水利工程特殊地質鉆孔灌注樁施工處理實踐

　　作者簡介：曹青坡（1981—），男，河南省魯山縣水利局，助理工程師。
　　
　　摘 要：鉆孔灌注樁遇特殊地質狀況施工措施選擇是工程順利完成的關鍵，本文結合實際施工中的一些經驗，提出鉆孔灌注樁遇到孤石、斜巖面、地下裂隙和溶洞等特殊地質狀況有效的處置方案和措施。
　　關鍵詞：特殊地質鉆孔灌注樁處理實踐
　　中圖法分類號: TV5 文獻標識碼 ：A文章編號：1674-098X(2011)6(c)-0000-00
　　
　　鉆孔灌注樁作為一種地質適應性廣，施工措施簡便的樁基形式，越來越多的在水利、道橋、港工、建筑等行業的不同建構筑物工程中廣泛采用。由于我國地域廣闊，地質條件復雜、多變，工程結構和要求各異，這就會經常遇到樁在特殊地質條件的施工方案和措施問題，本文根據一些實際工程的處理實踐，對鉆孔灌注樁遇到孤石、斜巖面、地下裂隙和溶洞等特殊地質狀況是的處理措施作介紹，供同類工程借鑒參考。
　　
　　1特殊地質狀況下鉆孔灌注樁施工措施
　　1.1有埋藏孤石狀況
　　鉆孔至一定深度后，遇地下埋藏孤石的問題多有發生，施工中應針對孤石的埋深、孤石的大小不同采取相應的處理措施。凡遇鉆孔較淺遇孤石或淺層有拋石時一般可清除或一定深度的挖孔后正式開始鉆孔。在鉆至一定深度后遇小體積孤石時，石塊直徑不大于1/2孔狀況，首先結合地質勘察報告進行判別，若周圍地質有一定的強度時，可采用回旋鉆機直接進行破碎，但周圍地質為軟土層的話，由于回旋鉆機的鉆進速度很快，容易將孤石帶起，并圍繞鉆頭一起旋轉，隨之又會發生擴孔問題，這種情況下宜改為采用沖擊鉆成孔，利用沖擊鉆將孤石破碎后繼續成孔。
　　在深部遇到大塊徑的孤石時，石塊直徑大于1/2孔徑，應使用沖擊鉆成孔，這時也要先判斷鉆頭與孤石的接觸面情況，方法可以為：通過試探行的使鉆頭與塊石接觸，若接觸的瞬時吊鉆鋼絲繩偏移幅度，若有明顯偏移則是部分接觸，反之就是全接觸，前者可以在孔內回填片狀石塊，回填的數量以能滿足高于最高的鉆頭與孤石的接觸面為準，目的是讓片狀塊石填實非石接觸位置的普通土層，盡量使孔內四周的巖體性質均勻，減少沖擊鉆頭的傾斜和偏離，在沖擊破碎的過程中應結合經驗觀察，繼續補充片狀塊石的回填，直至順利突破孤石成孔。孤石巖性比較堅硬，可以在孔內澆注C30或以上的水下砼替代填片狀塊石，使孤石與水下砼結合，待砼達到強度后再繼續鉆進施工，也可以較好地克服此類孤石或探頭石難題。在全接觸塊石時則直接采用沖擊破碎法，有時遇大體積塊石易誤認為進入巖層，此時要會同設計、勘察單位進行嚴格的判定，確保鉆孔深度滿足樁力要求。
　　1.2嵌巖巖面斜度較大的狀況
　　嵌巖鉆孔灌注樁遇到持力層巖的巖面斜度較大的狀況成孔也有一定的難度，這種情況在河道或湖海邊緣，山體坡腳處較常見，施工的關鍵仍是選擇好鉆機的類型，并采取成孔的輔助措施。若采用回旋鉆機，當鉆頭遇到斜的巖面時，鉆頭會順著巖面的斜向偏移，不宜成孔，即便成孔，成孔垂直度一般也不能達到規范的要求。在某水閘閘墩基礎施工時，勘察顯示基巖巖面斜度與水平面達60度左右，起初用回旋鉆機成孔時鉆頭一遇到斜巖面就會偏向低側面，無法控制垂直成孔，后改為采用沖擊鉆成孔，直樁結合采用了遇孤石不全接觸的回填片狀塊石的措施，斜樁采用高壓旋噴灌注砼的措施（如圖1所示），均成功完成了鉆孔，成孔垂直度經測量也滿足規范的規定，在遇基巖巖面有斜度時，嵌巖鉆孔灌注樁在持力層巖內的嵌巖深度一定要滿足設計圖紙的要求，深度起算點必須以斜面的最低點計算，確保樁基滿足結構需要。
　　1.3樁基周邊有地下裂隙的狀況
　　地下裂隙的地質現象也比較多見，反應在影響鉆孔灌注樁成孔中多表現為鉆孔時孔內泥漿逐漸下降流失，有時會在附近的河道、坑渠或者低洼區域冒出來，這就顯示冒漿處于樁孔內有裂隙聯通，須采取措施封堵裂隙，已確保順利成孔及后續樁基砼的澆筑。通常我們采取回填碎石土、木鋸粉、水泥土等堵縫材料，裂隙大的，先填堵碎石土，用沖擊鉆沖擊，讓碎石土充分擠入裂隙縫內，再聯合投放木鋸粉和水泥土，以確保完全封堵縫隙。裂隙縫小的，表現為漏漿不明顯的，為保險起見，也可以投放少量的木鋸粉或水泥土用以加強。
