探析巖溶地區地基處理及樁基施工技術

潘偉民

[摘要]我國地貌分布有廣泛的巖溶地質，而其特點就是地質情況復雜多變，在巖溶地區進行地基處理及樁基施工，巖溶的復雜性及多變性是影響工程質量及進度的關鍵因素。對于一個在巖溶地區施工的工程來說，地基處理及樁基施工對整個工程項目的質量起著至關重要的作用，為提高工程項目質量，在施工開展之前對施工所在區域的勘測應予以足夠重視，勘測、設計、施工的方法及技術，應結合施工實例，總結巖溶地區地基處理及樁基施工的影響因素、不同巖溶形態采取的處理方法、以及在施工中遇到的異常情況，并采取的相應處理措施。

[關鍵詞]巖溶地區：地基處理：樁基施工；影響因素：處理措施

一、工程概況

某某工廠項目場地內的工程地質條件復雜，處于隱埋型巖溶地區，基巖面起伏大，溶洞、溶溝、溶槽、石芽、巖石陡坎發育，溶洞多為流塑狀混碎石粘土充填。根據勘察資料及樁孔超前鉆資料，地基土層從上到下為第四系人工填土層、第四系坡、殘積層、石炭系下統、第四系洞穴堆積。石灰巖為場內基巖，表面高低不平，巖石含硅質結核，并部分硅化，巖質致密堅硬。該層中巖溶現象非常發育，溶洞、溶隙在剖面上呈串珠狀，溶洞多茌高傾斜度的巖壁，溶洞中大都有充填物，夾硅質角礫，在這種地層中施工鉆孔時，易造成卡鉆、鉆孔歪斜和漏漿垮孔等質量問題，在深層，巖石較為完整，是良好的天然地基，可作為樁基持力層。本廠址部分巖溶強烈發育，溶洞規模大，且水平向呈一定連通，基巖面起伏大，且軟土分布較多，對基礎穩定性影響極大。綜合來看，廠區多數地段需進行地基處理，該區內重要建（構）筑物均采用鉆孔灌注樁，樁徑為0.8～1.0m，全斷面入巖深度為O.80m-2倍樁徑。二、巖溶地區地基處理及樁基施工的影響因素

巖溶地區的地質情況較為多樣并且極為復雜，在此地區會有豐富的地下水沖刷基巖的下部，使該地區形成土洞再進一步的發展成為大小和深淺不一溶洞，在巖溶頂部較弱的地區，局部出現破碎或開口就形成能見洞的溶洞，或者是串珠樣的溶洞。所以這樣使樁基施工的條件就難度大增，經常會造成一系列的事故。為了避免或減少這些事故的發生就得總結在巖溶地區樁基礎施工中常見的問題以及在施工的過程中采取一定的、必要的技術手段，以及預先做好勘測，掌握該地區的地質情況，考慮茌樁基施工過程中可能發生的問題，預先做好各種問題出現時的應急措施。在施工之前應該對該地段的情況進行全面的分析，各種形態溶洞的形成都是理化作用而產生的最終結果。巖溶地區、暗河同時有流動的地下水，會持續融溶巖層，是巖溶發育的基本條件。而巖層巖溶的發展變化有快有慢，在通常情況下，在建筑的使用年限內忽略這種巖層巖溶變化對工程質量造成的影響，具體體現在以下幾方面：

（1）巖溶的連通性。遇到覆蓋層流塑性或巖溶的連通性較強時，常因孔內漿液突然流失，來不及補漿，致使孔內液面高度降低，鉆孔內外壓力差增大，沒有足夠的液體壓力來維持孔壁穩定，導致塌孔。

（2）溶洞內的填充物及性質。對于洞內有流塑狀的填充物時，若采用人工挖孔樁，會出現突水突泥的情況；若采用鉆孔灌注樁，則會出現坍孔以及灌注樁縮頸、夾泥和斷樁的現象。造成這一質量問題的原因有許多，但主要的原因是在用鉆頭擊穿溶洞頂板時用力過猛或者是突然進入溶洞時形成不圓順的孔型出現卡鉆的現象。對此采取的處理措施是：向孔內拋填粘性強的土與此同時把泥漿的比重調高防止碎石下落造成的卡鉆現象發生；用小沖程沖砸較大溶洞的頂部；或卡鉆事件發生后用小的鉆頭對卡鉆的物體進行沖擊。而埋鉆事故的發生主要是由于孔壁的塌陷，處理的措施主要是在預先做好鉆機撤離的準備，如配備拖拉設備，把滑車鋼絲繩系好，之后，用小沖程的鉆機進行鉆孔。

（3）地下水位高低。巖溶發育地區地下水位高低也是影響樁基施工方法選擇的重要因素之一，需特別注意地下水是否為承壓水。人工挖孔樁在挖穿基巖層時，如果遇到承壓水，樁底會大量涌水，易發生施工安全事故。

