淺談沖擊鉆成孔在溶洞區常見問題及處理方法

于國峰

【摘要】以某特大橋溶洞區樁基鉆孔樁施工為例，淺談溶洞區鉆孔樁施工所出現的問題及處理方法。

【關鍵詞】沖擊成孔 常見問題 處理方法

1、引言

某特大橋根據設計圖紙及補充地質勘探資料，在該橋15號、16號、17號墩樁位處存在溶洞，其中最大溶洞的高寬均約為27米。本文結合溶洞區鉆孔樁施工淺談施工過程中出現的問題及處理方法。

溶洞區樁基鉆孔施工時，因地質情況較為復雜，設計圖紙也不可能精確標出溶洞所在位置及大小，可能出現的問題預見性不強，因此，只有在施工過程中發現和記錄，對可能出現的問題做到早預防、早發現、快解決。下面就溶洞區鉆孔樁施工所出現的問題及處理方法進行闡述：

2、溶洞區沖擊鉆成孔灌注樁的施工難點

巖溶地區地質形態異常復雜，現有地勘手段無法完全摸清。從實際現場的施工情況來看，巖溶地區成孔有以下幾大難關。

2.1成孔過程中漏水、漏漿 由于溶洞的大小、分布、走向等地質資料反映不可能十分準確，施工過程中往往出現一些意外情況，在鉆進過程中因突然漏水、漏漿導致孔內水頭迅速下降，導致護筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降等重大安全事故。

2.2成孔事故多。由于巖溶地區地質構造復雜，在施工過程中可能會遇到大溶洞、多層溶洞等復雜情況，在成孔過程中塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、鉆孔偏斜、移位、彎孔等事故較為普遍。

2.3孔內涌砂。當巖面傾斜較大，加之因溶蝕產生溶槽、溶溝或有大塊孤石等情況，鋼護筒沒有完全著巖，在成孔時，由于沖擊錘的上下起落引起孔內水位波動，會發生孔壁砂向孔內涌流的情況。

2.4清孔難度大。當采用沖擊鉆機沖擊成孔工藝，特別是大直徑樁成孔后，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時符臺規范要求，是非常關鍵的環節。有時換漿達到規范要求時，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會重新發生滲漏、塌孔事故。

2.5混凝土灌注難度大。由于樁超長，混凝土方量大、灌注時間長，所以樁身混凝土質量控制難度很大。而且通過溶洞段時，還易發生混凝土壓力過大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或斷樁。所以必須精確計算、精心組織，控制好混凝土坍落度與灌注速度。

3、鉆孔中的問題及相應處理措施

3.1 鉆進中漏漿

在樁基鉆進過程中，如果孔內泥漿面突然下降，且孔口冒細密水泡，這時可判斷鉆錘已到達溶洞位置。

處理方法：

當鉆錘達到溶洞位置后，立即提出鉆錘，并向孔內回填片石、水泥和粘土（經驗值：片石（m3）：水泥（t）：粘土（m3）=1：0.02：1）至溶洞頂以上1米左右，待回填物沉積密實后再重新鉆進。在鉆進過程中，需不斷提錘、落錘，通過反復沖擊擠壓填充物，使其在溶洞內形成錐形圍護結構墻，從而保證孔內泥漿高度，確保沖鉆順利進行。

需要注意的是，在沖擊鉆進時機手要隨進尺快慢及時準確得放主鋼絲繩，使鋼絲繩在每次沖擊過程中始終處于拉緊狀態，既不少放，也不多放。放少了鉆頭落不到孔底，打空錘，不僅無法獲得進尺，反而可能造成鋼絲繩拉斷、掉錘。放多了，可能造成卡鉆或孔位偏斜，破壞已形成的圍護結構墻。因此，在鉆孔過程中應在鋼絲繩上作長度標記，以更好的掌握和控制其下放長度。

