巖溶\\采空區樁基施工技術

摘要:根據巖溶、采空地區的特點選擇樁基主要施工方法，采取必要的措施保證工程質量。

關鍵詞:巖溶區 樁基 施工

某立交橋工程，工程地質相當復雜，有采煤的采空區，有發育的巖溶區，又有粉砂和粘土層，表層覆蓋厚度不等的可液化、嚴重液化粉砂層。橋梁樁基施工時，根據巖溶、采空地區的特點選擇樁基施工方法，采取相應技術措施，以順利穿過巖溶和采空區，保證工程質量。

一、工程概況

立交橋下部為柱式橋墩，樁基穿過覆蓋層后入巖，入巖深度為嵌入微風化巖1.5m以上。

工程地質為第四系松散覆蓋層上部12.0～17.0m為可液化、嚴重液化粉砂層，局部夾有淤泥質粘土;下部18.0～26.6m粘土為主，間夾有亞粘土、亞砂土。以下溶蝕現象嚴重，巖溶發育。

受沉積時間和地質環境的影響，沉積的砂土均為松散狀，顆粒間無粘聚性，鉆孔樁成孔期間由于施工和孔內泥漿流失等因素影響，造成水頭降落，孔內泥漿向下流動，容易導致孔壁坍塌，成孔質量差，嚴重時會導致鉆孔失敗。

二、鉆機選型及鉆孔方法的確定

根據工程的地質情況及工程造價，綜合了以下幾種思路:①采用深埋護筒，投入大，施工安全性高;②采用旋轉鉆機，不能有效地克服溶洞、軟巖夾層等地質，容易扭斷鉆桿，但成孔速度慢，對地面沖擊小;③采用沖擊鉆，沖擊鉆施工的孔壁比較穩定，處理溶洞和裂縫漏漿時，更能防止塌孔，但施工速度慢。

綜合以上優缺點，決定根據覆蓋層的厚度和地質狀況選取。

當覆蓋層厚度不太大時，小型鉆機可以滿足施工要求;選用轉速快的鉆機，對護壁可以起到更好的加固作用，小型鉆機重量輕、振動小，振動能量經過2層枕木的隔離、消散，對地面的影響小。

旋轉鉆機鉆到巖面后，對孔內泥漿進行調整使其密度加大，以利于浮起沉渣，換為沖擊鉆施工巖層。在換沖擊鉆時，為了防止沖擊鉆機架振動而使地面液化，在機架支點處鋪墊石子墊層。而在其上鋪2層枕木，這樣可以有效地消散機架傳來的沖擊能，從而避免地表液化，引起塌孔。

三、樁基施工技術

鉆孔樁基施工在穿過液化砂土層時，首選鉆機為重量輕、轉速快的正確循環旋轉鉆，鉆進時，控制進尺，加大泥漿比重。成孔的關鍵是防止由于鉆機及其它施工機械的影響而導致粉砂土層液化引起縮徑甚至塌孔，并為調換沖擊鉆施工溶蝕嚴重的底部巖層做好充分準備。

工藝流程為:平整場地—測設樁位中心—埋置護筒—安裝鉆機對中心就位—投泥、開孔造漿沖孔至設計標高—驗孔深—換漿清孔—下檢孔器檢孔—下鋼筋籠及導管—二次清孔—灌注水下混凝土—樁基檢測

1、鋼護筒作用

護筒有固定位置，隔離地面水，，保證孔口不坍塌、導向鉆頭、成樁后，不致出現樁位偏差超限的作用，其埋設情況對成孔、成樁的質量有重大影響。護筒采用δ=8mm鋼板制作，內徑大于設計樁徑0.20m。采用挖埋和振動下沉相結合的方法埋設1.5米深。護筒頂面高出地面50cm以上。

2、泥漿護壁技術措施

施工前必須準備好充足的塑性指數大、粘性好的膨脹性粘土或大量黃泥球，并且準備一定量的水泥、膨潤土、燒堿和鋸木屑。

(1)泥漿指標

采用拌漿機在泥漿池拌制足夠的護壁泥漿。穿過液化砂土層時，泥漿的好壞將直接關系到成孔的質量。通過多次試驗，按比例(質量比)粘土:水泥:膨潤土:燒堿=1:0.2:0.1:0.03，鋸木屑按粘土體積的10%摻入，形成的泥漿各項指標較好。好的泥漿能夠促進不透水膜在孔壁的形成，增強泥膜的韌性，在孔內泥漿流失量不太大時，起到一定支撐外部壓力的作用，利于及時采取處理措施。

(2)為了使護壁效果更好，加高鉆頭護壁圈(俗稱腰帶)也很重要。護圈通過鉆頭旋轉對孔壁起到壓實作用，使孔壁上附著的泥漿擠壓密實，減少護壁漏水的可能性，從而起到加強護壁的效果。采用這種方法，還可以起到鉆進導向作用，使井孔垂直，防止出現斜孔。

