巖溶地貌鉆孔灌注樁施工方法探討

文/唐俊華 上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092

1、巖溶地貌特征

巖溶地貌又稱喀斯特地貌，這種地貌是可溶性巖經受水流溶蝕、侵蝕以及巖體重力崩落、坍陷等作用過程，形成于地表和地下各種侵蝕和堆積物體形態的總稱。該地貌為石灰巖地區在流水長期溶蝕的結果。石灰巖的主要成分是碳酸鈣，在有水和二氧化碳時發生化學反應生成碳酸氫鈣，后者可溶于水，于是逐漸形成溶蝕的裂隙或溶洞。

2、巖溶地區鉆孔灌注樁施工探討

本文結合昆明市三環閉合工程橋梁工程施工實際，就巖溶地區鉆孔灌注樁施工應注意的問題進行探討，以便今后在巖溶地區施工鉆孔灌注樁時能夠有所裨益。

2.1 機械設備選擇

巖溶地區樁基成孔設備選型時一般選擇沖擊鉆或者其他成孔設備配合沖擊鉆施工，不宜直接用回旋鉆施工。對于堅硬的中風化、弱風化巖層更不應采用回旋鉆，其外對于角礫石、卵石含量高、粒徑大，通過泥漿循環不能夠排出鉆渣的含礫石土層，也不應采用回旋鉆機，因為隨著鉆進的深入，排不出去的鉆渣將在孔內積累，聚集起越來越多的小石塊，由于鉆頭旋轉不能切削磨損石塊，在鉆進時表現為轉桿晃動，轉動平臺產生跳動，致使進尺緩慢、鉆頭磨損、鉆孔偏斜、擴孔等缺陷。

2.2 護筒埋設

護筒能穩定孔壁、防止坍孔、隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和祈禱鉆頭導向作用，因此要重視埋設護筒這個環節。

埋設護筒時按照預先布置好的設計樁位中心進行埋設，嚴格保持護筒的垂直，護筒埋設完成后，用全站儀和檢定過的鋼尺測量護筒中心與設計樁位中心之間的平面偏差。 護筒埋設視地質情況而定，不可一概而論。如護筒底的土質較差、護筒底容易滲水坍塌或者遇到暗河、池塘、淤泥層時，可采用加長護筒，使護筒穿過這些不良地質，確保成孔過程的穩定和成孔質量。普吉立交由主線橋及A、B、C、D、E、F匝道組成，大部分為拆遷區域，地勢起伏較大，最大高差為15m，立交區域內有約8米深的池塘，施工時最長護筒采用了12米，以穿過池塘軟弱層。

隨著護筒長度增長，護筒與土層及混凝土摩阻力增大，護筒若不及時拔除則有可能不能拔出，不能周轉使用，致使施工成本增大，因此要在混凝土澆筑完成后，采用相應功率的吊車立即提拔，盡可能將護筒提起周轉使用。

2.3 成孔過程事故的處理

巖溶地區進行樁基施工關鍵工序就是成孔的質量控制，為此安裝鉆機時必須保證底座平穩，必須控制好機頭吊繩的中心、錘頭的中心、樁的中心在一直線上，泥漿比重根據地質土質的變化隨時調整，并定期抽查泥漿比重、粘度等質量狀況，做好記錄。結合工程施工實際，巖溶地區成孔過程中經常出現以下幾類問題。

1）成孔過程中漏漿及處理措施

由于地勘資料不可能完全詳盡的揭示樁位處地質情況，因此裂隙的大小、分布、貫通、走向等具有不可預見性。施工中往往出現一些意外情況，在鉆進過程中突然漏漿導致孔內泥漿或迅速或緩慢下降，易導致塌孔，危及工作人員及孔位處機械設備的安全，對進度造成較大的影響。有時清孔過程中由于泥漿比重降低，粘度下降，又會重新發生漏漿，甚至在鋼筋籠安裝好準備澆筑混凝土時也有可能發生滲漏情況，

