巖溶地區鉆孔灌注樁施工技術

王曉東

摘 要：隨著巖溶地區開發高層和超高層建筑需求的增加，探索鉆孔灌注樁在巖溶地區的施工技術顯得尤為迫切和重要。文章通過總結多年來對巖溶地區鉆孔灌注樁的施工經驗，提出了施工過程中可能會遇到的各種問題，以及相應的處理措施，具有良好的借鑒和推廣價值。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；施工技術；巖溶地區

中圖分類號：U443.154 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0007-02

我國屬于巖溶較為發育地區，在基礎工程領域，巖溶屬于不良地質作用，不適宜在此區域建設高層及超高層建筑。然而，隨著城市發展對土地需求的增加，越來越多的巖溶區域開始進行高層和超高層建筑。

由于巖溶地區地質條件非常復雜，加上嵌巖樁樁端下“空洞”的存在，對工程樁的成樁控制提出了更高的要求。

而鉆孔灌注樁作為最常用的基礎工程，探索其在巖溶地區的施工技術，不但是破解復雜地質條件下施工難題的關鍵技術，同時也是增加巖溶地區土地利用效率的現實需求。

1 工程概況

某項目位于武漢江夏區，均為住宅樓及一層地下室。由3棟31層、4棟28層、1棟17層組成，8棟高層設計采用鉆（沖）孔灌注樁，樁徑為800～1 100 mm，以第⑤層灰巖為樁端持力層，樁端進入持力層深度≥500 mm。

根據設計要求，本工程±0.00=22.50 m，樁端進入持力層第⑤層中風化灰巖≥500 mm，灌注樁混凝土強度為C35。

單樁豎向承載力特征值為：2 660 kN（Φ800 mm）、4 100 kN（Φ1 000 mm）、5 000 kN（Φ1 100 mm）。

2 巖溶發育情況

2.1 探溶報告顯示巖溶發育情況

根據地質勘察報告，場區基底巖層分別為泥質灰巖、灰巖中風化，其中灰巖為可溶性巖。

發育有溶洞、溶溝、溶槽及溶蝕裂隙，巖溶隱伏于地下，是一種形態奇特、分布復雜的自然現象，宏觀上雖然有發育規律，但在某一具體場地其分布是不均勻的，形態也是不規則的，針對此不良地質作用，鉆孔樁施工前已進行施工超前孔勘察。

超前孔勘察559孔中發現溶洞91個，溶洞率16.28%，詳細情況詳見表1。

2.2 實際的巖溶發育情況

根據實際施工情況，發現整個場地溶洞發育數量遠遠大于探溶報告顯示溶洞數量及溶洞高度。

在已經施工的探溶報告顯示的無溶洞樁孔117根中，施工過程中發現大小溶洞24個（其中16個溶洞是在施工中發現）。因基巖面起伏較大，地質鉆探中鉆機直徑為90～110 mm，無法反映較大樁徑范圍內的地質情況，施工中發現較多實際的巖溶情況與地質鉆探顯露的溶洞發育及巖面高度情況不一致。

3 巖溶特點分析、施工難度及可能存在的問題

巖溶地區地質形態異常復雜，現有地勘手段無法完全摸清。從實際已完工程項目的施工經驗來看，巖溶地區成孔主要有五大難題。

3.1 成孔過程中漏水漏漿

由于溶洞的大小、分布、走向等地質資料不明確。在鉆進過程中，因漏漿導致孔內水頭迅速下降，發生塌孔、垮孔甚至埋鉆。

3.2 巖面高度與起伏較大甚至多層溶洞發育

孔內有石筍、溶溝或溶槽、大塊孤石、半邊洞等，巖面呈斜面、陡異形等復雜情況。鉆孔內斜面陡坎、石筍、溶溝等示意圖如圖1所示。

3.3 成孔事故多

成孔過程中出現塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、斜孔、彎孔等事故較普遍。

3.4 清孔難度大

當采用沖擊鉆機沖擊成孔工藝，怎樣清孔使沉渣厚度及泥漿性能同時符合規范要求，是非常關鍵的環節。有時灌漿符合規范要求時，由于泥漿比重降低、粘度下降，又重新發生滲漏、塌孔的事故。

