溶巖地區沖孔灌注樁施工控制技術

楊松

摘要：溶洞地質環境增加了樁基的施工難度，本文結合工程施工對溶洞地質下沖孔灌注樁的成孔與澆筑進行分析。

關鍵詞：溶洞地質；沖孔灌注木樁

1工程簡介

本工程地區地貌屬潯江一級階地地貌單元。碼頭施工區位于潯江的西岸，地形起伏較大，上部覆蓋層為第四系沖積第6層，覆蓋層以下為中風化白云質灰巖、強風化白云質灰巖層厚約6m-25m，港區淺層巖溶較發育，其形態主要以溶洞（槽）、溶蝕裂隙為主。

2施工工藝

2.1施工準備

沖孔樁施工區地質復雜，溶洞發育毫無規律，每個樁位的地質情況都有所不同，有的樁位實際地質情況跟勘探情況相差很大，沖樁過程中容易造成漏漿、塌孔甚至卡錘。

依據超前鉆資料，確定每根樁的樁身長度，入巖深度，以書面交底的方式將地質柱狀圖發放到現場管理人員，并組織相關人員進行學習。在每根樁沖孔之前由現場技術人員再次現場交底，使現場施工人員了解溶洞所在位置、范圍大小、充填情況。依據超前鉆資料推斷樁身溶洞大小，樁與樁之間可能存在溶洞貫通情況，施工前編制樁基沖孔計劃，避免同一溶洞上同時沖擊兩根樁，避免成孔、灌注時的相互干擾。

3施工過程

3.1護筒埋設校正

護筒埋設采用震動下沉法施工，在施振前，選擇并固定好導向架，施振過程中，嚴格控制鋼護筒的平面位置及垂直度。按照現行2012版《港口工程樁基規范》有關規定，其位置偏差：陸上樁≤50mm，近岸無掩護水域樁≤150mm，傾斜率≦1%。所以，鋼護筒的下沉振動速度不宜太快，應采用“小振幅，多振次”方式施振。應將護筒底埋至巖面，護筒無法下沉為止。

埋設護筒時，遇地下障礙物應查明地下障礙物的性質，若與勘探地質報告不符，應及時向設計和甲方監理提出，協商處理。

3.2泥漿控制

泥漿作為沖孔過程的穩定液，主要作用為保護孔壁和懸浮鉆渣。泥漿可在孔壁上形成一薄層泥皮，使水無法從內向外或從外向內滲透，溶洞地質下沖孔樁施工極易出現孔壁坍塌現象，泥漿對孔壁硬化、保護作用至關重要。鉆渣通過反循環、沉淀，清出孔內。制備泥漿采用納制膨潤土，泥漿比重控制在1.05。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護筒側壁下流沖塌護筒根部，造成護筒根部基土的松軟。在成孔過程中，確保泥漿高于地下水位2m，以有利于孔壁的穩定。

3.3溶洞地質下沖擊成孔

本工程沖孔灌注樁均為嵌巖樁，所以采用沖孔機沖孔，沖孔時將沖錐式鉆頭提升到一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，采用泥漿反循環清渣，對于巖溶地區復雜的地質條件，沖擊鉆進方法是嵌巖樁最有效的成孔方法。

3.4特殊部位及突發問題的處理

在本項目施工中出現過溶洞頂坍塌、護筒內泥漿面迅速下降等突發情況，下面針對兩種典型情況結合具體施工措施進行分析。

（1）溶洞破頂措施

某樁樁徑為1.8m，樁長23.1m，超前鉆鉆明溶洞位置在1.5-4.4m處，溶洞高2.9m。在施工沖孔至標高4.8m處時，針對該地質狀況，采用了少提輕擊，慢慢擊穿溶洞頂，防止溶洞頂破裂、突然塌陷，在沖孔至標高4.5m時，出現護筒內泥漿面迅速下降，并伴隨掉錘現象。針對這種問題，現場立即加大泥漿供應量，確保不發生塌孔的情況下進行回填，填入直徑為20-30cm片石和粘土，初次回填至孔深2/3處，重新開始沖孔，采用低錘快擊的辦法將片石沖入溶洞內。當片石充滿溶洞后，觀察鋼絲繩無明顯偏移、無漏漿、偏錘等現象后，進行正常沖孔，直至成孔，若仍有漏漿等現象，則需要重復回填片石、粘土，重復沖孔。

