巖溶地基橋梁樁基施工技術

孫志剛

摘要：本文通過工程實例，探討巖溶地基橋梁樁基施工技術

關鍵詞：巖溶處理；溶洞處理；注漿方法；成孔；檢驗

工程概況：

本工程路線長0.8182km，呈南北方向，跨徑布置為6×30ｍ+3（5×30ｍ）+6×30ｍ，主跨為預應力混凝土連續箱梁，其余為預制先簡支后連續結構。下部結構為明挖擴大基礎，2號墩、22號～27號墩為1.5ｍ鉆孔灌注樁。

位于低山丘陵與沖積平原過渡地帶，北部巖基裸露，由一系列平行褶皺和斷裂組成，地表覆蓋黃褐色高液限粘土，具強膨脹性，區內有巖溶發育，多表現為小型溶洞，洞高由0.4～2.5ｍ不等，溶洞均有碎石土等填充物。

地下水不發育，主要為碳酸鹽裂隙巖溶水及第四系松散物孔隙水，均對混凝土無侵蝕性。鉆孔灌注樁施工大橋共有鉆孔灌注樁32根，樁位處溶洞比較發育，設計要求逐樁探明溶洞情況，然后鉆孔。

1 巖溶處理方案的原則

每根樁必須用地質鉆機鉆探，詳細記錄地質狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫圖列表，為制定相應施工方案提供詳實依據。

對填充物進行土工試驗，分析其物理力學特性，檢測容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數計算提供依據。

根據地質鉆探資料和填充物情況，對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。

對每種處理方案，都要進行仔細的計算，施工前在橋位外進行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗，取得經驗數據，完善施工方案，指導施工。

遇到大溶洞時，必須請監理工程師和設計單位核查，明確處理方案，并報監理批準后實施。

2 溶洞處理方案

對于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過溶洞。若洞內無填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態時，直接注漿固結即可；若充填物已固結呈硬塑狀態時，則可以直接沖孔，但需加強泥漿護壁。

溶洞內無填充物或填充物較少需向洞內填充砂子的，選擇一個合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。根據成樁直徑、圍護體積的最小直徑及堆積體成形規律，計算填砂量。用壓風機將干砂壓入，為防止洞內高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達到計算的填充體積，壓力穩定時，即可停止。

若設計要求灌入碎石則必須鉆一個大孔（直徑不小于30cm）放入鋼管并固定，鋼管上置碎石料斗，碎石粒徑不大于2cm，投料時振動鋼管，以防止堵塞，填充量控制與填砂控制方法相同。

對于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到護壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區。

3 注漿方法

鉆孔樁通過溶洞時鉆孔施工難度大，采取注漿法是十分有效的措施。

根據地質情況在每一根樁的中心位置或橋墩承臺的四角鉆注漿孔，鉆注漿孔也是對地質情況的進一步勘探，通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情況。

用注漿泵注漿，注漿壓力不宜太大，控制在0.5～1.0ＭＰａ范圍，具體壓力值由現場試驗確定。速度為15～20Ｌ/ｍｉｎ，其目的是使漿液滲透到填充物內（包含灌入的砂或碎石），然后固結，滲透最小直徑定為3.0ｍ，以保證沖鉆成孔時有足夠的固結體。注漿時注漿管必須插入填充物的底部，然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度不宜太快，根據注漿速度確定，應使滲透半徑控制在允許范圍內。漿液選用水泥漿，用32.5級水泥，水泥漿配合比為水∶水泥=0.8∶1.0.若需用水泥砂漿，則配合比采用水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8，需要用雙液漿時，水玻璃的含量根據現場試驗確定。

單花管注漿，管頭花管段長度為100cm，孔眼直徑和間距根據現場試孔后確定，注漿管外徑為70ｍｍ，比鋼套管內徑要小。注漿時，通過注漿泵上的ＰＱ儀分析確定注漿的速度和結束時間，壓入量根據滲透半徑、固結體積來計算，公式為Ｑ=πＲ2Ｈβμα（1-γ）λ。式中，Ｒ為滲透半徑；Ｈ為溶洞高度；μ為填充物的孔隙率；α為超灌系數；λ為地區性經驗系數；γ、β為充填率與充填系數。這些參數和系數可根據現場試驗確定

為防止漿液流失太遠造成浪費，采用間歇注漿方式，使得先注入的漿液與砂子（或碎石）初步達到膠結后再注漿，循環注漿多次，直至達到規定最小注漿量和注漿壓力控制值為止。

注完一個孔后，繼續對其余孔進行注漿，后注漿的壓力必須調高，最后封孔。注漿順序由現場自行掌握。

4 巖溶處成孔

經過處理后的巖溶處，成孔方法基本上與普通石質地層成孔方法相同，采取用ＣＺ31型沖擊鉆沖擊的方式成孔。成孔時應注意以下幾點。

沖擊成孔必須待注漿凝固后才能進行，一般等待時間為10ｄ左右。

為防止意外，沖孔前應有備用措施，備好材料，一旦泥漿泄露，及時向孔內投放粘土、水泥和片石，依靠沖擠在溶洞內形成片石夾粘土的圍護結構墻，保持孔內泥漿高度，使得沖鉆順利進行。

加大泥漿質量和密度。采用優質泥漿，當缺少優質粘土時，可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末，以提高泥漿膠體率和懸浮能力，其質量配合比為黃土∶水泥∶燒堿=1∶0.2∶0.4，鋸末按黃土體積的10%摻入。

當巖面的傾斜較大時，鉆頭擺動撞擊護筒或孔壁，這時，回填片石，使孔底出現一個平臺后再轉入正常沖孔。

接近巖溶地段，采取輕錘沖擊、加大泥漿密度的方法成孔，以防卡鉆和掉鉆。

5 巖面檢驗要點

樁端須進入完整微風化灰巖0.80～3ｍ，工序中增加了一般地質條件下灌注樁施工所沒有的全巖面檢驗。勘察資料及實際施工表明，本地區屬巖溶強烈發育區，巖面起伏、傾角陡，溝槽、裂隙縱橫，因此，全巖面的正確判斷成為本工程成孔施工的關鍵。影響全巖面判定的因素較多，而現有的樁基技術規范、規程等均未列出統一的判定標準，受地質條件復雜的影響，全巖面的判斷往往意見不一，成為質量控制的一大難題。實際施工中，根據巖溶地區地質條件的特殊性、復雜性及工程特點，經過試樁檢驗，主要從4個方面來進行全巖面的綜合判斷。

以樁孔實際見巖高程始，至少進尺50cm后，可申報全巖面檢驗，超前鉆孔柱狀圖揭示的巖面高程只作為參考。

查閱機臺施工記錄，可將基巖進尺速度0.1～0.2ｍ/ｈ作為進入全巖面的控制速度。

可觀察井口鋼絲繩的擺動情況，錘頭觸巖面時會出現輕微反彈。

使用細目篩網撈取巖渣，巖屑含量50%～70%，且含泥、含砂量小于4%時，認為入巖。如出現特殊情況或判斷標志不明顯，意見分歧較大時，則采用鉆探揭露的辦法來證實，即在樁孔中心四周均勻布設4個～5個勘探孔，用工勘鉆機進行鉆探，用觸探到的各點巖面高程進行比較，判斷出全巖面。