史 杏 麗

(云南國(guó)防科技工業(yè)工程設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650118)

0 引言

巖溶是指由地表水、地下水活動(dòng)引起的，表現(xiàn)為可溶巖石(碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖等)被溶解而形成大小不一、形態(tài)各異的地表和地下地貌景觀的統(tǒng)稱[1]。在各地質(zhì)時(shí)期，云南境內(nèi)都有碳酸鹽巖沉積，尤其是在古生代～三疊紀(jì)的地層中，因而分布廣泛。此外，云南長(zhǎng)期位于中緯度區(qū)，又處于歐亞板塊、印度洋板塊與太平洋板塊的匯集部位，長(zhǎng)期而強(qiáng)烈的地殼活動(dòng)對(duì)巖溶發(fā)育極為有利。因此，云南是中國(guó)，乃至世界重要的巖溶分布區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，云南巖溶分布面積達(dá)1×105km2，約占全省面積的28.14%。巖溶區(qū)主要分布于東經(jīng)102°以東、元江以北的滇東北片區(qū)，以及滇西北、滇西保山至滄源片區(qū)。全省90%的縣均有巖溶分布[2]。

近年來(lái)，隨著云南經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，例如昆明空港經(jīng)開(kāi)區(qū)的建設(shè)，高層和超高層建筑拔地而起。昆明空港片區(qū)地下巖溶發(fā)育，樁基施工是影響(超)高層建筑施工進(jìn)度、質(zhì)量和安全的重要因素。因此，本文基于云南巖溶區(qū)樁基工程實(shí)錄資料，結(jié)合作者的多年工程經(jīng)驗(yàn)，分析巖溶地區(qū)旋挖成孔灌注樁的適宜性，討論旋挖鉆機(jī)成孔施工中可能出現(xiàn)的事故，并提出其預(yù)防和處理措施建議。

1 旋挖成孔灌注樁的適宜性

表1從五個(gè)方面對(duì)比了三種樁基礎(chǔ)的適宜性。在巖溶發(fā)育地區(qū)，地下洞穴發(fā)育，且溶洞垂向分布具有成層特征，可能存在地下暗河，人工挖孔灌注樁的施工條件較差，難以保證施工人員的安全工作條件。因此，樁基選型和工藝宜采用鉆、沖孔灌注樁，不得選用人工挖孔灌注樁。而長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌注樁在孔徑和深度方面受限，且樁的承載力不高，與旋挖成孔灌注樁相比，其在巖溶地區(qū)的適宜性稍差。旋挖成孔灌注樁作為一種新的樁基施工工藝，近幾年在巖溶發(fā)育地區(qū)已經(jīng)有很多成功案例[3-5]。在巖溶地區(qū)，雖然旋挖鉆機(jī)在成孔施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生安全事故，但是仍然值得進(jìn)一步使用和推廣。

2 常見(jiàn)事故和處理建議

云南巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜多變，地下巖面起伏大，溶洞、土洞發(fā)育且分布不規(guī)則，地下水豐富，甚至發(fā)展為地下暗河、暗溝。巖溶地區(qū)旋挖鉆機(jī)施工實(shí)錄資料和作者工程經(jīng)驗(yàn)表明，旋挖鉆機(jī)施工的常見(jiàn)問(wèn)題有漏漿、塌孔、鉆孔偏斜、卡鉆和埋鉆。預(yù)防和處理這些事故是巖溶地區(qū)旋挖鉆進(jìn)施工的關(guān)鍵。

表1 常見(jiàn)樁基礎(chǔ)與旋挖成孔灌注樁的適宜性對(duì)比

2.1 漏漿和處理建議

工程區(qū)巖溶裂隙發(fā)育，多呈串珠狀分布，最多可達(dá)10層(例如昆明大板橋某工地)，溶腔體積大、連通性好，旋挖鉆孔至巖溶裂隙或溶腔處時(shí)，孔內(nèi)泥漿沿巖溶通道流失可能比較嚴(yán)重，孔內(nèi)液面會(huì)快速降低，導(dǎo)致孔內(nèi)、外壓力差過(guò)大造成塌孔現(xiàn)象，甚至造成地表地陷、埋鉆等現(xiàn)象。例如，楊杰[6]曾報(bào)道，滇中新區(qū)哨關(guān)路巖溶區(qū)某工程項(xiàng)目在旋挖鉆進(jìn)過(guò)程中，單樁最大漏漿次數(shù)高達(dá)30余次，成樁時(shí)間達(dá)一個(gè)月之久。

