云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質(zhì)施工技術措施

吳慶均+艾朝偉+張濤+田開

【摘 要】以云南、貴州地區(qū)獨特、復雜的喀斯特地貌巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工為背景，介紹了喀斯特地貌下鉆孔灌注樁成樁過程中遇到溶蝕、溶洞的處理措施，以期為今后相同地質(zhì)地貌地區(qū)工程施工提供成熟的可借鑒的施工技術。

【關鍵詞】喀斯特地貌；溶蝕；溶洞；處理措施

一、概況

我國巖溶地區(qū)分布廣泛，云南、貴州地區(qū)喀斯特地貌存在多種不良地質(zhì)條件，給鉆孔樁施工增添了極大的難度。

本項目溶洞分布廣泛，鉆孔灌注樁施工過程中，通過查閱工程前期地勘資料及施工前的超前地質(zhì)鉆地勘等勘查手段查明巖溶發(fā)育程度顯示，溶洞發(fā)育無明顯規(guī)律，一孔多洞的情況較多，洞高0.5m～20m之間。

工程實踐經(jīng)驗表明，巖溶地質(zhì)地區(qū)每年因不同程度巖溶災害對樁基施工質(zhì)量影響極大，沒有有效處理措施將造成巨大的工期及經(jīng)濟損失。

二、溶洞處理措施

根據(jù)項目工程前期地勘報告及超前地質(zhì)鉆等地勘資料，從技術措施、經(jīng)濟措施等方面進行比較論證，根據(jù)溶洞高度制定不良地質(zhì)、特殊溶蝕的不同的施工處理措施。

（一）施工前準備

根據(jù)地質(zhì)資料預測施工中可能出現(xiàn)的問題，查閱有關施工工藝的試驗參考資料；

制定針對性的施工方案，并專項交底；

樁孔附近要備足回填材料（片石、水泥、袋裝粘土）和挖掘機、鏟車、水泵等機械；

施工前選擇有代表性地段進行工藝性試驗，確定施工參數(shù)，以作為正式施工的依據(jù)。

（二）樁頂埋設鋼護筒

鋼護筒采用鋼板卷制，厚度8mm，護筒內(nèi)徑應比樁基直徑大200～300mm，采用振動錘振落，護筒頂標高高出地面300mm且必須高于地下水位2.0m，可保持一定水壓力。鋼護筒周圍采用粘土夯實。

（三）泥漿池設置

泥漿池尺寸根據(jù)樁長計算實際用量進行控制，同時必須設置一個沉淀池，將二次泥漿放置到沉淀池內(nèi)，待泥漿內(nèi)砂沉淀后再流入泥漿池內(nèi)再次利用，提高了泥漿利用率，節(jié)約了成本。通過設置泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可保證二次泥漿的性能，提高了泥漿利用率及成孔的合格率。

（四）鉆孔

根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩放長量控制為1～2cm，防止擊穿溶洞頂板時造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。鉆穿溶洞頂板時一旦漏漿，及時投放粘土塊、片石并補水補漿，保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴重時，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補漿補水，再重新沖擊鉆進，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設計深度。鉆進過程中泥漿要稍稠，現(xiàn)場泥漿池內(nèi)盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時補漿。加強鉆孔地質(zhì)檢查、復核，并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內(nèi)水位變化，防止不正常情況發(fā)生。

（五）灌注混凝土

灌注中導管提升時，要根據(jù)溶洞情況確定導管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。樁頂灌注標高應比設計標高超灌1m以上，灌注完成后觀察30分鐘左右，如果混凝土面沒有變化才拔出導管。

（六）溶洞具體處理措施

1.片石回填處理措施，主要適用范圍及優(yōu)勢：適用于較小溶洞（溶洞高度小于3米），無填充物或半填沖，施工方法簡單，造價較低。

采用正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時，反復投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，還可摻入水泥、燒堿和鋸末，以增大孔壁的自穩(wěn)能力。

