高樁碼頭灌注樁巖溶處理技術

彭劍，劉芝剛

（廣州南華工程管理有限公司，廣東 廣州 510230）

1 工程概況

肇慶新港高樁碼頭位于肇慶市廣利鎮塘口村西側的西江北汊道左岸，地處三水盆地西側邊緣，為珠江三角洲外緣河岸沖積平原。上覆地層為第四紀覆蓋層，厚度相差較大；下伏基巖則為石灰巖，喀斯特地貌，基巖出露的高差異常大。以黃雜色為主的粉質黏土及粉土層出露，普遍混有碎石（以方解石為主），其含量上部較多，下部漸少而混粗礫砂增多。按標準貫入擊數屬硬塑狀態，而按性質劃分則為可塑狀態。個別鉆孔在-16.41～-21.61 m范圍內呈黑色流塑極軟狀淤泥物質，混有多量腐植質及油膩物質，屬軟塑狀態，此處疑為地下溶洞。

高樁碼頭平面為棧橋式布置，碼頭全長263.8 m，寬30 m，碼頭后方布設3座引橋與港區連接，3座棧橋寬為12 m。碼頭結構形式為高樁桁架結構，碼頭樁基礎采用φ1 200 mm和φ1 000 mm鉆孔灌注樁，引橋基礎采用φ800 mm鉆孔灌注樁。其中φ1 200 mm灌注樁80根約1 790 m，φ1 000 mm灌注樁 160根約4 240 m，φ800 mm灌注樁36根約843.4 m。

2 樁孔超前鉆溶洞分布

在肇慶新港碼頭灌注樁施工過程中，很難準確把握基巖內溶洞具體情況，根據地質勘探資料，對地下溶洞比較發育的樁位進行了超前鉆，超前鉆情況如表1。

施工過程中主要碰到以下幾種巖溶現象及由此引發的施工困難：

1）具有一定方向性的土洞；

2）基巖表面溶蝕現象明顯，多見不規則狀的石筍，溶蝕漏斗現象，巖石表面凹凸不平，成樁過程多出現高差變化較大等特點；

3）施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通

的裂隙，引起突然間大量泥漿漏失，并引發塌孔埋鉆等事故；

表1 樁孔超前鉆情況匯總表Table 1 Summary of advanced boreholedrilling conditions

4）巖石表面傾斜及溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞的情況，施工時易造成斜孔、卡錘，進尺困難等；

5）進尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質或空洞時，若不控制進尺，沖錘突然下落，極易引起掉錘或卡錘等事故，且因進尺過快，導致護壁質量差，易發生塌孔；

6）由于鉆機自身的局限性，易產生梅花孔以及因為機械故障（如鋼絲繩斷開等問題）引起掉錘等。

根據工程地質條件及溶洞的不同類型，從技術、經濟等方面經過比較，采用靜壓化學灌漿法、套內護筒法等施工技術分類處理溶洞，取得預期的效果。

3 溶洞處理方法

3.1 靜壓化學灌漿法

當溶洞內有填充物填滿，或有流砂，或當溶洞為空洞，或填充物不滿（水洞）并且深度在3 m以內時，在鉆孔樁施工前，應先進行預處理，采用靜壓化學灌漿法固結填充物和流砂，或用此方法填滿溶洞，在固結體達到一定強度以后再進行鉆孔施工。靜壓化學灌漿的關鍵在于漿材的配方和工藝。

1） 技術要求

溶洞預處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間并達到一定的強度（20 MPa以上），防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發生，保障成孔及水下混凝土澆筑等一系列施工工序的順利完成[1]。溶洞預處理施工，在鉆孔樁施工之前進行，與樁基施工的各工序一起形成流水作業。

由于溶洞埋藏較深，不能用爆破或填充混凝土等一般方法處理，有效的處理方法是灌漿法。而在眾多的灌漿法中，因溶洞的不規則性特點，決定了其處理的最有效和比較經濟的方法是靜壓化學灌漿法。因此，采用靜壓化學灌漿法，同時也可以通過兼用噴射灌漿法，促進填充物強度的加強。

2）主要施工機械設備

主要機械設備有：BW250型泥漿泵，BW150型泥漿泵，100型鉆機，泥漿攪拌機和貯漿槽，高壓灌漿管及配件。

3） 施工工藝

布孔：在超前鉆有溶洞的樁位四周均布4個灌漿孔；

鉆孔：孔徑80 mm，孔深要求達到最深溶洞的底部；

工藝：采用雙液灌漿系統進行全孔灌漿，要求少量多次、反復灌漿。

靜壓化學灌漿的加固特點是漿材可在幾秒或在幾十秒內瞬間凝固，可控制漿液灌注在一定范圍內且不流失，材料的利用率高，比較經濟[2]，漿材的結石率為100%。

漿液作用：

①對溶洞中的砂、礫等土體，漿液通過滲透作用板結砂和礫；

②對于溶洞中的稀土、亞黏土等土體，漿液通過劈裂、擠密作用加固土體；

③對于無填充物和半填充溶洞的空間，漿液通過充填作用填滿溶洞。

漿液在土體中的滲透擴散方向是往小主應力面方向，漿液固化后，小主應力面得到加固，而原次小主應力面變成小主應力面[3]。

這樣，通過對小主應力面的反復不斷的加固后，一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙，充填溶洞的空間，在樁體周圍形成了防水帷幕，防止流砂和保證護壁泥漿不流失；另一方面，提高了溶洞中土體的承載力和抗剪力形成擋土墻，防止坍孔[4]。

