楊海廣、黎志堅(jiān)

（江西省交通工程集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

地質(zhì)環(huán)境不同，在橋梁工程施工過程中所采取的鉆孔樁基施工要點(diǎn)也各有差異。其中，巖溶地質(zhì)是橋梁工程施工過程中的一大難點(diǎn)。在該環(huán)境下施工，需要適應(yīng)由于侵蝕或溶蝕作用而形成的各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如：洞穴、溝槽、孔隙結(jié)構(gòu)等。一方面，地質(zhì)環(huán)境存在各種各樣的不確定性因素，施工難度較高；另一方面，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致意外事件發(fā)生、樁基廢除、遲延施工進(jìn)度、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。例如發(fā)生卡鉆、塌孔、泥漿流失和混凝土漏失等情況。因此，工程施工前應(yīng)確定橋梁樁位的實(shí)際情況。本文著眼于巖溶地質(zhì)環(huán)境，以橋梁鉆孔樁基施工要點(diǎn)為研究對(duì)象，展開分析和探討。

1 工程概況

該橋梁工程全長(zhǎng)970m，基礎(chǔ)為鉆孔樁基，最大樁長(zhǎng)72.5m。在前期的地質(zhì)勘查中發(fā)現(xiàn)，該地段屬于巖溶地質(zhì)環(huán)境，并且溶洞的發(fā)育狀況良好。其中，溶洞的最大規(guī)模達(dá)到48m 的深度，各個(gè)溶洞呈糖葫蘆狀。由于溶洞的分布沒有規(guī)律，因此在改造工程的過程中的難度較高。需要在充分的前期調(diào)查基礎(chǔ)上，明確在施工過程中可能存在的施工難點(diǎn)，尤其是同巖溶地質(zhì)相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)以及給施工帶來(lái)的難點(diǎn)。

2 樁基施工技術(shù)

2.1 做好施工前的地質(zhì)調(diào)查

施工環(huán)境對(duì)橋梁鉆孔樁基施工而言十分重要。在施工前需要對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，了解該路段的溶洞發(fā)育情況。

一方面，調(diào)查人員應(yīng)當(dāng)做好測(cè)繪工作，尤其是要了解溶洞的基本形態(tài)以及各個(gè)溶洞之間的位置分布。在有可能的情況下，應(yīng)確定溶洞、裂隙以及溝槽的位置。這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖層厚度對(duì)橋梁工程施工有十分重要的影響，工作人員應(yīng)更加重視巖層厚度的調(diào)查工作。

另一方面，工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)調(diào)查情況制定設(shè)計(jì)方案和施工方案。技術(shù)人員之間應(yīng)當(dāng)針對(duì)設(shè)計(jì)方案中所存在的難點(diǎn)問題和重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行研究討論，從而為鉆孔作業(yè)的質(zhì)量提供保障。

通常情況下，從樁體的長(zhǎng)度來(lái)看，應(yīng)按照先長(zhǎng)后短的順序鉆孔布樁；從地理位置來(lái)看，應(yīng)按照先周圍后中間的順序鉆孔布樁；從地勢(shì)高低的角度來(lái)看，應(yīng)按照先高后低的順序進(jìn)行鉆孔布樁作業(yè)[1]。

2.2 溶洞預(yù)處理

溶洞的結(jié)構(gòu)并不都是密實(shí)的，對(duì)于內(nèi)部中空的溶洞應(yīng)在施工前做好處理工作。通常情況下，在確定鉆孔的位置后，會(huì)對(duì)周圍的空洞溶洞進(jìn)行填充。既可以使用先灌砂后注漿的方法，也可以使用注聚的方法進(jìn)行填充。

2.3 準(zhǔn)備機(jī)具和材料

首先，根據(jù)該地段的實(shí)際情況選擇合適型號(hào)的器具。該工程施工的過程中面對(duì)的地質(zhì)環(huán)境屬于巖溶地質(zhì)，因此應(yīng)當(dāng)選擇沖擊鉆機(jī)。該機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于具有較強(qiáng)的功能性。不僅能夠穿透較厚的巖層，而且能靈活面對(duì)塌孔或漿液外漏等情況。另外，該種類型的機(jī)械設(shè)備所需投入的資金較少。

其次，對(duì)巖溶地質(zhì)的施工作業(yè)時(shí)需要做好資料收集工作。在該工程施工的過程中，需要針對(duì)巖溶地質(zhì)提前準(zhǔn)備好黏土、水泥和一定數(shù)量的片石，其數(shù)量應(yīng)是溶洞或裂隙體積的兩倍以上。

