淺談沿海復雜地質條件下巖溶區樁基施工技術

李 正 全， 冉 鵬， 石 智 鑫

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

淺談沿海復雜地質條件下巖溶區樁基施工技術

李 正 全， 冉 鵬， 石 智 鑫

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

通過深茂鐵路巖溶樁基施工實踐，針對不同的巖溶種類總結出不同的處理方案及施工技術，可為今后類似工程建設提供參考。

巖溶；樁基；注漿；鋼護筒；回填；深茂鐵路

1 工程概述

深茂鐵路那龍河1號特大橋全長1 532.48 m。橋梁的下部為鉆孔樁基礎，樁徑分別為1 m、1.25 m，樁基深度為9～66 m。該橋位于灰巖區，巖溶發育強度屬于強發育，溶洞大小不一，埋深較大，分為充填、半充填和未充填溶洞,部分呈串珠狀發育。巖土為松散狀種植土、素填土及軟塑性粉質黏土，結構松軟，壓縮性高、強度低，工程特性較差，易產生不均勻沉降。

2 巖溶的分類與處理

2.1 溶洞分類

(1)按溶洞的大小分：①大溶洞：溶洞高度>3 m；②小溶洞：溶洞高度<3 m。

(2)按溶洞填充狀態分：①全填充溶洞：洞內完全充填砂石、礫巖、土等。充填物呈軟～硬狀、流塑狀；②半填充溶洞：洞內約有二分之一為填充物，頂部為空腔；③無填充溶洞。

(3)按溶洞垂向個數分：①單個溶洞：樁基范圍內僅有一層溶洞；②多層溶洞：樁基范圍內有多層溶洞。

(4)按是否漏水分：①全漏水溶洞：溶洞與其它溶洞或地下河連通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有滲漏水現象；③不漏水溶洞：溶洞完整，無滲漏水現象。

2.2 溶洞處理方案

根據溶洞大小及填充情況等，選定經濟可行的處理方案，選定原則見表1。

(1)回填法施工：回填法施工主要適用于溶洞高3 m以下、充填或半充填的溶洞，或高度1.5m以下無充填的溶洞，采用拋填片石、黃泥擠壓填充復鉆處理。

表1 溶洞處理方案選定表

(2)注漿法施工：主要用于高度3 m以上的溶洞處理，屬于復合地基化學加固處理法之一。注漿主要針對地表進行，同時兼顧對巖溶進行填充，在土體中形成縱橫交錯的網狀漿脈或漿體，使注漿段巖土體的孔隙或孔洞被漿液充填或擠密，泥漿液流與土體混合成新的固體，起到增強表層土體的物理力學性質、提高地基土的承載力及巖體完整性的作用。

(3)鋼護筒跟進法施工：對串珠狀溶洞、空洞或其洞內填充物為軟塑或卵石土且溶洞不大(溶洞深度為2～4 m)時，可采用單護筒跟進成孔；對溶洞深度超過4 m、洞內填充物為流塑或空洞狀的情況最好采用內外雙護筒跟進成孔。

3 施工準備

(1)詳細掌握溶洞出現的位置，推斷其范圍大小。對于地質資料不詳的柱樁，待樁孔達到設計標高后，應探明樁底以下不小于3倍樁徑深度范圍內的巖層情況，確認沒有溶洞后方可終孔。

(2)對于位于巖溶地區的擴大基礎，當開挖至基底標高后，需在基礎范圍內的四角及中心深約5 m范圍內探明基礎以下是否有溶洞存在，如有溶洞，應修改設計。

(3)對有溶洞的樁位的工程地質、水文地質資料進行分析，根據巖溶高度、地質情況和施工難點確定鉆機類型，制定施工方案和技術保障措施。

(4)做好現場施工的籌備工作，合理布設泥漿池與沉淀池，鉆孔平臺應搭設牢固，機械設備性能保證完好，備足成孔用泥漿、粘土、片石等必備材料，確保連續作業。

4 巖溶區的樁基施工

(1)泥漿制備。施工時應加強泥漿護壁,選用優質材料以加強泥漿的護壁效果。

(2)鉆 進。

①采用小沖程的沖擊鉆開鉆，初成孔應能起導向作用，且孔口豎直、圓順、堅實、不坍塌。當鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后，方可進行正常的沖擊鉆孔。

②沖孔至距溶洞頂板1 m左右時，加大泥漿比重，選用小沖程進尺，逐漸將頂板擊穿，防止卡鉆；同時，在擊穿頂板之前補泥漿、拋填片石、粘土混合料，若樁孔繼續漏漿，則改拋片石、袋裝粘土、袋裝水泥混合料，采用小沖程沖錘輕打，慢慢將片石、袋裝粘土、水泥擠壓到溶洞中堵塞溶洞通道，如此反復操作，直到不再漏漿為止，遂轉入小沖程沖孔，順利穿越溶洞。

③沖錘擊穿溶洞頂板后向孔內投入片石、袋裝粘土，填至超過溶洞頂面 1.8～2.5 m位置，然后用小沖程沖錘沖擊投下的混合物，使其擠入裂隙、溶洞內，多次堵塞溶洞通道固壁。

