淺談巖溶地區鉆孔樁施工常見事故及處理方法

胡家喜

我國巖溶發育地區分布十分廣泛，但主要集中在我國西南地區，像云、貴、川、桂等地區都有大面積的巖溶地層。它的形成過程是石灰巖(碳酸鈣)在略有酸性的水中發生溶解，當溫度升高，水分蒸發或者壓強降低，溶解有碳酸氫鈣的水會由于二氧化碳溶解度減小而逸出，使碳酸鈣沉淀下來，在漫長的地質年代中反復上述反應，就形成了地質和水文地質構造極為復雜的諸如石鐘乳、石筍、暗河及溶溝、溶槽等奇特的地貌景觀和地質構造。在這類地層中，往往還蘊藏著豐富的地下、地表水和不同類型的風化與殘積土。在這種地層上利用沖擊鉆施工橋梁的樁基礎時，常常會發生各種事故，主要有卡鉆、塌孔、偏斜孔、漏漿、斷樁等。由于溶洞處理的成敗關系到基礎施工質量、工期和成本，因此本文通過對鉆孔樁施工事故的簡要分析，提高人們在溶洞處理過程中的理性認識。

1 巖溶地區鉆孔樁施工中需要特別注意的幾個問題

1.1 施工準備

根據地質資料預測施工中可能出現的問題，制定施工方案，并向鉆機操作人員進行技術交底。樁孔附近要備足回填材料和挖掘機、鏟車、水泵等機械。

1.2 鉆孔

鉆機時泥漿要稍稠，現場泥漿池內盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時補漿。施工中要加強鉆孔地質檢查、復核，并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止不正常情況發生。根據地質柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、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。接近巖溶時主繩放長量控制為1 cm～2 cm，防止擊穿溶洞頂板時造成掉鉆、卡鉆現象發生。鉆穿溶洞頂板時一旦漏漿，及時投放粘土塊、片石并補水補漿，保持孔內水位高度。漏水嚴重時，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補漿補水，再重新沖擊鉆進，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，繼續鉆孔，直至設計深度。

1.3 加強對護壁泥漿質量的控制，有效地保證泥漿的護壁作用

巖溶地區的鉆孔樁施工，最容易發生的情況就是塌孔，其中因素之一便是泥漿的質量不好，因此，施工過程中制備泥漿時，除了考慮施工方便，就地取材外，還應從赫土的選用、泥漿配比的確定以及現場泥漿控制指標幾個方面綜合考慮。

1.4 灌注混凝土

灌注中導管提升時，要根據溶洞情況確定導管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發生。樁頂灌注標高應比設計標高超灌1m以上，灌注完成后觀察30m in左右，如果混凝土面沒有變化再拔出導管。

2 巖溶地區鉆孔樁沖擊成孔事故原因分析及處理和預防措施

2.1 卡鉆、掉鉆

卡鉆原因多為在基巖段成孔時錘因磨損未及時修補;沖進時因振動發生掉物、掉石;鋼絲繩沖放過多，致樁錘頂傾倒頂住孔壁;溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。處理方法常用:1)松緊法:即主繩放松與收緊依次循環，使鉆頭產生位移從原位提出;2)副繩法:將主繩放松后，用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使鉆錘產生松動，主繩重復松緊交替法;3)強提法:用吊機、千斤頂或鉆機副繩穿滑車組加力強行提升，但該法需注意提升力避免過大，致使主繩斷裂;4)爆破法:測準鉆頭被卡高度后，迅速將兩支乳化防水炸藥捆成一組，加配重用測繩放入鉆錘刃腳部位，然后將鉆機主繩繃緊并采用電雷管起爆，在爆炸時產生位移的瞬間提升鉆錘。

掉鉆常有以下幾種情況:鋼絲繩五金套疲勞造成;接頭卡松動(無安全卡);鉆頭斷裂;多次打空錘，鋼絲繩與鉆頭接處斷裂。掉鉆以預防為主，在成孔過程中經常檢查鉆頭、接頭卡及鋼絲繩的情況。掉鉆后先用吸泥法，將鉆頭四周的沉渣吸除，用打撈鉤打撈。在進尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質或空洞時，應控制進尺，防止進尺過快引起掉錘。

