巖溶地區的沖孔灌注樁施工技術探討

鄭達勇

(福州市一建建設股份有限公司，福建福州 350011)

巖溶地區地質情況、水文構造比較復雜，進行工程施工時必須因地制宜，充分考慮好每一個可能影響施工的因素。沖孔灌注樁是利用沖錘的沖擊能量將土層或巖石打碎，利用泥漿循環出渣達到進尺成孔的目的。沖孔灌注樁承載力較強，具有較好的穩定性，常用在地質復雜的樁基礎施工中。但經過沖孔樁反復沖擊后，容易增大孔徑，因此要根據工程實際情況，采用適宜的方法進行施工，保證工程質量的同時能夠取得良好的經濟效益。

1 沖孔灌注樁施工

沖孔灌注樁的孔直徑一般可達到550 mm～2 500 mm，最大直徑2 500 mm，鉆孔深度最大可以達到100 m，廣泛應用在樁基施工中。適用填土層、粉土層、砂土層、碎石土層，以及本文提到的巖溶土層。沖孔灌注樁施工在每種土層施工通常都需要這樣的過程:平整施工場地→制備泥漿(備足)→埋設護筒→搭建施工作業平臺→施工設備安裝→定位機器→沖孔施工→清孔→檢查樁孔質量→向孔中放置鋼筋籠→澆筑混凝土→抬出護筒→檢查整個樁孔的質量。

2 工程實例

2.1 工程簡介

1)簡析:龍巖地區的巖溶地貌海拔在300 m～900 m之間，不光有類峰林、峰丘、溶斗等還有長達數百米的喀斯特地下河。該工程施工地點地形具有典型的巖溶地貌，溶蝕現象主要分布于呈中風化狀態的破碎灰巖⑥41，薄層狀～中薄層狀構造，礦物成分以方解石為主。工程設計為33層(局部為天然地基的2層社區用房)，上部為框剪結構，地下室為1層～2層的大型小區住宅樓。工程要求樁端進入中風化輝綠巖⑥1或中風化灰巖⑥4，或破碎灰巖⑥41(應穿過溶洞)的深度500 mm，樁徑800 mm～1 600 mm，樁徑1 000 mm單樁豎向承載力特征值為9 990 kN，設計要求樁孔底部的沉渣厚度不能高于75 mm。

2)施工現場巖溶發育情況:施工現場屬于峰林巖溶地貌，巖溶發育狀況比較嚴重。現場地形總體呈東低西高之勢，部分地段巖面起伏比較大。施工現場巖溶發育情況如表1所示。

表1 施工現場巖溶發育情況

2.2 工程現場特點

施工現場的溶洞形態豐富多樣，附近溶溝和洼地分布較廣，給工程施工帶來比較大的困難。筆者根據實際現場施工，總結出沖孔灌注樁施工具有以下特點:1)施工工地的可溶性巖石多為白云質灰巖，這類巖石的特點是強度較高，給孔樁形成帶來較大困難。如果直接采用較大沖擊力進行鉆孔，很容易將溶層擊斷，后續的混凝土澆灌工作會很麻煩。2)施工現場巖溶比較發達，在鉆孔過程中容易出現漏水或漏漿現象，如果不及時補漿，會導致整個樁孔塌陷，嚴重時會危及到現場施工人員的人身安全。3)施工現場地下水豐富，鉆孔時容易大量涌出，致使樁孔底部的沉渣很難控制，給沖孔灌注樁施工以及混凝土澆筑工作帶來很大困難。4)現場的溶洞多在基巖頂部發育成型，若勘探工作不詳細，很有可能有許多溶洞沒有被發現。一旦溶洞頂部的厚度不深，則樁孔施工就會存在潛在的安全隱患。

2.3 沖孔灌注樁施工質量控制措施

1)施工前期質量控制:要想充分保障沖孔灌注樁的施工質量，施工前期的工作不容忽視。

a.廣泛收集資料，謹慎施工方案。在施工進行前，要在施工現場收集鉆探資料。要采集地下水和巖石進行試驗分析，充分掌握地下溶洞的形態。本工程綜合施工現場的現狀以及施工單位人員的技術水平制定施工方案，決定主要采用沖擊鉆進行灌注樁的施工，同時結合回轉鉆施工工藝。利用沖擊鉆沖擊力大、穿透力強的特點，將其視為主要動力，防止混凝土漏漿。鉆進為輔助施工，兩者互相結合，在應付突發事件上能收到良好的效果。b.試樁。根據施工現場實際情況和沖孔灌注樁施工要求，沖擊鉆在施工前要進行試樁。保證每個技術人員和施工人員熟悉樁位的地質情況和地下巖洞的整體狀態，便于在施工過程出現問題時及時進行解決和處理。c.備足填孔泥漿。施工前要在樁孔附近盡可能多的儲備具有高塑性的粘土泥漿，可在泥漿中加入適量的純堿，防止泥漿出現沉淀。同時注意泥漿的粘稠度要控制好，泥漿過稀對孔壁會造成一定影響，也不利于排放沉渣。而泥漿過于粘稠則會影響鉆孔的速度，不利于工程進度的開展。用來填孔的泥漿比重要控制得當，使得其發揮保護孔壁的作用。d.制定施工安全對策。在沖孔灌注樁施工之前就要成立專門的安全小組，以便全面的對施工過程中可能出現的問題及時進行處理。在備足泥漿的同時，也要準備黃土、水泥等材料，安排技術人員實時監控樁孔中的物質的變化情況，并做好記錄。一旦遇到溶洞，及時組織施工人員向樁孔中填補泥漿，避免樁孔塌陷，保障施工作業人員的安全，同時也保證施工質量。

