巖溶地區樁基鉆孔施工控制技術研究

魏平

摘 要：江西省景德鎮浮梁縣東部與上饒市婺源縣西北部地區，處于巖溶發育區，該區地表下部基巖多為灰巖，基巖面起伏較大，存在巖溶，經鉆探，溶洞尺寸、深度等差別很大，個別存在串珠狀，有的全充填流塑狀粘土，有的部分充填流塑狀粘土或粉砂，有的為空腔，線路所經區域地質錯綜復雜，施工難度相對較大。通過對九景衢鐵路江西段巖溶樁基鉆孔施工控制技術進行研究，總結出巖溶區樁基施工技術，供工程技術人員借鑒。

關鍵詞：巖溶區 樁基 鉆孔施工 控制技術

1.實例概況

九景衢鐵路江西段JQJXZQ-5標，起訖里程DK128+400～DK185+050，全長43.75km。段內重點控制性工程——遼源特大橋與南河特大橋，途經巖溶發育地區。遼源特大橋9#～18#墩位于巖溶地區，屬溶洞發育～中等發育，溶洞多為空洞，易導致地面塌陷。

2.巖溶樁基處理方法

2. 1加強型泥漿造壁法

對一般的溶洞應側重于加強造壁護壁功能，采用加強型泥漿護壁的方法。對大小適中、埋藏較深的巖溶區域，鉆孔護壁可采用粘土片石混合料摻填的工藝，向溶腔大量拋填混合料，片石的比重與混凝土相差不大，如此處理鉆孔樁腔壁不容易被混凝土擠破，能夠確保樁基混凝土的正常進行。遼源特大橋9#～11#墩均采用該方案對溶洞進行處理。

2.2鋼護筒跟進法

該法是在鉆孔過程中，將鋼管用震動錘緩慢擊沉至最底層溶腔底的巖石上。一般采用單層護筒或雙層護筒跟進。單護筒跟進或者雙護筒跟進的深度應根據孔位設計鉆探資料確定。單護筒跟進和雙護筒跟進所需的鉆頭直徑和護筒直徑不同，單護筒跟進較雙護筒跟進簡易。

2.3注漿加固法

對于淺埋溶洞發育區，鉆孔施工過程中極易引起周邊地表的沉陷，一旦出現這種狀況，可先對淺表層的溶洞進行注漿固結。本線南河特大橋11#墩4#樁基在鉆進過程中，多次塌孔，經多次回填處理后，樁基周圍呈彈簧狀，護筒無法穩定，對此，通過該方法對周邊進行固結，才使施工得以正常進行。

3.常見問題及處理方法

3. 1漏漿

危害及產生原因：①鉆孔過程中遇空腔或充填較差的溶腔，孔內泥漿流失嚴重。從而引起孔壁土層內外的壓力失衡，致使孔壁坍塌，嚴重的可能出現地表塌陷，危害人員、設備等的安全。②溶腔或裂隙水滲流到孔內后，使泥漿稀釋，導致泥漿重度快速變小，甚至變成清水狀，孔底沉渣迅速增加，導致孔內無法進行返漿，也無法繼續鉆進施工。

處理方法：①調整施工先后順序，先施工外邊樁，然后再施工中間樁。按這種順序進行，在中間樁鉆孔時，漏漿現象明顯得到控制，大大提高了工效。②堵住滲漏水點。鉆孔穿越較發育的灰巖裂隙帶時，可采用拋填粘土，再小沖程緩慢鉆進，重復進行多次，直到漏漿不影響正常施工為止。鉆進過程中，除拋填大量粘土外，根據情況，還可投入袋裝水泥，效果將更好。③采用工字鋼等加工成安全平臺，然后再將鉆機進行就位施鉆，防止因孔口坍塌造成鉆機掉入塌腔。

3.2塌孔

危害：使樁孔報廢，給施工帶來困難。甚至給附近的居民生產生活帶來危害。

產生的主要原因：①泥漿比重不足，泥漿質量不符合要求，無法保證孔壁的質量；②孔內水頭高度不夠，或者清孔后補充泥漿不及時，或存在承壓水，形成靜水壓力；③在沖擊過程中突然遇到溶洞，或非填充性土洞，造成孔內泥漿突然漏漿；④沖擊鉆碰撞護壁或下放鋼筋籠時撞擊護壁。塌孔較嚴重的，樁基周圍出現孔洞，如南河特大橋27#墩即是如此。

預防措施：①根據不同地層，地質狀況，配置相應的泥漿；在飽和粘性土及砂礫層中鉆進時，應采用比重大、粘度稠、膠體率高的泥漿。或投入粘土類、片石類土，采用小沖程錘擊，使泥漿濃度提高，將片石等擠入孔壁提高護壁強度；②土層地段鋼護筒埋設加深，避免孔口出現坍塌；③遇有流沙層時，及時回填片石類土，或用地質鉆鉆孔壓漿，低錘穿過；④成孔后清孔時應保持孔內水頭高度，并確保泥漿護壁質量，清孔完成后，應快速進行后續工作的施工；⑤鋼筋籠吊放時，應對準孔心豎直插入，避免鋼筋籠碰撞孔壁；⑥鉆孔過程中全程觀察孔內狀況。一旦出現孔內水位迅速降低，應迅速補充大量泥漿以保持孔內水位，防止塌孔、埋鉆頭等安全事故發生；