2.2 塌孔、縮孔

施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起泥漿突然大量漏失并造成塌孔埋鉆等。發生漏漿時要及時補漿補水，維持孔內水頭，并迅速堵漏。然后投入大量粘土塊、片石，利用鉆頭沖擊粘土塊和片石擠入溶洞及其裂縫中，堵住溶洞和巖溶裂隙，形成一個封閉的環形護壁。施工中還應注意:在擊穿洞頂之前，密切注意護筒內泥漿面的變化，一旦泥漿面下降，應迅速補水、補漿，然后根據溶洞的大小按 1∶1的比例回填粘土和片石至溶洞頂部以上 2m～5m，進行沖砸堵漏。漏漿現象全部消失后轉入正常鉆進，如此反復直至穿越溶洞。當溶洞內填充物為砂礫的，進入溶洞后也必須向孔內投入粘土、片石混合物(比例 1∶1)，沖砸固壁。回填粘土、片石混合物，有利固結砂礫，形成護壁，減少清孔時間。當溶洞內填充物為軟弱粘性土、淤泥時，進入溶洞后易縮孔。向孔內投入片石，沖砸固壁，可有效防止縮孔。

2.3 鉆孔偏斜

當施工中遇到溶洞分布不均或者裂隙比較破碎的地層時，有時會出現鉆孔偏斜，其原因主要是由于巖層中巖石結構不同，受到風化侵蝕的程度也不同，巖層軟硬不均，巖面傾斜，或者是一些不規則的空洞，造成沖擊鉆底部受力不均等，出現偏斜。

在鉆孔過程中遇到軟硬不均的地層時，會發現沖擊鋼絲繩有規律的向一側擺動，此時可向孔內傾斜的一側拋填片石，同時采用小沖程沖擊，直到沖擊鋼絲擺動幅度正常，垂直上下時，方可采用正常施工方法施工。若巖面傾斜坡度較陡，巖層較硬，糾偏不成功時，可采用水下爆破或利用地質鉆機密排鉆孔，然后再改為上述方法糾偏。

2.4 漏漿

漏漿是指孔內泥漿突然大量漏失的現象。漏漿產生的主要原因是鉆穿溶洞頂板遇無充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔內壓力，孔內水頭急劇下降，外部地下水滲透水壓過高而產生水壓力，引起孔壁坍塌，造成泥漿嚴重流失。

遇到漏漿時應立即提出鉆頭，向孔內補漿或補水，保持住孔內漿(水)面高度，如漿面仍不斷下降，應及時進行散拋填，將片石、粘土及水泥制成混合物，視漏漿程度反復拋填，每次應達到1m～3m，直到不漏漿為止。當漏漿太快，散填難以達到目的時，應采用集中拋填將粘土袋、袋裝水泥、片石等集中在短時間內大量填入。對于溶洞較發育地區，如拋填措施無效時，可采用全護筒跟進方法，并使其長度跟進至巖溶底部巖層。

2.5 斷樁

巖溶地區的樁基施工，灌注水下混凝土時，由于泥漿的質量問題引起溶洞位置處孔壁的縮頸或者水下混凝土擠穿孔壁流入溶洞，使導管端口脫離混凝土，造成斷樁。

預防斷樁的措施有:1)每次灌注時應備足砂石料及水泥，還應有相應的備用機械。2)施工過程嚴密監測混凝土面上升速度，要保證 2m的埋管深度，減少對下部混凝土的擾動。3)灌樁過程中導管應加大埋深，以防異常情況造成斷樁。4)灌樁完成后應靜待一定時間，及時觀測孔內泥漿流失變化情況，暫停拔管，發現異常要及時補充混凝土，避免短樁、廢樁。

3 結語

巖溶地區的鉆孔樁施工，情況千變萬化，不可預料因素太多，需具體問題具體分析，不同情況區別對待。不論出現哪種情況，都要求在鉆孔樁施工過程前，加強對地質資料的詳細分析和調查，出現事故后，要針對不同的巖溶地質特點，采取相應的措施和施工方法，順利地完成樁基施工。

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