巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工技術研究

毛文森 李國麗 張再源

摘要：巖溶發育地區由于長期受到溶蝕作用，形成了較多的溶洞，地質復雜不確定因素較多，對橋梁樁基施工作業帶來了很大困難，特別是操作不當極易造成卡鉆、漏漿、塌孔等質量問題。因此，在巖溶發育地區的樁基施工必須做好地質勘查，掌握地質特點，制定科學的溶洞處治方案，保障工程施工質量。文章通過介紹了巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工質量控制要點，結合以往工作經驗，通過橋梁樁基溶洞處治實例，為后續相關工程提供借鑒。

關鍵詞：巖溶地區;鉆孔灌注樁;質量控制;溶洞處治

中圖分類號：TU753.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0144-02

1工程地質條件

昭瀘高速公路二工區樁基集中在云南省鎮雄縣境內，工區地處喀斯特地貌，巖溶較為發育，根據地質資料顯示洗白村大橋、王家灣大橋和法丈溝大橋橫跨“u”溶蝕槽谷，槽谷內多為被土層覆蓋，基巖多裸露，為中一厚層灰巖，地表巖溶發育，溶腔、裂隙極為發育，總體地質條件較差。結合工程地質勘察資料和周邊現場隋況分析，上述3座大橋樁基采用沖擊鉆成孔的方案。

2施工質量控制要點

巖溶發育地區的沖擊鉆成孔施工與普通地區施工方法有所差異，在巖溶地區施工需嚴格執行施工工藝，控制施工參數，每顆樁基施工前必須認真研究設計圖紙與地質勘察資料，分析判斷地下情況，結合實地隋況展開施工部署，確保樁基成孔質量，一般來說，喀斯特地區樁基施工采取“先長后短、先外圍后中間”的原則，具體施工要點從以下幾個方面進行控制：

2.1鋼護筒跟進施工質量控制

結合巖溶發育地區的地質特點，一般選擇鋼質護筒，其具備較強的承載力和抗變形能力。當鉆頭穿過溶洞時，鋼護筒是不可或缺的，鋼護筒提前跟進，撐住溶洞，能有效的避免卡鉆的發生，并能良好的控制鉆孔的豎直度，保證鉆孔不偏位。護筒的直徑要根據鉆頭直徑來確定，一般超過鉆頭直徑0.1～0.15m即可滿足施工要求。護筒長度根據實際施工需要，分節段制作拼裝。

2.2鉆孔施工質量控制

在橋梁施工中尤其需要重視鉆孔豎直度的控制，以護筒為圓心，周圍要進行平整工作，嚴格控制鉆頭與樁位中心是否對準、鉆頭傾斜度等。確定各項參數均滿足施工要求后，再進行沖擊鉆孔。鉆孔時保證鉆進速度的平穩，同時鉆孔過程中還要觀察壓力指數，如果壓力指數過大，說明可能是遇到了堅硬巖層，此時需要降低鉆頭沖程，減緩鉆進速度，防止鉆頭受損或出現卡鉆問題。另外，要加強現場特殊地質情況的處治，在溶洞上端進行破壁時，需注意鉆頭工作隋況，采用小沖程進行沖孔，在穿越溶洞時，要嚴格控制鉆頭位置，嚴格控制吊繩的水平擺動幅度，確保鉆孔施工質量。

2.3成孔嵌巖深度施工質量控制

由于巖溶地區地下條件復雜，在鉆孔深度達到設計標高后，很有可能存在嵌巖承載力不足，不滿足設計最小嵌巖深度的情況。故鉆孔施工過程中必須準確的記錄和描述巖性，與設計圖紙、地看資料進行比對，保證鉆孔樁最小的嵌巖深度是完整的巖層，而且承載力滿足要求。如果不能滿足設計要求的，必須上報給設計、監理和業主方，四方到現場勘查，根據實地情況進行樁基長度變更處理。同時，在沖孔達設計標高時，需進行水下孔底地質雷達探測，確保樁孔下安全范圍內無發育的溶洞，保證樁基穩定。