處理措施：①出現孔口塌孔情況，應及時拔出護筒并進行回填，然后重新施鉆；如果出現孔內塌孔，應確定塌孔部位，用砂粘土回填到塌孔部位往上約2m處再鉆進；對于孔內塌孔嚴重的，則應全部回填到孔口，然后重新鉆進；需要注意的是，在重新進行鉆進時，應降低沖擊速度，確保護壁穩定；②出現反復塌孔的，可埋設深護筒進行解決。

3.3鉆孔偏斜

危害及原因分析：鉆孔過程中遇到大孤石、地質不均、斜巖等情況，會出現鉆頭向孔中巖石軟弱方向傾斜，出現鉆孔偏斜的問題。

預防及處理措施：

①若孤石導致鉆頭偏斜，采取回填片石的方法，反復沖擊打掉孤石；②若出現斜巖，則及時回填30～50cm 厚的片石，然石反復沖擊成孔；③在對基巖鉆進時，應采用低頻率、低落距進行沖擊鉆進。如果鉆孔偏斜問題仍未解決，可向已成孔內灌注低標號混凝土到與傾斜巖面頂同高，等混凝土達到一定強度后，再進行沖擊，直到偏斜孔位得到糾正。

3.4卡鉆

危害及原因分析：①樁孔形成梅花狀，鉆頭被狹窄部位卡住無法拔出；②未及時修補鉆頭，長時間磨損導致樁孔直徑逐漸變小，而修補后的鉆頭直徑變大，用大沖程沖擊時，發生卡鉆；③樁孔內有大的孤石未被打碎，卡住鉆頭；④孔口掉下石塊或其他物件，卡住鉆頭。

預防及處理措施：處理卡鉆事故，應先分析情況，針對卡鉆原因分別進行處理，并在鉆頭有松動后方可用力上提，不可隨意提升處理，以免造成卡鉆問題加劇。①梅花孔內出現卡鉆時，可適當降落鉆頭，來回移動使鉆頭轉動，一旦遇到大的腔壁，可能會解決卡鉆；②對于珠串狀溶洞，沖孔至離溶洞頂約1m時，加大泥漿比重，選用小沖程鉆進，緩慢將頂板擊穿，可能會解決卡鉆。③出現卡鉆，堅決不能強制提升，以防出現塌孔將鉆頭埋入。應該用由下向上頂撞的方法，對卡鉆部位的石頭輕輕沖擊，或者使鉆頭上下提升，可能會解決卡鉆；④用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤放進孔內，將鉆頭鉤住后，與鉆機纜繩同時提動，或交替提動，并多次上下、左右擺動試探，則可能會解決卡站。

3.5掉鉆

原因分析：沖擊鉆的纜繩長期使用未更換、纜繩與鉆頭連接處松弛，轉向環、套等焊接處出現斷裂，均易造成掉鉆情況發生。

預防及處理措施：①沖擊過程中發現鉆頭掉入，可用電磁鐵吸附打撈；②專人定期不定期檢查纜繩和鉆頭連接裝置，出現斷絲超過10%以上時及時更換纜繩； ③為防止鉆頭掉鉆，可在鉆頭上事先焊接打撈環等專用打撈工具作為預防措施；④不得已的情況下，下潛水員進行打撈；⑤規范鉆孔施工工藝，避免打空錘情況。

3.6梅花孔

原因分析：①鉆頭頂部轉向裝置出現故障，導致鉆頭沖擊不均；②泥漿主要指標如相對密度、粘度等不滿足要求，鉆頭的沖擊轉動阻力太大，鉆進不均；③鉆進過程中纜繩太松或沖程太小，鉆頭剛提起又落下，鉆頭轉動時間不充分或轉動很小，改變不了沖擊位置導致沖擊不均；

預防及處理措施：①定期不定期安排專人檢查鉆頭轉向裝置，及時修理或更換失靈的轉向裝置；②根據不同地層狀況，選用適當粘度和密度的泥漿，并及時掏渣；③低沖程鉆進時，每沖擊一定深度，應更換大沖程鉆機補鉆，交替沖擊修整孔型；④如果出現梅花孔較嚴重，應用片石類土進行回填處理，然后重新鉆進。

3.7斷樁

在有較大巖溶孔隙的樁基施工中，樁基在澆灌混凝土時，應確保導管埋入混凝土的深度不小于3m，并隨時量測孔內混凝土灌注面的高度，避免混凝土在巖溶孔隙內流失或發生塌孔產生斷樁事故。如圖2。

4.結束語

巖溶地區地質及水文構造均很復雜，樁基施工突發事件無法掌控，故巖溶狀的施工是工程施工的難點，也是高風險點。故在巖溶區施工時，必須做好施工前的調查工作，制定妥當的處理措施，避免出現施工事故及其次生事故的發生。

參考文獻：

[1]TZ203-2008.客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南[M].中國鐵道出版社，2014.

[2]TZ322-2010.鐵路工程基樁檢測技術規程[M].中國鐵道出版社，2010.

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