談巖溶地區鉆孔樁施工技術

康宗明

(中鐵一局天津建設工程有限公司，天津 300250)

巖溶區域的橋梁基礎施工一直是困擾工程施工的一個技術難題。本次研究結合焦柳鐵路洛陽至張家界段電氣化改造工程LGSZ-1標段K783+482梅溪河特大橋的施工，了解和掌握其施工工藝。

1 工程概況

梅溪河特大橋位于湖北省松滋市，是洛陽至張家界電氣化改造工程中的重點控制工程。橋梁全長730.25 m，孔跨為:1×24 m+21×32 m預應力混凝土T梁。橋梁基礎均為鉆孔樁基礎，鉆孔樁樁長在8 m～67 m之間，共計112根。根據工程地質勘察資料，場地地層上部為粉質粘土～卵石～圓礫，稍密的圓礫混粘土和硬塑亞粘土;下部為白云質灰巖，巖面多呈傾斜狀，巖溶異常發育，填充、半填充溶洞及空溶洞異常密集，洞高1 m～23.4 m，洞頂距地面4.2 m～51.3 m，溶洞已被黃色流塑～軟塑粘性土和灰巖碎塊、角礫、礫砂充填，呈松散或極松散狀，個別溶洞上部為空洞。

2 巖溶地區鉆孔樁施工

2.1 鉆孔前溶洞預處理方法

為了防止巖溶地區鉆孔樁施工過程中保證成孔并順利澆筑水下混凝土至成樁，所以要對溶洞進行預處理，預處理的主要目的是對溶洞填充物進行固結和填充，并使之達到一定的強度(20 MPa以上)，以保證鉆孔樁施工過程中不出現泥漿流失、坍塌、孔偏斜等現象的發生，防止地表塌陷或產生沉降，并滿足樁基結構安全要求。

1)樁基施工前，使用地質鉆機對樁位進行探孔，初步探明巖溶的分布、溶洞孔壁特性、溶洞內充填類型以及是否漏水等情況，并根據掌握的地質資料合理選擇鉆孔樁施工所需鉆機類型。

2)對于封閉較小且洞內無填充物或半填充的溶洞，采取先填充碎石或干砂，然后注漿的方法;對于空洞較大，可采用填充粘土、片石;對于空間較大且無填充物的溶洞時，可采取直接灌砂、填土或者填碎石后再進行注漿固結，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。

3)注漿時可根據現場情況采用擠壓注漿機、雙液注漿泵或高壓注漿泵，漿液一般選用純水泥漿、水泥砂漿和雙液漿，注漿壓力控制在1.0 MPa左右，具體壓力值和注漿速度應根據漿液濃度、管道長度和孔洞空間大小進行試驗后確定。

壓漿施工時，壓漿設備應放置平穩，注漿管道的設置要盡量短、直并少拐彎，所有管道接頭要連接良好不漏氣，注漿管應盡量插入到注漿部位的底部，注漿時根據注漿量和壓力表反饋數據控制好提管速度，保證漿液滲透半徑。注漿暫停或結束后，應對注漿機械和管道進行必要的清洗。巖溶地段壓漿工藝流程圖見圖1。

圖1 巖溶地段壓漿工藝流程圖

壓漿孔根據墩臺、樁基和溶洞的位置合理進行布置，注漿用水泥一般采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥，純水泥的單液漿水灰比為0.8∶1～1∶1，為保證漿液不大量流失而使用雙液漿時，可根據水玻璃實際濃度和模數進行現場試驗后確定體積比，并根據管道長度和擴散半徑確定是否需要摻加緩凝劑。遇漏水嚴重或有暗河的溶洞，采取上述方法無效后，應使用鋼護筒直接跟進法施工。

4)注漿時，如遇單液漿或雙液漿進漿量很大，但壓力值不升高時，則可能是注入的漿液在大量流失，出現此種現象時，應首先對漿液的濃度和配合比進行調整，盡量縮短凝結時間，采取間歇式注漿或低壓力小泵量注漿方法，使漿液在孔洞裂隙中有一定的相對凝結時間，如此循環多次，直到滿足最小注漿量或注漿壓力時停止。

5)根據溶洞的類型和洞內充填物的不同，注漿產生的作用也不同，漿液對溶洞的加固是通過滲透板結、劈裂擠密、充填等方式完成固結的。漿液根據滲透擴散方向，通過對小主應力面反復不斷的滲透、擠密、充填固結，使樁基周圍逐步形成了一道堅實的屏障，提高了溶洞充填物的承載力和抗剪力，保證了鉆孔施工過程中不會產生漏水、流砂、漏漿、坍塌等現象發生。

2.2 鉆孔中溶洞的處理方法

由于基巖內均有單層和多層溶洞發育，根據多孔位的地質資料分析，溶洞的頂底板多呈傾斜狀，實際施工中也驗證了這一點。因此，在施工中應解決傾斜巖面的鉆進、溶洞頂板的突破、溶洞內空洞的填充和流塑狀填充物的固壁等幾個方面的問題。具體做法如下:

1)在孔位附近備有大量粘土、片石和適當數量的袋裝水泥，設置兩個容量較大的泥漿池，保證樁孔一旦出現漏漿，能及時補漿和回填樁孔。

2)鉆孔至距離溶洞頂1 m左右時，減小沖程，控制在1 m～1.5 m范圍內變化，通過短沖程快頻率沖擊的方法逐步將洞頂擊穿，防止因沖程過大而導致卡鉆。

3)在洞頂被擊穿時應安排專人負責觀察測量護筒內泥漿的變化，如果護筒內泥漿有減少現象，應及時提鉆并迅速補充泥漿，防止塌孔埋鉆。然后根據溶洞的大小回填粘土和片石混合料(比例按1∶1)，利用鉆機沖擊力量進行沖擠堵漏，當泥漿面穩定后方可正常施工。如此反復多次耐心操作，確保鉆機順利地穿越溶洞。

4)若已探明溶洞內填充物為軟弱粘性土或淤泥，可向孔內投入粘土和片石混合填充物，并用鉆機沖擠固壁。

5)鉆孔時遇到傾斜巖面時，應先用片石對孔內進行回填，回填高度為0.5 m～1 m，再重新施工，反復進行此操作，直至傾斜面水平。

6)在現場鉆孔樁施工中發現，大部分樁基塌孔均發生在覆蓋層，覆蓋層地質為卵石土或圓礫土，厚度大約6 m～10 m。為防止此類情況的發生，根據現場地質情況，在有些墩位上的樁基采用鋼護筒跟進的方法進行施工:先采用直徑1.5 m的鉆頭鉆孔至基巖，然后下沉1.5 m的鋼護筒至巖面上，再換回直徑1.25 m的鉆頭繼續鉆孔。

3 巖溶地區鉆孔樁施工常見問題處理和預防

3.1 偏、斜孔

由于地表回填不均勻，支撐不牢固等原因會造成鉆機整體偏斜，此時如果不及時糾偏，就會導致成孔后孔位偏斜不垂直，影響樁基受力效果。出現此種情況時，應先對孔壁進行詳細檢查，確?？妆诜€定后，再采取對地表承載物進行挖除換填或加大鉆機支撐面積等方法處理;如測量發現鉆機(孔樁)傾斜嚴重，孔壁支撐松散且隨時有可能坍塌時，應立即撤離人員和鉆機，并對孔樁進行片石或片石粘土混合物回填至原地面標高，放置一段時間后，重新測量定位進行鉆孔作業。偏、斜孔的預防措施:鉆機就位之前對松軟的地表土進行換填，加大地基承載力，并在鉆機就位時對支撐點進行加固加大處理，前期鉆進時采取套小鉆、短沖程方法，并加大孔樁檢查頻率，及時準確的做好檢查記錄，并在施工過程中加強對護樁位置準確性的測量工作。

3.2 卡鉆

卡鉆的形成主要原因是孔樁入巖后，鉆頭在通過上下巖層分、交界面時(特別是遇到溶洞時)，由于兩種巖層的風化程度和軟硬度不同，鉆機操作手沒能及時察覺地質變化，采取相應措施，從而造成了鉆頭卡巖。根據卡鉆的原因采取不同的處理方法。如果卡鉆是發生在鉆頭通過巖層交界處時，一般利用水下爆破的方法進行處理，利用爆破時產生的沖擊力，以達到對鉆頭和巖石進行松動的目的，直至鉆頭提出。由于提鉆操作不當導致鋼絲繩斷開造成的卡鉆，進行多次水下爆破后鉆頭仍舊不能提出時，只好采取回填片石粘土混合物至計算的高度后，換用大一號的鉆頭，重新定位鉆進，鉆進至原卡鉆高度時，再利用掛鉤進行撈鉆、提鉆。由于特殊原因鉆頭長時間不鉆進，泥漿不循環，孔內出現沉淀，從而導致鉆頭無法提升，這種現象應采取在孔樁內插入高壓水管進行泥漿置換的方法處理。

卡鉆的預防措施:鉆機就位鉆進前，做好充分的準備工作，鉆進過程中及時根據記錄實際地質情況并和已知地質資料進行對比，并根據需要隨時調整鉆進方法、沖程和提鉆高度，遇設備故障或其他特殊情況不能繼續鉆進時，及時將鉆頭提升至安全高度。

3.3 塌孔

在施工過程中孔壁失衡坍塌的現象統稱為塌孔，一般是由于施工中泥漿比重不合適，沒有控制好。塌孔預防措施:沖孔之前熟練掌握孔樁的地質資料及相關情況，施工過程中控制好泥漿比重，根據需要，在外力干擾比較嚴重的地方埋設加長鋼籠、鋼護筒。

4 結語

巖溶地區的鉆孔樁樁基施工的難點就是地質條件復雜，所以要事先掌握詳細準確的地質資料，最好每樁位有探孔的地質資料，做好充分的準備工作，正確選擇鉆機類型和施工工藝，做好預防措施。本橋樁基礎施工中，采用文中所述方法，根據不同的地質條件，采用合適的施工參數，通過嚴密的組織設計和管理，克服了卡鉆、掉鉆、埋鉆、偏孔、斜孔、塌孔、漏漿等現象，完善了施工工藝，保證了安全、優質、高效目標的順利實現。

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