對于漏漿情況，現場根據漏漿的速率等判斷裂系大小或溶洞大小。對于小裂系等漏漿緩慢或漏漿至一定高度便穩定情況，在使用優質泥漿護壁施工的同時,或向孔內回填粘土和塊石或放置草袋、木屑等，回填料在沖錘擊實作用下填堵小裂隙。當漏漿速率大，表明裂系發達，或有較大溶洞。此時應先停止沖孔，提起沖錘，確保人員、機械安全，然后加大粘土塊石等堵漏混合物的拋填。如果采用此法后在該標高處反復發生這種情況，可采取拋填整包水泥或灌注水下混凝土方法，填充裂系和溶洞，重新沖孔。

2）出現傾斜巖面

由于巖溶地區地質構造復雜，常遇到孤石、巖面呈斜面、陡坎等情況，在施工過程中常出現擴孔、鉆孔偏斜等事故。

當遇到巖面傾斜，巖石軟硬不均的地質時，容易造成錘擊受力偏心，導致錘頭受力不均，容易發生偏孔、擴孔等現象。判斷是否遇到傾斜巖面主要有兩種方法，一是根據地質勘探揭示的地質剖面圖，二是在鉆進過程中通過觀察吊繩的擺動做出判斷。若已經偏孔或者遇到傾斜巖面可采取向樁孔內拋填堅硬片石的方法進行糾偏，保證成孔的垂直度。拋填片石高度至少高出偏孔位置或孔內巖面傾斜位置，使沖錘落下時基本位于一個平面上，沖擊能量均勻分布到巖體。回填后，采用小沖程高頻率的方法反復沖擊巖層，片石經反復沖砸在孔內形成一個較密實的整體,有效地分布沖擊能量，有效地沖擊偏孔位置或傾斜巖面，達到糾偏和破碎斜面的目的。成孔完成后，其他的工序和一般地質施工過程一致，這里不再贅述。

3）掉鉆、錘壞、卡鉆

在選用沖擊鉆施工時吊繩在反復使用中磨損、疲勞，或由于巖溶地區地質條件不規則，錘擊作用偏心、不均勻，應力集中，錘體失穩，加之操作不當使用大沖程沖擊，常造成掉鉆、錘壞、卡鉆情況。

在弱風化、中風化堅硬巖層中極易造成掉鉆、錘壞，主要防治措施為經常檢查鋼絲繩，錘頭。對于斷絲，磨損嚴重的鋼絲繩予以及時更換。施工前在錘頭四周焊接掛鉤，如果錘頭脫落，正常情況下尚能通過掛鉤進行打撈。對于掉鉆后錘頭傾斜，卡鉆情況，不能通過掛鉤打撈時，可派潛水員打撈、填孔后進行人工挖孔、廢棄錘頭提請設計變更等，具體處理時視質量、安全、工期、成本考慮。

在施工一段時間后，提起鉆頭，沖洗后，觀察錘頭狀況。若出現錘牙脫落，錘頭開裂需及時補焊錘牙，提高沖擊成孔效率；對磨損嚴重錘頭，錘頭直徑不滿足孔徑要求時需補焊鐵塊，保證成孔樁徑，以防縮孔；對于錘體開裂情況，須及時更換，以免開裂錘體掉落孔中，造成成孔困難。

結論：

巖溶地質鉆孔灌注樁施工的難點在于如何保證溶洞段順利成孔。如果預先掌握樁位處地質資料，注意鉆孔過程中出現的異常現象，及時準確地判斷沖孔狀況，謹慎處理，是能夠取得良好沖孔效果的。上述施工措施對處理漏漿、偏孔等具有指導意義，值得在同類工程中借鑒和使用。

參考文獻：

[1]隋永興.水中鉆孔樁遇溶洞復雜地質處理施工技術研究[D].石家莊鐵道大學,2015.