（4）巖溶的分布及發育程度。如果巖溶發育程度較高，極易發生孔斜、夾鉆、卡錘、埋管等現象，給工程留下安全隱患。

三、巖溶地區地基處理及樁基施工方法

對于巖溶發育地區的樁基施工，巖溶的復雜性及多變性是影響巖溶地區樁基施工的關鍵因素。如何在施工過程中確保樁基工程質量，如何采用安全、經濟、合理的巖溶處理方案，是樁基施工人員普遍關注的問題。該場地的巖溶發育形式主要為溶洞、溶溝、溶槽、裂隙，針對不同的巖溶形態采取不同的處理方法。

（1）溶洞處理。對于無充填的大溶洞，投人大量的塊石夾粘土或水泥或是袋裝粘土充填：對于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過溶洞。若洞內無填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態時，直接注漿固結即可；若充填物已固結呈硬塑狀態時，則可以直接沖孔，但需加強泥漿護壁。

（2）溶溝、溶槽、裂隙處理。對于溶槽、溶溝、裂隙等，沖孔時可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入粘土或者水泥土堵塞起到護壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區。

（3）巖溶處理后成孔。經處理后的巖溶位置，成孔方法與一般地層的成孔方法相同。但成孔時應注意幾點：①必須待注漿凝固后才能進行成孔；②成孔前應有預防措施，備好足夠材料，一旦出現漏漿情況，及時向孔內投放粘土、水泥和片石，保持孔內泥漿高度，使得成孔施工順利進行；③注意控制泥漿的性能指標，加大泥漿比重；④接近巖溶地段，要輕錘沖擊、加大泥漿比重，防止卡鉆和掉鉆。

四、全斷面巖面的判斷

該工程按設計要求樁基施工樁端全斷面嵌入中等風化灰巖0.50m-2倍樁徑，施工工序中增加了一般地質條件下灌注樁施工所沒有的全斷面巖面判斷。勘察資料及實際施工情況表明，本場地屬巖溶強烈發育區，基巖面起伏較大、傾角陡，溶溝、溶槽、裂隙發育，因此，正確判斷全斷面巖面成為本工程成孔施工的重要環節。

由于現有樁基技術規程規范對全斷面巖面的判定尚未給出統一的標準，而且影響全斷面巖面判定的因素較多，以及受復雜地質條件的影響，對全斷面巖面的判斷往往意見不一致，因此，正確判斷全斷面巖面成為巖溶地區樁基施工質量控制的一大難題。

茌該工程施工過程中，根據巖溶地區地質條件的特殊性、復雜性及工程特點，并經過試樁檢驗，主要從以下幾方面對全斷面巖面進行

綜合判斷：

（1）參考超前鉆孔揭示的巖面高程，以樁孔實際見巖面高程起，至少進尺50cm后，可申請全斷面巖面檢驗。

（2）查閱機臺施工記錄，可將基巖進尺速度為0 1-0.2m/h（排除設備、人為原因）作為全斷面巖面的控制速度。

（3）觀察孔口鋼絲繩或鉆桿的擺動情況，剛遇基巖面時會出現劇烈晃動，鉆孔進入全斷面巖面后，鉆進較平穩，不會出現劇烈擺動。

（4）用篩網撈取巖渣，巖屑細且含量大于60%，含泥、含砂量小于4%時，認為全斷面入巖。.

五、樁基施工中異常情況的分析及處理方法

巖溶地區由于地質情況較復雜，巖溶形式多樣，即使地質鉆探時一孔一探，一樁一分析，很可能扔難以清楚地掌握地下地質的變化情況，因此，難免會在施工中出現些異常。該工程施工過程中遇到的異常情況主要有以下幾種：

（1）塌孔和漏漿：泥漿突然泄漏孔的現象叫做漏漿.泥漿滲漏的現象在溶蝕裂縫和洞穴或容易發生溶洞群發育地區容易發生.漏漿的主要原因產生鉆穿屋頂沒有填料或幾個大溶洞，洞孔壁壓力損失，洞頭急劇下降，外部的水壓過高孔壁坍塌，導致泥漿在孔內大量流失：灌注混泥土的過程中.鑄件的側壓力作用。使大量的混凝土沿著巖溶裂隙或洞穴通道泄漏.產生具體的液面差.形成樁長不夠的現象。由于通過與地下水暗流相連的強透水性地層或未填充的溶洞，常會發生漏漿現象，嚴重時會造成塌孔。這種現象主要發生于巖、土交接面軟土層分布厚度較大區間。從工程勘測成果來看，場地內巖、土交接面處多數分布軟土，基巖埋藏愈深，其面上之軟土愈厚，樁亦較長。軟土層空隙相對較大，塌孔、漏漿嚴重，泥漿護壁相對困難，且近基巖面作業，往復沖擊，易卡鉆、埋鉆。

對該種情況可采用將粘性土摻混片石投入孔中，低錘沖擊，使粘土塊、片石擠入孔壁成孔，視漏漿程度反復拋填并進行沖擊，直到不再漏漿為止，單次拋填厚度不宜過大；亦可采用套管護壁成孔。