3.2 鉆進中偏孔

在鉆孔過程中遇到溶洞內突出的溶巖或斜巖，或是遇到軟硬不一的巖石時，都有可能造成偏孔，若不及時處理，將會造成樁的垂直度不夠，鋼筋籠難以下放。

處理方法：

提出鉆錘，在偏斜處回填片石和粘土，待沉積穩定使鉆孔面形成一個平臺后再吊入鉆錘，轉入正常沖鉆。

3.3 鉆孔中卡鉆

由于溶洞的不規則性和溶洞內地質情況的復雜性，在鉆進的過程中若遇到較突出的孤石時，或溶洞內有可能存在半巖半虛的情況（即樁位一半是巖石，一半懸空或為填充物），或經過巖層分界面時相鄰巖層強度差別較大、操作中未及時根據地質情況調整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現象。針對發生“卡鉆”的原因采取相應的方法處理。

遇到卡鉆時，應仔細分析原因，不可妄動，以免造成越卡越緊或掉鉆事故，當鉆頭可活動時，可上下提動鉆頭，并使鉆頭轉動一個角度，反復嘗試，有可能提出，或用吊車配合鉆機，同時或交替提動，有時能將錘頭提出。用小沖錘（以圓鋼或鋼軌焊接）在樁孔一側沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點松動后提出鉆頭。必要時可試用水下爆破法，震松錘，吊車配合提出鉆頭。

掉鉆的原因主要是大錘的老化破斷，或大繩與錘頭連接不好，鉆孔中應時常檢查機具設備防止掉鉆。

具體處理方法：

由于“探頭石”引起的卡鉆現象，可以適當往下放鉆頭，而后，強力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。

由于溶洞內半巖半虛的情況而引起卡鉆，可向孔內回填片石和粘土，進行小沖程沖擊，待擊碎的片石把孔內的巖石填筑密實平整后，再轉入正常沖鉆。

因鉆頭穿過巖層突變處導致的卡鉆，優先采用水下爆破的方法進行處理。在整體巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采取此方法處理。

由于機械故障導致鉆頭在濃泥漿中滯留時間過長造成的鉆頭無法提升現象，應采取插入高壓水管置換泥漿的方法進行處理。

3.4 鋼筋籠碰塌孔壁

由于鋼筋籠變形，刮著了溶洞的填充物，或在第二次清孔時泥漿的相對密度太小，清孔時間過長，都有可能導致溶洞樁的孔壁坍塌。

處理方法：

在鋼筋籠的制作、堆放和吊運過程中要嚴格按要求進行，防止變形。若二次清孔過程中溶洞塌孔，必須提出鋼筋籠后探明塌孔位置，回填片石、水泥及粘土等到塌孔位置以上1～2米，待沉積密實后再鉆進。

4、灌注水下砼時出現的問題及對策

經過二次清孔后，含砂率<2%，泥漿的相對密度保持在1.2左右（主要是為了防止溶洞處的護壁坍塌）時，就可以灌注水下砼。砼的坍落度控制在18～22之間。在砼灌注到溶洞位置時，應注意以下問題：

4.1 在灌注到溶洞時，砼面上升緩慢，必須保持連續快速灌注，否則有可能造成塌孔。

4.2 在灌注到溶洞位置時，導管埋置深度控制在10～12米左右，以防止砼灌注過程中過大的沖擊力對溶洞護壁造成擾動以致穿孔。尤其是在砼面要通過正常護壁與溶洞護壁交界處時，更要控制好導管埋置深度，一般是在砼面高于溶洞口2～4米的位置才拆管。所以在灌注過程中一定要做到勤測，隨時掌握導管埋置深度。

另外需要注意的是，由于溶洞樁的泥漿相對密度較大，隨著灌注過程中砼面的上升，其表面上覆蓋的泥皮也相對較厚，就越不容易通過測繩準確量測出砼面的深度，所以這時導管埋深稍稍加大也是必要的。

4.3 在溶洞位置處，上下抽動導管時要防止導管提升過猛造成過大的沖擊力，導致護壁坍塌，溶洞穿孔。

結束語

1、巖溶地區鉆孔樁施工的難點主要在于地質條件的復雜性和施工中不可預見的因素太多。因此，在前期勘測中要準確掌握溶洞情況。

2、溶洞鉆孔樁施工的事故頻繁發生，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。

3、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。

4、由于切實做好施工組織安排，加強現場的技術管理工作，對各種問題能及時采取對應措施，故在施工過程中未發生過安全及質量事故，順利完成全部鉆孔灌注樁施工，全部通過樁基檢測工作。溶洞處理取得了較好的質量效果。