最后，在巖溶地質(zhì)橋梁施工的過程中，應(yīng)準(zhǔn)備好相關(guān)的黏土。其數(shù)量應(yīng)根據(jù)所探明的巖溶地質(zhì)情況準(zhǔn)備，同時(shí)保證質(zhì)量上乘。在制漿的過程中，將密度控制在1.15～1.25g/cm3，使用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土，加入優(yōu)質(zhì)的純堿。另外，還需要準(zhǔn)備容量超過150m3的儲(chǔ)漿池[2]。

2.4 護(hù)筒埋設(shè)

針對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境，護(hù)筒埋設(shè)的深度存在差異。一般情況下，護(hù)筒的埋設(shè)深度為2m，如果有特殊情況，例如塌孔等，應(yīng)當(dāng)將深度確定為3～6m。埋設(shè)完成后需要使用黏土進(jìn)行加固，如果地質(zhì)環(huán)境過于惡劣，可以使用長(zhǎng)護(hù)護(hù)筒進(jìn)施工，圖1為護(hù)筒埋設(shè)現(xiàn)場(chǎng)圖。

圖1 護(hù)筒埋設(shè)吊裝現(xiàn)場(chǎng)

2.5 鉆進(jìn)

在鉆進(jìn)的過程中，需要根據(jù)地質(zhì)情況的變化（如遇到溶洞或裂隙頂時(shí)），及時(shí)調(diào)整沖擊速度。通常情況下，在距離1m 左右的位置時(shí)就要調(diào)整施工方案。如果發(fā)生漿液外漏的情況，需要及時(shí)填補(bǔ)，利用準(zhǔn)備好的漿液、黏土、片石快速穩(wěn)定局面。

2.6 清孔

在清孔的過程中，通常情況下應(yīng)采用正循環(huán)換漿法（見圖2）。應(yīng)用該種方式對(duì)孔壁的沖擊力較低，能夠盡可能地保證孔壁的穩(wěn)定性。

圖2 正循環(huán)換漿法工藝圖

在灌注水下混凝土的過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注混凝土的流失狀況。由于溶洞的存在，注漿的過程中一旦拔管速度過快，就會(huì)導(dǎo)致混凝土的壓力劇增、混凝土流失。混凝土面的高程也會(huì)隨之失控，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

在該工程施工的過程中，由于地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，針對(duì)可能出現(xiàn)的難點(diǎn)和意外情況制定應(yīng)對(duì)方案。但是，在施工的過程中還是發(fā)生了意外，8 號(hào)墩的位置在施工作業(yè)的過程中，遇到的難點(diǎn)較多。其原因在于8 個(gè)孔均位于串形溶洞位置，空洞之間相互貫通。在打孔的過程中，出現(xiàn)了表1中描述的問題[3]。

表1 施工較為復(fù)雜孔位統(tǒng)計(jì)

2.7 灌注水下混凝土

3 施工中常見的問題及處理方法

3.1 卡鉆、掉鉆

首先，在施工的過程中遇到卡鉆和掉鉆的情況。分析產(chǎn)生這些問題的原因在于：

其一，由于施工過程中鉆頭的穩(wěn)定性無(wú)法把握，因此容易出現(xiàn)卡住的情況。

其二，由于鉆頭的磨損較為嚴(yán)重，未及時(shí)修補(bǔ)，因此容易出現(xiàn)卡住的情況。

其三，在施工過程中容易出現(xiàn)石頭滾落的狀況，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致卡鉆的情況發(fā)生。

其四，在卡鉆時(shí)，如果強(qiáng)行操作，可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，從而發(fā)生掉鉆的情況。

解決上述問題應(yīng)做好以下工作：

其一，應(yīng)及時(shí)對(duì)鉆頭進(jìn)行檢查，對(duì)需要修補(bǔ)的情況及時(shí)跟進(jìn)。

其二，應(yīng)做好地質(zhì)調(diào)查工作，在距離溶頂較近的位置，及時(shí)調(diào)整鉆頭的速度。

其三，如果鉆頭被卡住，需要使用吊機(jī)和鉆機(jī)相互配合。

其四，為防止掉鉆的情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行經(jīng)常性的維修檢查[4]。

3.2 漏漿

根據(jù)孔中水頭的狀態(tài)變化，可以確定是否發(fā)生了漏漿。如果發(fā)現(xiàn)水頭下降，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)的方式，并補(bǔ)充漿液。通常情況下，應(yīng)采用0.2m 小沖程的方式重新進(jìn)行施工。