（2）偏孔：巖面凹凸不平，樁孔沿巖面發生傾斜，孔的垂直度及孔徑偏差較大。

處理偏孔的關鍵是找平孔底、保持孔底硬度相對均勻。發現巖面處溶槽及巖面凹凸不平時，應立即提出鉆頭，向孔內拋入片石、碎石和粘土團塊，將孔回填超過斜面位置一定厚度（一般2.0m左右），保證鉆頭平穩，以小沖程沖擊到原位，然后再拋入相同配比的混合物一定厚度，以較大的沖程造孔；若回填片石和粘土處理效果不理想，可先掏渣清孔，再將早強混凝土（C30以上）向孔內灌注封底，將傾斜的基巖面灌注找平。灌注高度應高于傾斜面在2-3倍樁徑，且不小于1.0m，待強度達到一定程度后再繼續鉆進成孔。

極端的情況下，可遇見大型的石芽，形成孔內半邊為土層、半邊為巖石，且巖石面全部為斜面的情況。該情況下可用泥漿泵將孔內泥漿抽干，采取安全防護措施后，在孔底及孔壁進行爆破糾偏，爆破后檢查孔底和孔壁，符合要求后再繼續沖擊鉆孔。

（3）卡鉆。遇到卡鉆首先分析原因，針對卡鉆原因進行處理，不能盲目施工。若因鉆孔不圓或被探頭石或上部孔壁掉下的石塊卡住時，可緩慢上下活動鉆頭，待松動后慢慢將鉆頭提出：若因鋼絲繩中放過多，致使鉆頭傾斜頂住孔壁時，可用自制簡易正繩器，將鉆頭拉正，緩慢提起；經上述方法均告失敗時，可能是卡鉆異常嚴重，機械力度不夠，此情況下，可在確保安全情況下，放適量炸藥進行水下爆破，把卡鉆的巖石振松，再緩慢拉起。

（4）掉鉆。造成掉鉆的原因有多種，最常見的有：①茌卡鉆后強提強扭，使鉆桿或鋼絲繩在焊接處和疲勞損壞位置斷開；②聯接鉆桿的螺桿松脫或扭斷，使鉆頭和部分鉆桿掉落在孔內。掉鉆事故以預防為主，經常檢查最易損壞部位，定期檢修，遇到損壞的部件立即修整或更換：購買螺桿時要貨比三家，選擇購買質量好的，上螺桿時一定要擰緊，消除隱患。在該工程中處理掉鉆事故采取的措施有：①用自制打撈器進行打撈；②保證泥漿護壁穩定情況后，由專業潛水員潛入泥漿中用鋼絲繩把鉆頭套牢，然后借助鉆機把鉆頭提起。

（5）斜孔。孔斜是指在成孔施工時，孔的傾斜度超出設計及規范要求。造成孔斜的主要原因是樁孔內底層巖石軟硬不均或半土半巖“斜坡巖”導致鉆頭無法水平就位，若不及時糾斜處理會使孔越打越斜，使鋼筋籠和導管無法下入。在該工程中遇到多處孔斜，采取的處理方法有以下4種：①回填片石，使鉆頭保持水平，鋼絲繩保持豎直向下沖孔；②用加導向的鉆頭；③澆筑素混凝土，使基底巖石保持軟硬一致，糾正鉆頭偏斜；④利用炸藥對堅硬巖石進行爆破。

（6）串漿。由于有溶洞的存在，在施工過程中，使得相鄰的樁孔在樁身的某個部位被溶洞貫穿，大量泥漿從相鄰樁孔口涌出，出現串漿現象。在該工程就存在有串漿現象，現場施工時曾有一根樁正進行混凝土灌注，突然孔內泥漿面及混凝土面急劇下降，同時正在進行鉆孔施工的相鄰孔口泥漿大量涌出，隨即用測錘測量發現涌漿孔內有混凝土。采取的措施是迅速加導管并測量孔內混凝土面，看導管埋深是否滿足要求，如果導管的埋深符合要求，則繼續灌注混凝土；如果混凝土面下降太快，致使導管埋深不夠或已脫離混凝土面，則迅速將導管及鋼筋籠拔出，進行回填重新造孔。施工結束后，對該樁進行樁身混凝土質量檢測，樁身質量良好。

結語：

巖溶地區地基處理及樁基施工因地質情況的復雜性和隱蔽性，不可預測情況多，施工難度大。因此，在施工中應根據不同的巖溶類型，采取相應的施工方案和措施，才能有效地保證復雜巖溶地層地基處理及成樁質量，確保施工安全和施工進度。因巖溶地區地質條件的復雜性，施工過程中應秉承信息法施工的原則，不能根據既有經驗和直覺下定結論，遇到特殊情況應暫停施工，提請勘測、設計、監理、施工各方，如有必要需組織專家論證，以保證工程的質量及安全。本文可為在復雜巖溶地質條件下的地基處理和樁基工程施工提供一定的經驗和借鑒。