（1）摻加比例：為有效利用片石，片石與粘土的比例為3：7，參加水泥時，摻加比例為每米2包，摻加鋸末時，摻加比例為粘土的10%。

（2）摻加方法：片石采用強度≥30MPa石灰?guī)r，石塊粒徑以15～50cm為宜。

摻加粘土采用水泥袋包裝后投放效果更佳。投放方法為以整袋投放為佳。摻加方法為：片石、粘土袋（可選擇添加水泥、鋸末）分層間隔摻加，回填至溶洞頂板1米以上。

（3）根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣來判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩松繩量應為1～2cm，防止穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時，一旦漏漿，要及時投放粘土塊、片石并補水，以保持孔內(nèi)水位高度。

2.素混凝土回填處理方案

采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時或遇到傾斜顏面時填入低標號混凝土，間隔一定時間后采用沖擊鉆成孔。主要適用范圍及優(yōu)勢：適用于中、小溶洞，有無填充物均可采用此方案。施工方法簡單，造價相對較高。

（1）混凝土標號及配合比：混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，為盡快提高混凝土強度，節(jié)約施工時間，應在混凝土中摻加一定早強劑，提高混凝土早期強度。

（2）摻加方法：對于傾斜巖面，為校正孔位，回填素混凝土應與斜巖面頂面平齊，對于溶洞處，回填頂面高于溶洞頂板50cm。

（3）施工注意事項：回填48H后回填混凝土強度達到70%后，且應在樁基范圍取芯檢驗填充效果，待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

3.鋼護筒跟進加固方案

采用鋼護筒跳進法：一面沖孔，一面接鋼護筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)。主要適用范圍及優(yōu)勢：適用于特大溶洞（溶洞高度大于3米）、無填充溶洞、半填沖溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時。

（1）鋼護筒的選擇：

內(nèi)護筒長度和內(nèi)徑的確定：護筒長度L=（h+H）m（h為超前鉆確定的溶洞高度，H為溶洞頂?shù)降孛婕?0厘米的高度）；單層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm，多層護筒最內(nèi)層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm，其外面一層護筒內(nèi)徑大于內(nèi)層護筒外徑10cm，并以此類推。鋼護筒孔徑要準確，連接順直，用卷揚機成型。鋼護筒要有一定的剛度，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒，并以此類推。

（2）內(nèi)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，沖錘不明顯受阻，說明頂部已成孔并且圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護筒，用吊機（或樁機自生重量）把內(nèi)護筒放入外護筒內(nèi)沉至孔底，必要時用振動錘下沉。

（D+40cm=D2+20mm=D1）

三、結語

本工程樁基施工范圍巖溶發(fā)育，基巖面溶溝溶槽等溶蝕現(xiàn)象嚴重，結合以往工程實踐經(jīng)驗，根據(jù)實際情況對溶洞進行分類并采取不同處理方案。施工過程中加強溶洞處理后沖擊成孔的技術措施落實。通過技術措施縮短了施工工期，達到了工程質(zhì)量、施工進度與經(jīng)濟效益的雙贏。

本文結合項目實踐經(jīng)驗，對巖溶地區(qū)樁基施工作了初步探討，希望在同類工程施工中提供參考。謬誤之處，敬請指正。

參考文獻：

[1]孫愛軍， 趙英爽. 客運專線鐵路巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術[J]. 鐵道標準設計， 2008（10）：46-48.

[2]高海金. 淺析橋梁溶洞樁基施工中的溶洞處理[J]. 建材與裝飾旬刊， 2011（9）：370-371.

作者簡介：

吳慶均，男，1973年01月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科園項目經(jīng)理。

艾朝偉，男，1973年9月出生，中建二局三公司天津分公司黨委書記，西南科技大學、本科。

張濤，男，1983年12月2日出生，畢業(yè)于沈陽建筑大學，土木工程專業(yè)，就職于中建二局第三建筑工程有限公司。

田開，男，1986年02月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科園項目總工程師。endprint