針對(duì)漿液補(bǔ)充的情況，應(yīng)調(diào)整好漿液的比例。一般情況下，黏土和片石的比例為1∶1。如果上述操作完成后，仍然出現(xiàn)漏漿，可以采用直接在孔洞周圍注漿的方式挽救。注漿工作完成后，檢查混凝土的強(qiáng)度，強(qiáng)度超過30%就可以重新進(jìn)行施工。一定要把握好混凝土的強(qiáng)度，將其控制在50%以內(nèi)。工程施工的過程中，由于出現(xiàn)了激進(jìn)的思想，沒有完全按照上述思路調(diào)整施工方案，最終導(dǎo)致塌孔事件多次發(fā)生。

3.3 塌孔

產(chǎn)生塌孔的原因有：

第一，漏漿的情況沒有被及時(shí)處理好；

第二，溶洞施工作業(yè)時(shí)方法不當(dāng)，壓力過大導(dǎo)致塌孔；

第三，護(hù)筒的穩(wěn)定性較差，被地面連帶造成孔洞塌陷。

解決這一問題，應(yīng)當(dāng)做到以下幾點(diǎn)：

第一，如果水頭狀況發(fā)生變化，應(yīng)當(dāng)立即停止作業(yè)，同時(shí)回填材料并提高泥漿的黏稠度。如果漏漿的情況無(wú)法遏制，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)回填材料，進(jìn)一步提高泥漿的黏稠度。

第二，提前做好地質(zhì)勘察作業(yè)，了解溶洞的具體位置，臨近溶洞頂時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整施工方案。

第三，應(yīng)做好護(hù)筒的穩(wěn)定性保持。根據(jù)地質(zhì)情況不同，可以采用不同的方式進(jìn)行。如果孔位產(chǎn)生偏移且位移較遠(yuǎn)，應(yīng)使用鋼護(hù)筒并加固；如果面臨的地質(zhì)情況復(fù)雜，應(yīng)設(shè)置雙護(hù)筒[5]。

3.4 斜孔

斜孔的產(chǎn)生是多種因素結(jié)合導(dǎo)致的。底層的基巖存在軟硬不均的狀況，或半巖半土的情況都可能引發(fā)斜孔，主繩傾斜和進(jìn)尺突然加大是誘因。如果發(fā)生上述情況，應(yīng)立即停止施工；再次施工作業(yè)的過程中，應(yīng)采用小沖程鉆進(jìn)的方式；同時(shí)，需要進(jìn)行回填。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到孔底強(qiáng)度時(shí)，可以重新鉆進(jìn)，調(diào)整斜孔。

3.5 混凝土漏失

混凝土漏失的原因是溶洞沒有被完全填充，壓力過大導(dǎo)致混凝土泄漏。因此，在施工的過程中，可以根據(jù)混凝土面的高度是否下降，判斷是否出現(xiàn)了混凝土漏失的情況。

如果發(fā)生混凝土漏失，應(yīng)及時(shí)采用措施。首先，在施工前應(yīng)做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作，例如混凝土漿液的制備和導(dǎo)管準(zhǔn)備。其次，應(yīng)準(zhǔn)備充足的混凝土漿液，防止在施工的過程中由于混凝土漿液不足而導(dǎo)致斷樁。通常情況下，應(yīng)按照預(yù)計(jì)使用的漿液數(shù)量3～5 倍存儲(chǔ)。再次，在埋設(shè)導(dǎo)管的過程中，應(yīng)控制好深度，通常超過3m。同時(shí)，要把控好混凝土的灌漿數(shù)量和上升速度之間的協(xié)調(diào)性。一方面，兩者之間協(xié)調(diào)意味著沒有出現(xiàn)漏漿的情況；另一方面，兩者之間協(xié)調(diào)能夠保證導(dǎo)管的正常埋設(shè)。最后，灌漿完成后應(yīng)等待一段時(shí)間再拔出導(dǎo)管，等待的時(shí)間內(nèi)可以根據(jù)混凝土面的高度判斷是否需要繼續(xù)灌漿。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程施工的過程中，鉆孔樁基施工作業(yè)是基礎(chǔ)作業(yè)，該項(xiàng)操作的技術(shù)保證是工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。做好施工前的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查作業(yè)有利于制定技術(shù)方案和應(yīng)急預(yù)案，為工程施工的效率和質(zhì)量提供支持。本文所探討的是巖溶地質(zhì)環(huán)境下的施工作業(yè)，在施工前應(yīng)對(duì)巖溶地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)查，把握地下結(jié)構(gòu)的具體情況。正是由于該工程施工前加強(qiáng)了對(duì)于地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查作業(yè)，才能提前制定好技術(shù)方案和應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)解決問題。