　　1.4成孔遇地下溶洞的狀況
　　地下局部溶洞的地質狀況比較偶然，但處理的難度最大，這種問題一般在地質的斷層破碎帶、巖層含鈣質粉砂巖等條件下經久形成，溶洞形態有大有小，洞內多全空或注滿水、泥漿或軟弱雜質，在施工中也會遇到。
　　局部溶洞地質一般在地質勘察和設計階段都未被發現，另一跨河橋基施工中，一鉆孔灌注樁成孔中未預料遇見一溶洞，沖擊鉆鉆機鉆至泥面下20多米時，以近鉆頭位置為中心，周圍近8米范圍呈漏洞狀的突然向下坍塌，最深處下陷深度達6米，最后經研究現實就是遇到了全空溶洞地質，鉆機打穿洞體的一瞬間破壞了溶洞結構的穩定，上部土體瞬間坍塌。因為沒有發現有冒水現象說明洞內全空，這種狀況經研究采用了粘土充填的方式進行施工處理，將整個洞體填滿，間隔1個月后重新在原位成孔，此時溶洞內已被回填土填滿，經短時間的土體固結穩定后，基本可以滿足成孔的需要。這種處理措施在溶洞深度不大時一般對樁的設計承載力沒有影響，但若處在洞體深度較大，樁長范圍1/3以上均為自造回填土時，樁的施工處理方案須會同設計核算后確定，最終經樁基高應變承載力檢測后判定是否滿足使用。
　　溶洞地質在鉆機的配置上也要充分考慮，為防止溶洞內填充物坍塌埋設鉆頭，配置長鉆具鉆頭進行鉆孔；若巖面傾斜大，則用回轉鉆機，配置長鉆具鉆頭進行鉆孔，長鉆具和前導式鉆頭均起導向作用，防止偏位；若溶洞底板發育極不規則，有石筍、石柱、水泥包等物，則用沖擊鉆沖擊成孔；若較大的半過溶洞，則用回轉鉆機，采用長鉆具導向鉆頭鉆進。
　　溶洞地質還有區域內連片出現的規律，曾經歷過的一個水工橋基建設中，遇到了溶洞地質大小不一、上下前后連片出現的狀況，仍是在鉆孔過程中臨時發現，樁采用沖擊鉆成孔，打到地面下30米左右進入巖層，繼續進尺2米，又打穿上層巖面進入碎石層，鉆渣渣樣不一，還有黑色煤灰質雜物，當繼續下鉆到40余米是再次遇到下層巖層，繼續下鉆約1米，孔內水頭驟降5米多，在此種情況下，立即補充泥漿，并向孔內大量投放粘土。這種狀況后經判別就屬于樁位處有上下連通的溶洞，上面的溶洞內有被雜物充填，下溶洞全空。根據后期專題進行補充勘察結果顯示，該工程區域不同深度不同大小的有連片溶洞體存在，但全空狀況的洞體不多且均體積較小，針對這類全空的溶洞，采取了幾個有效的解決對策，增加剛護筒深度和護筒口的高度，結合回填碎石土、粘土和水泥土措施，隨時加大水泥漿灌入量保持孔內水頭高度，遇急速失水時，快速提升鉆頭，避免埋鉆，待補充泥漿使孔內穩定后，檢查孔壁狀況再繼續施工，采用以上措施最終也成功解決了樁基問題，完成樁經檢測滿足設計要求。這種溶洞工況另一個需要解決的問題就是澆筑樁身砼時的技術處理，因為溶洞與樁孔連通，溶洞內被泥漿充填，若按常規的砼灌注方案灌注混凝土，則樁身灌注的混凝土先要大量流入溶洞體內，造成大體積的砼流失，或者會到溶洞位置時一定高度時混凝土突然分流造成斷樁，就此問題比較可行的解決方案是，根據探測明確的溶洞洞體位置，在空洞部位的鋼筋籠外部包裹一層鋼絲網，鋼絲網上、下各富余2.0m左右，用于避免混凝土在溶洞位置的大量外流，經最終驗證，該處理方案效果良好，樁基質量經檢測合格，有效控制了該樁的混凝土損失。
　　
　　3結語
　　鉆孔灌注樁基于其多方面的優點，在工程中會更廣泛的作為深基礎類型，以上總結的幾個特殊地質狀況下鉆孔樁的施工成孔控制方案和措施，都是根據實際施工經驗總結而來，供同行在遇到施工問題時借鑒，但同樣在施工中又總會同時發生以上范圍內的未知現象，這就需要靈活取舍確保順利完成施工。除了這里探討的特殊地質狀況下鉆孔灌注樁的處理實踐，另外鉆孔樁成孔混凝土澆注等施工中也常會因施工工藝、地質條件、操作不當、機械故障等原因而導致坍孔、埋鉆、掉鉆、串孔、斷樁等事故發生，這類問題的有效處理措施需要設計、施工、科研等單位不斷的研究改進，為鉆孔灌注樁在工程中的應用拓展更廣闊的空間。
　　
　　參考文獻
　　[1] 徐維鈞.樁基施工手冊.上海.人民交通出版社.2007.
　　[2] JTJ248-2001《港口工程灌注樁設計與施工規程》.