2)樁孔施工的質量控制措施。

巖溶地區的沖孔灌注樁施工避免不了會出現偏孔問題，以下是筆者總結的幾點防止偏孔的措施:a.鉆機穿越溶洞上方巖層:本工程巖溶地貌發達，溶洞頂部的巖層排列不一，強度也不盡一致，那么在沖孔灌注樁施工時極易造成鉆頭卡住或偏孔等問題。因此工程施工時，施工人員將鉆機鉆至溶洞頂端0.5 m上下時要調小沖擊鉆沖程，防止偏孔或卡鉆。如出現偏孔現象，可在溶洞層上方澆筑素混凝土，24 h后再重新進行沖孔。考慮到本次沖孔灌注工程溶洞上方的巖層主要是卵石層，一旦出現溶洞漏漿，極易發生塌孔。因此在沖孔之前施工人員在樁孔中埋設鋼護筒，目的是保護卵石層不發生塌陷，避免出現整個孔的坍塌。另外施工人員時刻觀察樁孔中的水位變化以及泥漿的粘稠度情況，當發現泥漿的顏色和粘稠度都發生變化時，說明溶洞頂端已經成功被擊穿。b.鉆機穿過溶洞的施工工藝:溶洞頂端巖石被擊穿后，發現并無偏孔現象即表示已經進入溶洞內部。這個時候要根據溶洞的大小和填充物分布情況做出相應的措施進行下一步工作的處理，通常會有兩種情況:溶洞體積較小:一般洞高小于1 m的小型溶洞，洞內如果有填充物但裂隙不發達時，可加大泥漿的比重，按照正常情況下孔樁的施工方法進行。如果洞內無填充物，鉆機穿孔內水頭出現突然下降現象，則立即采取人工填充，填充物主要采用塊石和黃土進行回填，直到漏漿現象停止再重新進行沖孔。溶洞體積較大:巖溶地區地形復雜多變，當然要考慮到施工現場會有較大溶洞的分布。漏漿現象常出現在這種體積較大的溶洞中，漏漿速度快且量大，如果不及時處理會出現坍塌，嚴重時地面甚至出現整體塌陷。針對這種體積較大的溶洞，可先鉆進至溶洞底板，然后采用片石、礫石混合物回填溶洞，混合物回填高度每次以1 m～2 m為宜。每次回填后立即用小沖程擠壓，反復多次，直到整個溶洞都被填滿后再進行下一步的工作。如果施工過程中回填物流失嚴重，可采用向溶洞頂端0.5 m左右的位置向樁孔中灌入C20細石水下混凝土或整包水泥填孔，一次幾十包下去，等到混凝土或水泥達到一定強度后再繼續鉆進工作，時間宜控制在24 h左右。注意這個過程應該增加粘土數量，同時提高泥漿的比重(1.30 g/cm3)。

3)鉆機穿過溶洞底部的施工工藝。

在鉆機穿過溶洞后，繼續鉆進發現速度明顯比在溶洞內進行的慢，且纜繩擺動幅度比較大，表示鉆機已達到溶洞底部。通常溶洞底部的巖石呈臺階狀分布，形態往往因溶蝕程度不同出現傾斜。因此，鉆機穿過溶洞底部時非常容易造成偏孔現象。可在鉆機到達溶洞底部時，將鉆機調整為小沖程進行鉆進。施工人員配合隨時檢查樁孔位置。如果發現偏孔現象，要將鉆頭提起，向孔內拋入片石。回填片石的高度以偏孔位置為標準，反復多次，直到完全將偏孔的位置糾正為止。

4)防止樁孔底部沉渣過多的施工措施。

按照以上施工工藝進行施工后，樁孔鉆成后要及時采取安全可靠的清孔措施防止樁孔底部沉渣超標。施工措施為采用泥漿泵壓漿正循環方法將樁孔底部的沉渣及時排出，最好一次性將其清理干凈。或采用專門的清孔設備對樁孔進行清理，時間控制在15 min左右。放置2 h～3 h后再進行一次清孔。在鋼筋籠下到樁孔后、澆筑混凝土前要第二次清孔，如此才能滿足施工設計和工程質量要求。

3 結語

工程進行中，大量的樁孔都在施工中碰到了多層巖洞。在采用以上敘述的施工工藝后，沖擊鉆成功的穿越了多層巖洞，施工進展非常順利，為整個工程施工進度控制節省了很多時間。經過檢驗，除個別樁孔底部略有沉渣，其余大多數樁孔都滿足施工設計的要求。本工程用時短、給施工單位帶來了良好的經濟效益，值得深入推廣。

［1］林遠義.巖溶地區鉆孔灌注樁施工技術探討［J］.學術理論，2011(4):59-60.

［2］鐘 華.巖溶地區的沖孔樁灌注樁施工技術探討［J］.公路與管理，2012(17):11-13.

［3］陳如意.巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工質量控制［J］.路基工程，2012(8):35-36.

［4］盧春名，劉寶臣，向志坤.巖溶地區沖孔灌注樁施工技術措施初探［J］.露天采礦技術，2012(1):81-82.

［5］李世忠.鉆探工藝學(上冊)［M］.北京:地質出版社，2010.