3.5 混凝土灌注過程中超方或塌孔

由于溶洞大小、分布、走向不清，無法預估超方量。當溶洞高度過大，在混凝土壓力作用下，還易引起造壁充填物失穩坍塌造成斷樁。

施工過程中，為保證工程質量，施工中嵌巖深度均超過設計要求深度，致使工程進度緩慢；部分工程樁混凝土超灌方量較大，造成建設方項目投資成本增加；局部樁基混凝土澆灌過程中混凝土面突然下降，極容易發生斷樁，也存在較大的質量隱患。

4 不同工況下的巖溶處理措施

針對本工程情況，結合以往溶洞地區施工經驗，按照施工過程中可能發生的情況分別提出相應的溶洞處理措施。

4.1 無漏漿及塌孔狀況巖溶樁基施工方案

如果鉆進過程中，無漏漿、塌孔現場的樁孔，在達到設計要求孔深及持力層要求后，按照正常順序進行終孔、鋼筋籠安放、清孔及澆注混凝土。

4.2 漏漿及塌孔巖溶樁基的施工方案

當沖孔到溶洞位置時，一旦發現孔內泥漿液面下降，立即用大片石和泥包回填樁孔，并從儲漿池向孔內補漿，直到孔內泥漿面穩定后再繼續沖孔，溶洞位要反復回填2～3次，反復沖孔，以使黃泥、片石能封堵溶洞，防止漏漿。

若溶洞規模較大，可采用C15混凝土或水泥砂漿封堵（加速凝劑）。封堵向導管灌注混凝土到溶洞頂板以上1.0 m處，上部回填粘土并注入泥漿至孔內，待混凝土初凝后繼續鉆進。

在鉆進過程中，應注意下列事項：

①沖擊鉆頭操作要平穩，盡可能少碰撞孔壁。

②選用圓形鉆頭鉆進，沖程不得>600 mm，加大鉆頭重量，懸距不宜過大。

③遇裂隙漏失時，可投入粘土及片石，沖擊至原深度后，再邊投粘土邊沖擊，直至穿過裂隙。

④遇起伏不平的巖面和溶洞底板時，不可盲目采用大沖程穿過。需投入粘土石塊，將孔底填平，用鉆頭小沖程反復沖搗，慢慢穿過，待穿過該層后，逐漸增大沖程和沖擊頻率，形成一定深度的樁孔后，再進行正常的沖擊。

4.3 與超前孔資料巖面高度不一致的樁基施工方案

因超前孔勘察的局限性，施工中會大量出現實際施工巖面高度與超前孔資料顯示不一致情況。

遇此情況，應及時通知監理單位進行巖面確認；在達到持力層位時提前通知監理單位和勘察單位進行現場見證及驗槽；滿足持力層要求后立即報監理單位終孔并請監理單位及勘察單位簽字確認，并進行下一步工序。

4.4 超大溶洞的施工方案

根據探溶資料顯示，本場地內超過2 m的高溶洞有36個，最大溶洞為16.1 m。溶洞大多呈充填狀態，少數半充填，未充填，樁端置于溶洞頂板上，容易造成頂板坍塌，樁基失穩；樁端置于溶洞中，無端承力，不能滿足樁基設計承載力的要求。

對于溶洞超過3m的溶洞，如能成孔，則按照正常的沖擊工藝成孔；如成孔過程中出現明顯漏漿和坍塌現象時，則采取片石及粘土包方式進行沖擊形成人造孔壁；如果投入片石及粘土仍無效，則填充C15混凝土進行封堵，待初凝后再進行重新成孔，樁端穿過溶洞底板，全斷面進入完整基巖并達到設計的嵌巖深度。