（2） 護筒內泥漿流失

某樁樁徑為1.6m，樁長9.8m，超前鉆顯示該區域巖面較不規則，存在凸起斜巖，巖面下存在溶洞。在施工中該樁在沖孔穿過溶洞后出現護筒內泥漿持續緩慢下降，泥漿損失量約為2m？/h的現象。

針對這種現象，初步推測為溶洞內仍存在空隙，導致泥漿流失。后采取了回填粘土、增加泥漿供應量和調大泥漿比重的措施。在持續沖進1m后，護筒內泥漿仍然持續下降，泥漿損失量約為4m？/h，若采取原措施持續回填粘土、增加泥漿供應量繼續沖孔，既不經濟，又對后續混凝土灌注存在影響。結合地質資料，該區域巖面較不規則，存在凸起斜巖的情況。針對這一情況考慮護筒底和巖面接觸處由于斜巖導致存在較大空隙，由于護筒內泥漿面高于外側水位線，導致由于護筒內外壓差，引起的泥漿滲漏。在不影響樁徑的情況下遂對護筒進行接長3m，再次打入已完成沖孔的巖面內。后再進行沖孔施工時，護筒內泥漿面未出現下降，后順利成孔。

3.5下籠裝管

沖孔樁沖孔至設計標高后，進行第一次清孔，清孔控制標準是循環清孔至出漿口處無巖碴為止。再進行鋼筋籠的安裝，安裝過程中必須控制鋼筋籠垂直下降，防止出現因鋼筋籠剮蹭孔壁導致塌孔的現象。鋼筋籠下入孔內受阻，應查明原因并處理后方可下入，必要時應起拔掃孔后再下籠，確保下放鋼筋籠和鉆孔的同心度。鋼筋籠下放至設計標高后，應進行鋼筋籠的中心定位，中心偏差<2cm，然后沿周邊布置4道定位筋至護筒壁，以防止砼灌注時導管碰撞鋼筋籠造成鋼筋籠偏位。

導管應按孔深拼裝，其底口離孔底0.3m-0.5m，安裝前檢查導管密封性，橡膠密封圈是否有遺漏，并檢查絲扣是否完好及導管圓整度，確保導管的嚴密性及其緊固性，防止灌注混凝土時出現漏漿堵管等狀況。

3.6灌注水下混凝土

溶洞地質下灌注水下混凝土時易出現混凝土面不上升、迅速降低等現象，為保證成樁質量，必須嚴格控制灌注過程。針對地質因素，存在溶洞的樁灌注時需每5分鐘測一次混凝土面高程，且提前準備好充足的混凝土供應，針對突發情況迅速做出修正措施。

某樁樁徑為1.8m，樁長19.2m，超前鉆鉆明溶洞位置在標高8.1-10.6m、11-12.5m處，沖孔過程中已采取措施順利成孔。灌注過程中當灌注至標高13.8m處，正在拆除導管時發現混凝土面在2分鐘內下降至8.5m處，此時導管底標高為9.4m，若繼續澆筑很容易出現斷樁的風險。初步分析原因為溶洞未被填滿、存在空隙，當受到混凝土壓力時，原洞壁破裂，混凝土流入溶洞中空洞處。

4結語

溶巖地區沖孔樁施工過程中，可能遇見各種突發情況，這就要求現場管理人員在施工前準備充分，做好應急預案；施工中密切監測，針對各種情況，迅速做出反應，第一時間采取措施。

參考文獻：

[1]溶巖地區沖孔灌注樁成樁技術分析[J].盧仕明.居舍.2018.

[2]沖孔灌注樁施工方法探討[J].黃健寧.科技信息.2012.

（作者單位：安徽省滁州港航投資有限公司）