)目工程前期地勘報(bào)告及超前地質(zhì)鉆等地勘資料，從技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)措施等方面進(jìn)行比較論證，根據(jù)溶洞高度制定不良地質(zhì)、特殊溶蝕的不同的施工處理措施。

（一）施工前準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)資料預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的問題，查閱有關(guān)施工工藝的試驗(yàn)參考資料；

制定針對(duì)性的施工方案，并專項(xiàng)交底；

樁孔附近要備足回填材料（片石、水泥、袋裝粘土）和挖掘機(jī)、鏟車、水泵等機(jī)械；

施工前選擇有代表性地段進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，確定施工參數(shù)，以作為正式施工的依據(jù)。

（二）樁頂埋設(shè)鋼護(hù)筒

鋼護(hù)筒采用鋼板卷制，厚度8mm,護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比樁基直徑大200～300mm，采用振動(dòng)錘振落，護(hù)筒頂標(biāo)高高出地面300mm且必須高于地下水位2.0m,可保持一定水壓力。鋼護(hù)筒周圍采用粘土夯實(shí)。

圖1 埋設(shè)鋼護(hù)筒示意圖

圖2 鋼護(hù)筒拉十字線埋設(shè)

（三）泥漿池設(shè)置

泥漿池尺寸根據(jù)樁長(zhǎng)計(jì)算實(shí)際用量進(jìn)行控制，同時(shí)必須設(shè)置一個(gè)沉淀池，將二次泥漿放置到沉淀池內(nèi)，待泥漿內(nèi)砂沉淀后再流入泥漿池內(nèi)再次利用，提高了泥漿利用率,節(jié)約了成本。通過設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可保證二次泥漿的性能，提高了泥漿利用率及成孔的合格率。

（四）鉆孔

根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時(shí)勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時(shí)主繩放長(zhǎng)量控制為1～2cm，防止擊穿溶洞頂板時(shí)造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。鉆穿溶洞頂板時(shí)一旦漏漿，及時(shí)投放粘土塊、片石并補(bǔ)水補(bǔ)漿，保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴(yán)重時(shí)，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補(bǔ)漿補(bǔ)水，再重新沖擊鉆進(jìn)，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。鉆進(jìn)過程中泥漿要稍稠，現(xiàn)場(chǎng)泥漿池內(nèi)盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時(shí)補(bǔ)漿。加強(qiáng)鉆孔地質(zhì)檢查、復(fù)核，并密切注意觀察鉆機(jī)工作情況、周圍地表沉降和護(hù)筒內(nèi)水位變化，防止不正常情況發(fā)生。

（五）灌注混凝土

灌注中導(dǎo)管提升時(shí)，要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高超灌1m以上，灌注完成后觀察30分鐘左右，如果混凝土面沒有變化才拔出導(dǎo)管。

（六）溶洞具體處理措施

1.片石回填處理措施，主要適用范圍及優(yōu)勢(shì)：適用于較小溶洞（溶洞高度小于3米），無(wú)填充物或半填沖，施工方法簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。

采用正常成孔方法施工，當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時(shí)，反復(fù)投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，還可摻入水泥、燒堿和鋸末，以增大孔壁的自穩(wěn)能力。

（1）摻加比例：為有效利用片石，片石與粘土的比例為3:7，參加水泥時(shí)，摻加比例為每米2包，摻加鋸末時(shí)，摻加比例為粘土的10%。

（2）摻加方法：片石采用強(qiáng)度≥30MPa石灰?guī)r，石塊粒徑以15～50cm為宜。

摻加粘土采用水泥袋包裝后投放效果更佳。投放方法為以整袋投放為佳。摻加方法為：片石、粘土袋（可選擇添加水泥、鋸末）分層間隔摻加，回填至溶洞頂板1米以上。

（3）根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時(shí)勤觀察、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣來(lái)判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時(shí)主繩松繩量應(yīng)為1～2cm，防止穿巖殼時(shí)卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時(shí)，一旦漏漿，要及時(shí)投放粘土塊、片石并補(bǔ)水，以保持孔內(nèi)水位高度。