④巖溶水一般呈酸性，在成孔過程中，巖溶水一旦進入泥漿，因泥漿呈酸性而導致發生沉淀，此時應投入小蘇打進行中和，以免孔壁坍塌。

⑤沖擊成孔過程中，泥漿濃度的檢測應隨地層的變化而變化，嚴格按規范要求施工。

⑥在巖溶地區成樁選用沖擊鉆機成孔時，所控制的沖能應以2.5～5 t·m為宜。沖能小則破碎能力小，鉆孔速度進尺慢；但沖能過大，通過頂板的速度就快，易卡鉆。

⑦合理制定施工順序。在同一座橋梁的范圍內宜跳墩施工，同一橋墩樁基礎宜只采用一臺鉆機施工。樁基施工時，應先安排外圍樁、而后中間樁，先安排含有較深、較大、較多溶洞的樁孔施工以及長樁施工，后安排短樁、溶洞較小的樁孔施工。

5 所采用的巖溶處理技術與方法

5.1 注漿加固

(1)地表注漿：根據實際地質情況在每一根樁基周邊地表鉆4個注漿孔。鉆機為地質鉆機，采用巖芯管開孔，鉆進分層采樣。在土體中形成縱橫交錯的網狀漿脈或漿體，使注漿段巖土體的孔隙被漿液充填或擠密，泥漿液流與土體混合成新的固體，以達到提高地基土承載力的作用。

(2)填充注漿：注漿法也兼顧對樁基孔內全填充、半填充巖溶進行加固與填充。對于可能存在溶洞的樁孔，特別是半填充或無填充物的溶洞采用小鉆頭進行正循環超前鉆，鉆穿溶洞頂板直至終孔標高，補充優質泥漿以及用鋸末和粘塑土加水拌成軟塑狀的混合物，用其填滿溶洞。

5.2 回填法

采用回填法鉆至溶洞頂1 m左右時，變換小沖程，逐漸將洞頂擊穿，以防止卡鉆。當沖孔穿透土洞或溶洞頂板后，立即提出鉆頭，拋填片石、水泥、粘土等填充料，然后采用小沖程施工，從而將填充料擠壓入溶洞，形成樁孔護壁。為了確保護壁的穩定，采用這種回填、擠壓方式需經過3～4個循環。溶洞回填高度在洞頂以上1～1.5 m，再多則效果會下降，每進尺0.5 m回填一次，其目的是將粘土和片石充分擠入溶洞，如果在回填過程中出現孔內泥漿漏失，應及時補充泥漿。回填用填充料之各種材料的比例要視工程地質勘察所探明的溶洞內充填物的種類具體確定。

5.3 混凝土灌注法

對于較大溶洞，可以采用灌注低標號混凝土的方法進行處理。當擊穿溶洞頂板發生漏漿時，為節約混凝土灌注量，先填粘土塊和片石，反復沖擠，待溶洞填注基本飽滿時，再下導管灌注低標號混凝土，混凝土應灌至溶洞頂1 m以上，待混凝土達到一定強度后方可繼續鉆孔。

對于有些較大的半填充溶洞內部分填充物強度較高、形成類似“探頭石”等地形，鉆孔時容易發生偏孔卡鉆，出現這種現象時，采用填充混凝土的方式進行處理效果較好。

5.4 鋼護筒跟進法

(1)鋼護筒的選擇。

內護筒長度和內徑的確定：護筒長度L=(h+H)m。式中h為超前鉆確定的溶洞高度；H為溶洞頂到地面加30 cm的高度。

單層護筒內徑大于樁直徑10 cm，多層護筒最內層護筒的內徑大于樁直徑10 cm，其外面一層護筒內徑大于內層護筒外徑10 cm并以此類推。鋼護筒要具有一定的剛度，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒，以此類推。

(2)內護筒的沉放。

當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，若沖錘不明顯受阻，說明頂部已成孔并且圓滑、垂直，此時，用鋼絲繩活扣綁住內護筒，用吊機把內護筒放入外護筒內沉至孔底，必要時用振動錘輔助內護筒下沉。

(3)所采用的施工關鍵技術。

對于連珠溶洞或大溶洞塌孔，應先采用片石、黏土或其他措施鉆至大溶洞或連珠溶洞最底部后，采用護筒跟進至穩定巖土層以防止塌孔，再換小鉆頭鉆進。確保鋼護筒置入穩定地層是保證孔口平面位置準確性的關鍵。同時，由于巖溶地層的不均勻性，巖層間主要是一些流塑狀的填充物，因此，如何確保鉆孔過程中不塌孔，使鋼護筒底腳與孔壁保持密貼以起到有效支撐孔壁的作用亦是關鍵。井口段采用12 m長的加長鋼護筒護壁時，應在混凝土未初凝、擴孔率滿足要求時及時拔除鋼護筒，以達到不影響成樁質量的目的。

6 結 語

筆者以那龍河1號特大橋樁基施工實例為基礎，探討了沿海復雜地質條件下巖溶區樁基施工的技術，結合其他單位巖溶區樁基施工安全技術經驗，參考鐵路建設類似工程施工實例及專家、設計單位的意見，在施工過程中以技術標準為前提，調整和優化了施工中各種控制參數，采用數理統計分析方法，總結形成了該復雜地質條件下巖溶區樁基施工技術。

(責任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TV553；TV52

B

1001-2184(2017)02-0010-03

李正全(1976-)，男，四川成都人，項目常務副指揮長，高級工程師，碩士，從事鐵路工程施工技術與管理工作；

冉 鵬(1985-)，男，四川巴中人，項目總工程師，工程師，從事鐵路工程施工技術與管理工作；

石智鑫(1993-)，男，四川成都人，項目工程科副科長，助理工程師，從事鐵路工程施工技術與管理工作.