進一步明確村（社區）第一書記主要職責，下發第一書記任務清單。一是嚴格執行全脫產擔任第一書記工作的政策，派員單位及時做好工作交接，第一書記在下派期間不再承擔原單位的各項工作任務。二是正確處理好第一書記與支部書記的關系，二者應是相互依靠、相互幫襯、相互合作、內外結合的關系，第一書記在工作中充當好參謀和掌舵人的角色，支持支部書記的正常工作。三是鄉鎮黨委、政府不能將與第一書記職能職責無關的鄉鎮日常工作強加于第一書記，應確保第一書記工作有序進行。四是注重工作實績，減少各種重復性表格填報和資料收集，統籌精簡開會時間，真正讓第一書記有更多時間深入到群眾中開展工作。

3.2 套內護筒法

當溶洞為空洞，且深度在3 m以上的，擬用套內護筒法施工，即用內護筒穿過溶洞的施工工藝。

1）內護筒長度的確定

護筒長度L＝h+3 m（h為地質超前鉆確定的溶洞高度）。

2）內護筒內徑的確定

內護筒內徑要求分別小于φ80 cm、φ100 cm和φ120 cm，同時外徑應小于外護筒內徑5 cm，如果僅下一次內護筒（一層溶洞），內護筒內徑分別選用73 cm、93 cm、113 cm，壁厚為1 cm，則外徑分別為75 cm、95 cm、115 cm。

當遇到第二層溶洞時，第二層溶洞的內護筒（即第三次護筒）應分別選用70 cm、90 cm、110 cm內徑。

3.3 溶洞頂部鉆孔

根據超前鉆的資料，當鉆孔施工接近溶洞頂部時，提起鉆頭、鉆桿，移開鉆機（GP30），采用沖擊鉆機YKC30鉆孔，鉆孔鉆頭外徑分別為75 cm、95 cm、115 cm。

用沖擊鉆鉆孔時，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提升高度一般不超過50 cm。所有卡扣及鋼絲繩必須先經測試檢查，其它施工工藝及注意事項與常規相同。

3.4 內護筒的沉放方法

1） 當沖擊穿過溶洞頂部時，要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，如果沖錘不明顯受阻礙，則說明頂部已成孔，并且是圓滑垂直的。此時，用鋼絲繩活扣綁住內護管，用吊機（或鉆機自吊）把內護筒放入外護筒內至孔底。到孔底后，內護筒不會靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等），此時，GPS30鉆機重新就位。

2）護筒沉設利用GPS30鉆機進行，在鉆機的鉆桿上附加壓架，利用鉆機的鉆進壓力和鉆桿、鉆頭的重量，使內護筒隨鉆頭的鉆進而下沉，直到溶洞的底部。

3.5 內、外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理

1）在內護筒底部及頂部100 cm范圍內回填砂、碎石，中部回填中砂。

2） 用高壓噴射灌漿法對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結，固結強度要求達到30 MPa，其抗滲系數可達10-7m／s。灌漿處理后，即可重新鉆孔。

3）在內護筒頂部及底部100 cm范圍內回填小碎石素水泥混凝土，內護筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙目的。

4）對于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結空隙進行施工。目的是為了增加溶洞底部（同時有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強度，并且增加內、外護筒間的膠合力。

5）重新沖鉆，直至嵌入完整基巖。當符合設計及規范要求時，經監理工程師同意即可終孔，此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規相同。

4 結語

根據工程所在地的地質條件及溶洞的不同類型，從經濟技術等方面進行比較分析，采用靜壓化學灌漿法、套內護筒法等施工技術分類處理溶洞，處理方法有效可靠，各項技術指標均能滿足設計要求。

化學灌漿法對溶洞的預處理達到預期目的，有效防止了鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔現象，有效保證成孔及水下混凝土澆筑等工序的順利完成。

套內護筒法要求對施工過程包括從確定內護筒長度、內徑到沉放方法乃至內外護筒間空隙、內護筒與溶洞底部間空隙的處理等的各個環節，都需落實到位，才可順利成孔。

采用靜壓化學灌漿法、套內護筒法等施工技術分類處理溶洞，只要對施工全過程嚴格把好技術關，不僅可有效縮短施工工期，而且能達到工程質量與經濟效益的雙贏效果。

[1] 劉永利.樁基礎溶洞地基處理[J].黑龍江科技信息，2008（36）：357.LIUYong-li.Karst cavefoundation treatment of pilefoundation[J].Heilongjiang Scienceand Technology Information，2008（36）：357.

[2]李淑芳，趙巍.溶洞區混凝土灌注樁施工探討[J].工業設計，2012（2）：210.LI Shu-fang，ZHAO Wei.Discuss on cast-in-place concrete pile construction in karst cavearea[J].Design Ideas，2012（2）：210.

[3]吳堂林，楊俊池.廣和大橋主橋基礎溶洞處理[J].華東公路，2002（3）：14-16.WUTang-lin，YANGJun-chi.Karst cave treatment of main bridge foundation of Guanghe Bridge[J].East China Highway，2002（3）：14-16.

[4]梁釗.樁基施工在特殊地質情況下的處理方案[J].城市道橋與防洪，2007（8）：104-106.LIANG Zhao.Treatment schemes of pile foundation under special geological conditions[J].Urban Roads Bridges ＆ Flood Control，2007（8）：104-106.