巖溶地質鉆孔灌注樁施工探討

石城祥

（貴州建工集團有限公司，貴州 貴陽 550002）

0 引言

巖溶地貌在我國分布面積廣，其地質及水文地質構造極為復雜，形成了許多諸如石林、石筍、鐘乳石、溶洞、暗河、懸泉、瀑布以及隱藏于地層中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等奇特的地貌景觀和地質構造。在這些地區進行道路建設常常需要架設橋梁跨越溝谷，當橋梁采用鉆孔灌注樁基礎時，需要在巖溶地層中成孔，本文將就該技術加以探討。

1 工程概況

富源南路設計Ⅱ標段，樁號為K2＋330～K4＋750。路線途徑擺郎村，上跨谷南線、貴陽油庫鐵路、龍南線，下穿至牛郎關立交南側，道路路線全長約為2 420m。

道路沿線有立交橋一座，為擺郎立交。立交范圍內跨線橋4座，分別為NW匝道橋、A匝的道橋、SW匝道橋、WS匝道橋。主線跨線橋4座，分別為主線上跨擺郎立交A匝道橋、主線上跨谷南線橋、主線上跨水塘橋、主線上跨龍南線橋。此外還有人行天橋2座，梯道橋4座。主線及匝道橋中共有6處橋梁跨越鐵路。圖1為富源南路設計II標段橋梁示意圖。

圖1 富源南路設計Ⅱ標段橋梁示意圖

2 巖溶地質鉆孔灌漿樁施工技術

2.1 鉆孔施工準備

根據地質資料預測施工中可能出現的問題，制訂鉆孔施工方案，并向鉆機操作人員進行技術交底。備足粘土塊、片石和水泥等材料。鉆孔施工前，測設墩臺中心線，按設計圖紙正確測定樁孔中心線，并設置護樁。

2.2 埋設護筒

護筒內徑比樁徑大200～400mm，采用5mm厚鋼板卷制而成。護筒中心豎直線應與樁中心線重合，除設計另有規定外，平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%。旱地、筑島處護筒采用挖坑埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實。護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應滿足孔內泥漿面高度的要求，在旱地或筑島時還應高出施工地面0.5m。護筒埋置深度應根據設計要求或樁位的水文地質情況確定，一般情況埋置深度為2～4m，特殊情況應加深以保證鉆孔和灌注砼的順利進行。護筒連接處要求筒內無突出物，應耐拉、耐壓，不漏水，不變形。

2.3 鉆孔施工

鉆機就位時用方木墊平，將鉆頭中心線對準樁孔中心。沖擊鉆孔一般采用鉆頭沖擊造漿。沖擊造漿時，在護筒內投入優質粘土塊和不大于150mm片石并注水，用鉆頭把粘土沖擊成粘稠狀泥漿，存放在泥漿池內備用。取樣測試泥漿各項指標，泥漿的性能指標應滿足表1要求。

表1 泥漿的性能指標

開孔時用小沖程鉆孔，低錘輕打，確保鉆孔開孔圓順，防止坍孔。鉆進至護筒底2～3m后加大沖程，主繩放長量為3～5cm。同時加強鉆孔地質檢查、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。

2.4 換漿、清碴

隨著孔內鉆碴增多，泥漿變得粘稠，粘滯性逐漸增大，鉆孔速度逐漸下降，必須進行換漿清抽碴。清碴可采用抽碴法、換漿法進行，一般情況下每鉆進0.6～0.8m清碴一次，向孔內壓入新鮮泥漿，同時將孔內粘稠泥漿置換出來。樁孔鉆至設計標高后，及時請監理工程師和設計單位對孔深、孔徑、孔的傾斜及孔位偏差進行實測檢查、簽證，合格后進行清孔。鉆孔深度達到設計標高后，應對孔深、孔徑進行檢查，符合有關規定后方可清孔。在吊入鋼筋骨架后，灌注水下砼之前，應再次檢查孔內泥漿性能指標和孔底沉淀厚度，如超過規定，應進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下砼。清孔的注意事項有：a）清孔必須采用砂石泵進行反循環抽渣；b）在清孔排渣時，必須注意保持孔內水頭，防止塌孔；c）清孔后應從孔中提出泥漿試樣，進行性能指標試驗，試驗結果應符合有關規定；d）不得用加深鉆孔深度的方式代替清孔。

2.5 吊放鋼筋籠

鋼筋籠在鋼筋加工廠制作，鋼筋籠較長時可分段加工、制作，然后分段運輸到現場吊裝、接長。在地下水或地表水具有腐蝕性的地方，鋼筋要按設計要求進行防腐處理。鋼筋籠制作完成后，運到現場，利用鉆架或汽車吊及時吊放鋼筋籠，并按規范要求進行焊接接長。

2.6 安裝導管

導管用φ300mm無縫鋼管制作，每節長2.0～5.0m，配1～2節長0.5～1.5m短管，絲扣連接。使用前對導管進行水密、承壓和接頭抗拉試驗，保證導管不漏水。導管安裝后，其底部距孔底留250～400mm的空間。砼澆筑支架用型鋼制作，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置砼漏斗。接著進行第二次清孔。