3溶洞處治方法

本工程3座大橋樁基溶洞施工，根據現場溶洞裂隙發育情況、尺寸大小，分析后采取了直接回填、鋼護筒跟進和低標號混凝土填充等3種處治方法。

3.1直接回填法

此方法具有施工工藝比較成熟，操作簡便、效果良好、適用范圍廣的特點。主要適用于發育范圍小，豎向高度不高、漏漿量不大的溶洞，一般采取直接回填黏土、碎石、片石進行處治，用沖擊鉆鉆頭將上述回填物沖擠進溶洞腔體或裂隙中去，達到穩定護壁的作用。回填物中還可摻入木塊、水泥，以提高鉆孔護壁穩定能力。

洗白村大橋右幅6-5#樁基，在鉆孔施工至灰巖裂隙發育處，發現孔內泥漿液面持續緩慢下降，對照地勘資料，綜合分析采用上述辦法進行處治。

施工中需防止孔壁坍塌，減少對鉆孔擾動;回填料投放后及時補充漿液，加大泥漿比重，保持孔內液面高度，然后采用小沖程進行沖擊作業，每沖進0.5m時投放一次黏土和片石，沖孔一回填一沖孔反復作業，反復作業共計4次，最終使回填料與泥漿充滿整個溶腔，安全通過溶洞。成樁后，洗白村大橋右幅6-5泥漿液面保持穩定，基本無明顯漏漿現象。

3.2鋼護筒跟進法

該方法施工工藝較為復雜，操作要求高，要求配備大型吊機、振動錘等機械，造價較高，但適用于溶洞極為發育的地段，如：極為發育的串珠式巖溶地區，對于上下間距較小的多個溶洞處理效果較好，是控制樁基施工質量的重要手段。

法丈溝大橋左幅4-1#樁基設計樁長70m，設計圖紙中與地勘資料顯示在孔深42～65m區間內發育有多個溶腔、裂隙，且無填充物，在沖孔施工至42m時成孔非常困難，經常性出現塌孔、泥漿流失嚴重的情況，回填黏土、片石5次后，效果仍舊不明顯，綜合分析后，改為雙層鋼護筒跟進來處治。施工時，外護筒選取比設計樁徑大20cm的鋼護筒，用振動錘下沉至設計位置，護筒下沉應嚴格控制傾斜度和錘擊貫入度，鋼護筒一，下沉量不宜過大。防止因護筒遇阻偏斜和筒壁變形，從而造成偏孔事故。當鉆頭穿過溶洞頂板后暫停鉆孔，將直徑大于樁徑15cm的內護筒沉入巖溶段，隨鉆孔跟進至穩定巖面以下0.5m，再按正常鉆進。內外護筒中間用注入砂漿，固結封口，保持護筒的穩定性，最終順利成孔。

3.3低標號混凝土填充法

該方法適用于溶洞發育較大、溶洞位置較深，不易探明溶洞發育狀況的情況，此方法施工方便，技術難度不高，但需要回填大量混凝土，處治成本較高。

王家灣大橋右幅7-1#樁基根據施工地勘資料顯示，深度為30m附近有一發育較大的無填充物溶洞，存在多條較為發育的裂隙，在沖孔施工中，多次進行回填片石、黏土進行沖擊，但效果不好，沖擊過程中泥漿流失較大，無法保住泥漿，造成孔壁坍塌，推斷地下可能存在較發育的暗河，綜合上述隋況，分析后采取水下灌注低標號混凝土進行填充，依靠混凝土對溶洞、裂隙進行充填和阻隔，達到穩定孔壁的作用。

在水下灌注混凝土過程中，嚴格控制混凝土入孔速度，當混凝土面高于溶洞頂部1m以上即可停止澆筑，24h后待強度達到要求值后，即可進行沖擊作業，后續的成孔過程基本順利，解決沖孔難題的同時，一定程度上控制了水下樁基混凝土超方的問題。

4結束語

鉆孔灌注樁作為橋梁工程樁基施工中常用的技術措施，在地質復雜、構造特殊的巖溶發育地區的施工中，會遇到各式各樣發育狀況不一的溶洞，會經常性發生卡鉆、偏位、塌孔等事故，施工質量不易控制，因此，在溶洞發育地區進行樁基工程施工前，需充分了解地質信息，制定合理的施工組織，施工中多觀測、多記錄，分析問題原因，根據溶洞發育情況采取科學的處理措施，通過不斷總結和改進施工方案，確保施工質量穩定可靠。