(3)泥漿循環系統的設置

泥漿循環系統主要由泥漿池、高壓泵、出漿管和進漿管四大部分組成1，泥漿從孔口經由出漿管進入泥漿池，經過沉淀，再由泥漿泵將泥漿經由進漿管送回孔底(進漿管的下管口是1節長約0.6m的特制鋼管，鋼管上焊接1個圓環，套在鉆頭頂部鋼絲繩上，上下用卡環夾住，使鋼管上下移動又能繞鋼絲繩轉動，避免在鉆孔過程中進漿泵與鋼絲繩纏繞在一起)，含渣泥漿再從孔底上翻至孔口，經出漿管進入泥漿池通過泥漿循環，孔底的鉆渣即可在泥漿池中沉淀下來，再人工將鉆渣清除，達到清渣的目的。

四、巖溶區及漏漿的處理

1、巖溶區處理方法

(1)技術人員及鉆機人員充分掌握地質資料情況，每個孔位的地質柱狀圖列在鉆機上，讓施工人員隨時都知道巖溶的位置、大小、充填情況;

(2)將鉆至溶洞時(距頂部約1m左右)，改用小沖程緩慢鉆進(沖程控制在1～1.5m)，

逐漸將溶洞頂擊穿，防止突然打穿溶洞頂板，造成卡鉆。

(3)擊穿溶洞后，把做成泥球的粘土和片石按1:1的比例投入，加大泥漿的相對密度到1.4左右，如果出現漏漿情況，隨時準備補漿，并小沖程沖砸，當泥漿漏失現象全部消失后才正常鉆進。

2、裂縫漏漿的處理

地質資料表明，橋址處有一條南北走向的斷裂帶，在沖孔過程中，得到了進一步的驗證，漏漿采取的主要措施為:①入巖前，準備充足的水源和水泵;②準備足夠的粘土，并將粘土做成泥球，直徑20cm左右;③準備充足的片石;④密切注意護筒內泥漿面的變化情況，當泥漿面在迅速下降時，證明在漏漿，首先盡快補水，然后投入泥球和片石。高度為2m，在反復小沖程沖砸，形成泥壁，堵塞洞內的通道。

五.施工注意事項

1、對巖面高低不平，或一面有巖石，一面有粘土的情況，必須多次拋填粘土、片石，用低沖程沖砸，反復循環，多次修整，防止卡鉆和斜孔，保證成孔質量。

2、備足粘土、片石，碎石、水泥、草袋等材料。漏漿時，馬上用粘土、碎石、水泥混合料裝袋回填，溶洞較大時，摻加填入片石，以小沖程反復沖砸，形成泥石壁，堵塞漏漿的通道。保持孔內水頭，防止塌孔。同時，加大備漿池，備足優質泥漿，發現漏漿及時補給，保持住水頭，防止液化砂土層的坍塌。

3、遇到卡鉆時，應盡可能探明鉆頭傾斜方向，在相反方向反復提拉嘗試，吊正鉆頭，以利于鉆頭提出;有時需要用鋼軌束焊成小沖錘在樁孔一惻沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點松動后提出鉆頭。

六、主要施工事故的與預防和處理

1、掉鉆

掉鉆事故主要是主繩斷裂和鉆頭轉向鼻子斷裂引起的，因此要經常檢查兩部位情況，遇到鉆頭提不起來時，不要強行提拉，要摸清情況，采取相應的措施，鉆頭上要裝有保險繩，保險繩要牢固、可靠，當發生掉鉆后，要及時處理，時間越長，打撈難度越大。處理辦法為:根據不同情況，采用能夠適宜的打撈工具;條件允許時，可采用潛水員潛入樁孔打撈。

2、埋鉆

埋鉆也有兩種情況:一是沉渣埋鉆，其次是塌孔埋鉆。要避免沉渣埋鉆，鉆頭不能長時間留在孔底不動，要經常上、下活動，泥漿不停止地循環。如果發生塌孔埋鉆，最主要的是將主繩保住，利用回轉鉆機掃孔和“反沖發”將鉆頭提出。

3、灌注時避免混凝土進入溶洞

根據地質情況，在下鋼筋籠時，在溶洞處的鋼筋籠周圍包1圈2mm的鐵皮，高度上、下都超過溶洞口0.5m，有效地避免了混凝土流入溶洞。

七、結束語

在厚砂層和溶洞發育地段鉆孔，上部砂層施工應緩慢鉆進，反復沖砸，確保護壁質量，不可急于求進，防止下部巖溶層施工出現隱患。在液化砂土層覆蓋的巖溶、采空區施工樁基，選擇合適的鉆機是基礎，控制泥漿指標和進尺是關鍵。在砂土液化區施工鉆孔樁基，用碎石、枕木等介質擴散鉆機的振動能量，對減輕液化是有效方法。"

參考文獻:

曾國熙《樁基工程手冊》 中國建筑工業出版社

錢家歡《土力學》 南京河海大學出版社

JTG D63-2007《公路橋涵地基與基礎設計規范》

JTJ 041-2000《公路橋涵施工技術規范》