云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質施工技術措施

吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質施工技術措施

吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

以云南、貴州地區獨特、復雜的喀斯特地貌巖溶地區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地貌地區工程施工提供成熟的可借鑒的施工技術。

喀斯特地貌；溶蝕；溶洞；處理措施

一、概況

我國巖溶地區分布廣泛，云南、貴州地區喀斯特地貌存在多種不良地質條件，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鉆地勘等勘查手段查明巖溶發育程度顯示，溶洞發育無明顯規律，一孔多洞的情況較多，洞高0.5m～20m之間。

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

二、溶洞處理措施

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

（一）施工前準備

根據地質資料預測施工中可能出現的問題，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，以作為正式施工的依據。

（二）樁頂埋設鋼護筒

鋼護筒采用鋼板卷制，厚度8mm,護筒內徑應比樁基直徑大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。

圖1 埋設鋼護筒示意圖

圖2 鋼護筒拉十字線埋設

（三）泥漿池設置

泥漿池尺寸根據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，待泥漿內砂沉淀后再流入泥漿池內再次利用，提高了泥漿利用率,節約了成本。通過設置泥漿循環系統，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

根據地質柱狀圖，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、卡鉆現象發生。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，繼續鉆孔，直至設計深度。鉆進過程中泥漿要稍稠，現場泥漿池內盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時補漿。加強鉆孔地質檢查、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水位變化，防止不正常情況發生。

（五）灌注混凝土

灌注中導管提升時，要根據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石灰巖，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）根據地質柱狀圖，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。主要適用范圍及優勢：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：

內護筒長度和內徑的確定：護筒長度L=（h+H）m（h為超前鉆確定的溶洞高度，H為溶洞頂到地面加30厘米的高度）；單層護筒內徑大于樁直徑10cm，多層護筒最內層護筒內徑大于樁直徑10cm，其外面一層護筒內徑大于內層護筒外徑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護筒，用吊機（或樁機自生重量）把內護筒放入外護筒內沉至孔底，必要時用振動錘下沉。

圖三 鋼護筒護壁成孔示意圖（D+40cm=D2+20mm=D1）

三、結語

本工程樁基施工范圍巖溶發育，基巖面溶溝溶槽等溶蝕現象嚴重，結合以往工程實踐經驗，根據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，達到了工程質量、施工進度與經濟效益的雙贏。

本文結合項目實踐經驗，對巖溶地區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。

[1]孫愛軍, 趙英爽.客運專線鐵路巖溶地區鉆孔樁施工技術[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.

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，畢業于沈陽建筑大學，土木工程專業，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。