2.7 灌注混凝土

混凝土施工前編制鉆孔灌注樁混凝土施工細則，嚴格按規范操作，確?；炷临|量滿足強度和耐久性要求?；炷猎诎韬险静捎米詣佑嬃康膹娭剖桨韬蠙C拌合，原材料檢驗合格?；炷敛捎脭嚢柽\輸車運輸，防止運輸途中出現離析、造成塌落度損失。樁基水下混凝土采用導管法灌注施工。灌注開始后，應連續地進行，嚴禁中途停灌。當混凝土面升到鋼筋籠下端時，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，應盡量減緩混凝土灌注速度，減小混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力。導管提升時，要保持位置居中，根據導管埋置深度確定提升高度，提升后導管埋升不得小于1m。樁頂灌注標高應比設計標高超灌0.5m以上。施工用的鋼護筒，在灌注結束后，混凝土初凝前拔出。

3 鉆孔過程中出現溶洞的處理方法

3.1 片石回填

對正常的成孔施工方法進行利用，一旦鉆穿溶洞漏漿，就將片石和黃土進行反復的投入，對鉆頭沖擊進行利用，將片石和黃土擠入巖溶裂縫和溶洞中，還可以加入一些鋸末、燒堿和水泥等物質，以此增大孔壁的自穩能力。

3.1.1 摻加比例

為了對片石進行有效利用，應將粘土和片石的比例設置為7∶3，參加比例為每米2包，摻加鋸末時，摻加比例為粘土的10%。

3.1.2 摻加方法

片石采用強度≥30MPa的花崗巖或石灰巖，石塊粒徑最好為15～50cm。摻加粘土時采用水泥袋包裝后投放會取得更好的效果。水泥投放方法以整袋投放為佳。

摻加方法為：片石、粘土袋和水泥或鋸末（如果摻加）分層間隔摻加，回填高度為溶洞頂板以上1m處。

3.1.3 施工注意事項

對轉機的工作情況、護筒內水位的變化以及周圍地表沉降等進行密切的注意和觀察，對不正常的情況進行阻止，一旦出現漏漿現象，就立刻進行處理。

以地質柱狀圖為依據，接近溶洞時要勤于檢查和觀察，以手握沖擊主繩的手感為依據，并且以抽樣的巖樣和鉆頭沖擊巖層的響聲為依據來對是否接近巖溶地層進行判斷。

3.2 素混凝土回填

采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時或遇到傾斜巖面時填入低標號混凝土，間隔一定時間后采用沖擊鉆沖擊成孔。

3.2.1 混凝土標號及配合比

混凝土標號通常采用C20貧混凝土，為盡快提高混凝土強度，節約施工時間，應在混凝土中摻加一定的早強劑，提高貧混凝土的早期強度。

3.2.2 摻加方法

對于傾斜巖面，為校正孔位，回填貧混凝土應與傾斜巖面頂面平齊，對于溶洞處，回填頂面高于溶洞頂板50cm。

3.2.3 施工注意事項

回填48h后，回填混凝土強度達到70%時方可重新開鉆。

4 坍孔的處理措施

4.1 坍孔原因

坍孔原因主要有土質松散，泥漿護壁不良，遇有溶洞、裂縫，護筒內水位過高，鉆進速度過快，空鉆時間過長，成孔后灌注時間過長等。

4.2 預防措施

為了預防坍孔原因，須嚴格根據設計要求及樁位的水文地質情況選擇適當的鉆進方法，若地下水位不明、不穩時，則應先做試樁。根據鉆孔的工程地質情況、空位、鉆機性能、泥漿材料等選擇合適的泥漿，在鉆進過程中增加取樣次數，時刻判明地質及泥漿護壁情況，并做好記錄。成孔后，待灌時間一般不大于3h。吊裝及焊接的過程中要對準孔位并盡量縮短時間，在灌注過程中保持施工質量的情況下，盡量縮短灌注時間。

4.3 處理方案

一旦發生坍孔，應認真分析原因和查明位置，然后應立即采取相應措施。坍孔不嚴重時，可回填片石或土到坍孔位以上，采取改善泥漿性能，加高水頭，深埋護筒等措施，繼續鉆進。在坍孔較嚴重時，則應將鉆孔全部回填，待回填穩定后方可重鉆。

5 結語

從上述研究可知，巖溶地區的鉆孔灌注樁施工之所以比較困難，主要是因為其地質條件比較復雜，而且在施工過程中有很多未知因素。因此，在前期勘測時，首先要掌握溶洞情況。以不同溶洞的發育情況為依據，選擇不同的施工方法。鑒于溶洞鉆孔樁施工事故頻繁發生，對可能發生的問題合理預測和有效控制可以將損失降到最小。另外，擁有富有經驗、熟練的操作人員以及進行嚴密的施工組織與管理也是施工成敗的關鍵。

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