2.素混凝土回填處理方案

采取正常成孔方法施工，當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時(shí)或遇到傾斜顏面時(shí)填入低標(biāo)號(hào)混凝土，間隔一定時(shí)間后采用沖擊鉆成孔。主要適用范圍及優(yōu)勢(shì)：適用于中、小溶洞，有無(wú)填充物均可采用此方案。施工方法簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)較高。

（1）混凝土標(biāo)號(hào)及配合比：混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，為盡快提高混凝土強(qiáng)度，節(jié)約施工時(shí)間，應(yīng)在混凝土中摻加一定早強(qiáng)劑，提高混凝土早期強(qiáng)度。

（2）摻加方法：對(duì)于傾斜巖面，為校正孔位，回填素混凝土應(yīng)與斜巖面頂面平齊，對(duì)于溶洞處，回填頂面高于溶洞頂板50cm。

（3）施工注意事項(xiàng)：回填48H后回填混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，且應(yīng)在樁基范圍取芯檢驗(yàn)填充效果，待溶洞完全填充且強(qiáng)度達(dá)到后方可進(jìn)行樁基施工。

3.鋼護(hù)筒跟進(jìn)加固方案

采用鋼護(hù)筒跳進(jìn)法：一面沖孔，一面接鋼護(hù)筒，并且將其壓到或震動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)。主要適用范圍及優(yōu)勢(shì)：適用于特大溶洞(溶洞高度大于3米)、無(wú)填充溶洞、半填沖溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時(shí)。

（1）鋼護(hù)筒的選擇：

內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)度和內(nèi)徑的確定：護(hù)筒長(zhǎng)度L=（h+H）m（h為超前鉆確定的溶洞高度，H為溶洞頂?shù)降孛婕?0厘米的高度）；單層護(hù)筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm，多層護(hù)筒最內(nèi)層護(hù)筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm，其外面一層護(hù)筒內(nèi)徑大于內(nèi)層護(hù)筒外徑10cm，并以此類推。鋼護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確，連接順直，用卷?yè)P(yáng)機(jī)成型。鋼護(hù)筒要有一定的剛度，單個(gè)大溶洞用單層護(hù)筒，兩個(gè)大溶洞用雙層護(hù)筒，并以此類推。

（2）內(nèi)護(hù)筒的沉放：

當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時(shí)要反復(fù)提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受阻，說明頂部已成孔并且圓滑垂直的，此時(shí)用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護(hù)筒，用吊機(jī)（或樁機(jī)自生重量）把內(nèi)護(hù)筒放入外護(hù)筒內(nèi)沉至孔底，必要時(shí)用振動(dòng)錘下沉。

圖三 鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔示意圖（D+40cm=D2+20mm=D1）

三、結(jié)語(yǔ)

本工程樁基施工范圍巖溶發(fā)育，基巖面溶溝溶槽等溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)合以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)溶洞進(jìn)行分類并采取不同處理方案。施工過程中加強(qiáng)溶洞處理后沖擊成孔的技術(shù)措施落實(shí)。通過技術(shù)措施縮短了施工工期，達(dá)到了工程質(zhì)量、施工進(jìn)度與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)巖溶地區(qū)樁基施工作了初步探討，希望在同類工程施工中提供參考。謬誤之處，敬請(qǐng)指正。

[1]孫愛軍, 趙英爽.客運(yùn)專線鐵路巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2008(10):46-48.

[2]高海金.淺析橋梁溶洞樁基施工中的溶洞處理[J].建材與裝飾旬刊, 2011(9):370-371.

吳慶均，男，1973年01月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科園項(xiàng)目經(jīng)理。

艾朝偉，男，1973年9月出生，中建二局三公司天津分公司黨委書記，西南科技大學(xué)、本科。

張濤，男，1983年12月2日出生，畢業(yè)于沈陽(yáng)建筑大學(xué)，土木工程專業(yè)，就職于中建二局第三建筑工程有限公司。

田開，男，1986年02月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科園項(xiàng)目總工程師。