為避免澆灌混凝土過程中出現混凝土過大的超方，在鋼筋籠安放過程中，將鋼護筒連帶鋼筋籠一并下至溶洞區域，形成強制護壁，及時進行澆注混凝土，鋼護筒留置孔內，不予回收。

4.5 混凝土澆筑過程的控制措施

樁基成孔后，應及時進行連續澆灌，避免成孔時間過長，造成孔壁坍塌等意外出現，形成質量事故。

澆灌前，應提前通知混凝土攪拌站，告知混凝土大致方量以及澆灌時間。

澆灌過程中密切注意混凝土面高度，嚴格控制導管埋置于混凝土面以下4～6 m，避免在混凝土壓力作用下，引起造壁充填物失穩坍塌混凝土面突然下降，造成斷樁。

澆注過程中如出現混凝土面急劇下降，則應重新將導管下至新鮮砼面，并連續灌注，直至澆注至設計樁頂標高并控制超灌高度≥800 mm。

澆注完成后1～2 h的初凝時間內，用測繩多次測量混凝土面高度。如發現砼面回落，及時記錄回落高度，待樁基開挖后，鑿至新鮮砼面并重新接樁至設計樁頂標高。

4.6 片區溶洞處理措施

本場地內溶洞存在片區性發育特點。針對此特點，施工采取推進式施工順序，對溶洞區域進行依次處理。

施工開始前仔細閱讀探溶報告資料，對溶洞發育情況對機臺進行詳細的技術交底，避免在施工過程中因沖擊力過大，發生掉鉆、卡鉆偏孔、彎孔等事故發生。

施工中注意觀察鉆孔內泥漿高度，發現漏漿應及時處理。認真做好鉆孔記錄，對異常情況，應及時通知當班技術人員處理。

如在混凝土灌注過程中出現較大超量時，需要將鉆機安排至其他區域，待相鄰已成樁孔樁身達到混凝土初凝后再進行施工，可有效控制樁身質量和減少混凝土超量。

因探溶勘察鉆孔直徑僅為90 mm，無法反映較大樁徑范圍內的地質情況；因此對已成孔鉆孔施工記錄資料應及時整理，為周邊鉆孔施工提供具有指導意義的資料。

4.7 技術保證措施

4.7.1 施工材料準備

針對探溶報告顯示巖溶發育較為密集和巖溶發育較大的樁孔區域，應提前備好片石和黃土包等造漿造壁材料。以備施工過程中發現溶洞較大、漏漿較多，巖面不平整影響樁垂直度等情形時使用。

4.7.2 施工技術準備

基樁穿越溶洞時的施工是巖溶地區樁基施工的難點與關鍵，基樁施工在穿越溶洞時要特別小心，事先應有詳細的施工組織設計和技術交底。

巖溶區域樁基施工開始前，應做好充分的技術準備。將探溶報告揭露情況與周邊鉆孔施工情況進行對比研判，提前制定相應的應急預案。

4.7.3 嚴格過程控制

嚴格施工中的過程控制，鉆探機臺操作人員要做好詳細的鉆探記錄，對鉆探層位的速度和漿液變化情況嚴密監視；技術人員應加強巡查，發現問題時及時通知監理等相關單位，采取正確的措施控制工程質量。

施工過程中應嚴格保證樁端進入持力層不小于設計要求，對于施工中出現與探溶報告不符，應及時通知監理以及地勘單位進行確認，確保工程樁設計滿足對持力層的要求。

5 結 語

溶巖發育較強區，地下溶洞極其復雜，雖有超前勘探，但也只能作為參考，因較多溶洞在鉆機沖孔過程中強大沖擊作用下，極易將附近的溶洞群等擊通，由小形溶洞或多層溶洞形成大型或特大型的溶洞。因此在鉆孔過程中只能低提慢進，全程隨時關注泥漿變化，并及時調整處理方案。同時，在同一樁位多層溶洞中，也可能采用不同的處理方案。

參考文獻：

[1] 陳飛，黃曉琴.巖溶地區鉆孔灌注樁施工技術[J].土工基礎，2009，（1）.

[2] 張建國，龐正方，姚宇.巖溶地區鉆孔灌注樁施工技術[J].江蘇交通工程，2003，（2）.