預(yù)防和處理措施建議：根據(jù)地層的實(shí)際情況，合理選配泥漿的濃度，掌握好泥漿的性能[3]；在施工前要準(zhǔn)備好足量的片狀石塊、黏土、袋裝水泥和水源，防止出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)無(wú)法及時(shí)補(bǔ)漿；在鉆進(jìn)過(guò)程中，及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿、補(bǔ)水；向孔內(nèi)漏漿段回填黏土、泥塊和片狀石塊，適時(shí)投入少量袋裝水泥，采用擠壓造壁的方法進(jìn)行堵漏[7]。

2.2 塌孔和處理建議

除漏漿誘發(fā)塌孔外，工程區(qū)地下水位埋深較淺，當(dāng)孔內(nèi)水位低于地下水時(shí)也會(huì)產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象；在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭左右晃動(dòng)、抽渣、下鋼筋籠作業(yè)等撞擊孔壁也易造成塌孔。

預(yù)防和處理措施建議：施工前在鉆機(jī)底部鋪上寬大厚鋼板，增加鉆機(jī)底部的承載面積，確保出現(xiàn)塌孔時(shí)能夠及時(shí)轉(zhuǎn)移鉆機(jī)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員的人身安全[8]；合理選擇泥漿濃度，防止出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象；針對(duì)不同層深的鉆孔，選擇合理的護(hù)壁方式；避開(kāi)與大型機(jī)械同時(shí)作業(yè)，嚴(yán)禁大型機(jī)械從樁孔附近通過(guò)[7]。

2.3 鉆孔偏斜和處理建議

在基巖面傾斜或起伏較大的區(qū)域容易發(fā)生鉆孔偏斜；巖—土分界線處巖土的軟硬不均、巖層傾角大小不等、溶洞內(nèi)“半巖半空”情況也都容易造成鉆孔偏斜；此外，當(dāng)豎向不規(guī)則洞隙發(fā)育時(shí)，鉆頭易沿洞隙發(fā)育位置進(jìn)尺，造成彎孔。

預(yù)防和處理措施建議：鉆進(jìn)過(guò)程中用高精度水平儀或經(jīng)緯儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆桿傾斜并立即調(diào)整；在軟硬互層、斜面巖層或半邊巖處，可采用慢速鉆進(jìn)，或改用小一徑的鉆頭鉆進(jìn)，必要時(shí)對(duì)斜巖面或半邊巖進(jìn)行灌注混凝土找平處理后才進(jìn)行鉆進(jìn)[5,7]；若已發(fā)生鉆孔偏斜，可采用回填片狀石塊或澆筑素混凝土，校正鉆頭偏斜。

2.4 卡鉆、埋鉆和處理建議

在串珠狀溶洞分布區(qū)，鉆進(jìn)過(guò)程需一次性打穿，但由于巖溶發(fā)育，節(jié)理發(fā)育的破碎巖體及溶洞頂板經(jīng)常發(fā)生巖塊掉落，很容易發(fā)生卡鉆。例如昆明市大板橋某工地，受寶象河和寶象河斷裂的影響，工程區(qū)溶洞發(fā)育，且白云巖巖體破碎，鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生卡鉆。此外，當(dāng)溶洞內(nèi)有碎石及軟塑、流塑狀黏土等填充物時(shí)，鉆進(jìn)過(guò)程中也易發(fā)生埋鉆。

預(yù)防和處理措施建議：在鉆進(jìn)和提鉆過(guò)程中，轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)、提鉆速度都不宜過(guò)高，一次鉆進(jìn)深度不宜超過(guò)鉆頭高度的1/3。若已卡鉆，不能加大提拔力快速提鉆，以免誘發(fā)二次安全事故，而要反復(fù)提放鉆頭，同時(shí)正反循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，使塊石松動(dòng)掉落后再提鉆。

3 結(jié)語(yǔ)

在巖溶發(fā)育地區(qū)，旋挖成孔灌注樁有相對(duì)較好的適宜性。云南是重要的巖溶分布區(qū)，巖溶地質(zhì)條件復(fù)雜多變。旋挖鉆機(jī)成孔施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生漏漿、塌孔、鉆孔偏斜、卡鉆和埋鉆等事故。施工前要對(duì)工程區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料進(jìn)行認(rèn)真分析，制定針對(duì)各種可能發(fā)生事故的詳細(xì)、具體的預(yù)防和處理措施。在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好充足的應(yīng)急材料和物資。此外，根據(jù)施工過(guò)程中所揭露的不利地質(zhì)條件，認(rèn)真分析并對(duì)施工方案和措施進(jìn)行必要、及時(shí)調(diào)整，確保施工安全、工程質(zhì)量和工期。