巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工的特點、難點及其技術措施

（河北建設勘察研究院有限公司，河北石家莊050031）

0 引言

對于巖溶地區較為復雜的地質條件，沖擊鉆孔方法是最先進的巖洞打孔方法，沖擊孔的形成過程隨成形而變化很大，而打孔的成敗取決于孔形成過程的合理性，所以在進行孔樁施工之前，我們應該對現場的地質條件有詳細的了解，分析該巖溶地區的施工難點和易出現的故障，針對每個巖溶地區做定制化鉆（沖）的設計，確保在短時間內達到高效性、安全性、全面性。

1 巖溶地區形成條件與分布特點

1.1 形成條件

如圖1所示是一般巖石現象的示意圖，形成巖溶需要一定的內力和外力條件，其可以在氣候和溫度以及水流動力作用下形成，也可以在碳酸鹽的溶解現象中形成；內力是由地層的結構引起的，例如地層傾斜，褶皺，斷層和地層起伏等等，這些現象能夠形成各種巖溶形式，導致地表水滲入深層巖層，并對巖石產生溶解的作用。巖溶的發育有三個原因：首先，碳酸鹽巖在地表附近節理發育；第二，有一定中強度的降雨量；最后就是循環通暢的地下水。地學領域的研究者對巖溶現象提出的新論據是地幔中的氣體、水蒸氣使石灰石溶解并形成洞穴。

1.2 巖溶分布特征和特點

我國獨特的巖溶地形在一次次的地殼運動以及長期的風化和溶解中形成。自新生代以來，西部地區的地面已大大上升，形成了雄偉的巖溶地貌；東部的巖溶具有裸露型、埋藏型（非碳酸鹽巖層下的巖溶）和覆蓋型（被疏松的沉積物覆蓋）的交替分布特征，現在我國巖溶形式多種多樣，如圖3所示。

2 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工的特點

2.1 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工的特點

巖溶洞穴分布廣泛，規模大，分布復雜，基巖起伏大，導致樁基施工具有以下特點：

（1）在巖溶地層中，由巖溶引起的裂縫較多。巖溶洞一旦在沖擊成孔的施工時出現裂痕或巖溶，樁基的泥漿很快就會從出孔口流出，如果不進行及時補充漿液，很容易造成泥漿表面塌陷，擴孔、塌陷等情況，更有甚者會造成孔位的整體破壞，最后導致地面塌陷。

（2）該區可溶性巖層主要為高強度灰巖，不易對此類巖溶進行鉆孔。（3）局部巖溶侵蝕使基巖一半露出，使位于沖孔樁的直徑范圍內水平和垂直波動較大，在鉆孔的過程中容易使樁卡住或者斜樁的現象。

（4）巖溶地區樁基礎施工和澆筑施工比較困難。巖溶地區大部分富含地下水，在鉆探過程中，位于孔底部的泥沙較難控制.

（5）大多數巖溶地區和洞穴都分布在基巖上。在使用該地層作為樁的承載層的情況下，在地質調查中遺漏的巖溶洞穴可能會出現在樁的末端，在發生這種情況后，如果洞穴的頂部厚度比較小，則在樁施工過程中可能會出現一定的施工安全風險。

2.2 施工期間可能發生的情況

1）灌漿的泄漏：這是巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工經常發生的現象，在洞穴時出現灌漿，泥漿會迅速流入洞穴空間。

2）塌陷的孔洞：如果存在大量的巖溶洞穴或巖溶洞穴之間有連通現象，在灌漿過程中，灌漿表面將急劇下降，并且將在短時間內添加灌漿以將灌漿表面恢復至一定高度，否則會導致孔洞塌陷。在更嚴重的情況下，漏斗狀的塌陷會發生在地面，這個問題將會危及鄰近的建筑、器械和工作人員的安全。

3）埋藏式鉆孔：通常在孔塌陷時發生，由于地面塌陷，機械傾斜或鉆桿發生形變，鉆頭會從原始孔位置移開并且不容易拔出。

3 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工的難點和相應的技術措施

3.1 巖溶地區鉆孔（沖孔）灌入樁施工中的高度控制與技術措施

難點分析：

1）由于對巖溶地區的發育規律、發展的形成過程了解不足，摸不準巖溶的大致范圍等影響因素，會增加鉆（沖）孔灌注施工的高度控制的難度，對后續的施工工作買下了安全隱患。

2）因為巖溶地區有著特殊的地質條件，致使不能充分了解高級鉆探和勘察工作時整個灌注樁區域的地質信息，不能精準得出鉆井的數據和實際情況的數據，對施工中高程控制造成了一定的影響。

技術措施：

1）在進行項目的實施前，應提前對一樁一孔的鉆孔工作進行探測，應在巖溶地區根據當地的洞穴形成的情況進行分析，明確應該打孔的數量，對樁身的直徑加強控制，為后續的高程控制工作打下基礎，以滿足巖溶地區鉆孔（沖孔）灌入樁施工中的安全要求。

2）不同方法應結合使用，例如加強對密集測量孔，地面雷達，鉆孔間的電磁層析成像，來完成對巖溶生長情況的全面分析，使鉆（沖）孔樁的高度控制更加合理，還應豐富地區地質調查數據，以確保項目實施的安全建設計劃。

3.2 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工中漿液泄漏和孔洞塌陷

難點分析：

1）巖溶地區分布著巨大的巖溶洞穴，洞穴之間相互串聯，施工過程中增加了漏泥的發生率，影響打孔的效率，地下水的低壓對施工的影響很大時，孔壁的承載力下降，導致塌陷的情況。

2）巖溶地區有著極其復雜的地質條件，阻礙了進行鉆（沖）孔灌注樁施工計劃的實施，造成滲漏和孔洞塌陷，將帶來一定經濟效益的影響，給建筑企業帶來損失。

技術對策：

1）應對鉆進過程中泥漿濃度加強控制，當出現漏漿問題時需及時補充泥漿，要保證鉆（沖）孔灌注樁施工中的的泥漿存儲量足夠并且泥漿質量要好。如果在鉆（沖）孔灌注樁施工過程中注漿滲漏量太大，可以采取將適量的粘土和片石混合物填入其中，并用打樁機來進行小沖程的沖壓處理，堵住滲漏的通道，以保證其具有良好的樁孔質量。

2）在處理泄漏問題時，應設置孔口的長度，并對埋在土壤中保護筒的深度進行控制，并在保護管周圍填充粘土，以確保孔內的泥漿面可以位于保護筒上，用以減少泥漿泄漏的問題。在解決塌孔問題時，使用強效雙重保護管的方法，將地下水有效的隔離在管外，保護孔洞。

3.3 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工中的偏孔和傾斜樁

難點分析：

1）受巖溶洞穴、巖溶槽的發育特征以及施工區巖石不平整的影響，會導致產生各種角度的斜坡，施工過程中，鉆具沿著斜坡下滑，導致孔偏離原有方向，從而發生偏孔問題。

2）在鉆孔工作中，樁孔不夠垂直，不符合條件時，影響鋼筋籠的安置情況，會降低樁的質量，并在鉆（沖）孔灌注樁施工中引起傾斜樁的問題。

技術對策的應用：

技術對策：

1）應對鉆具使用條件進行仔細的分析，與鋼絲繩的停止位置相結合，跟蹤分析鉆孔工作時有無發生偏孔現象，保證實施鉆（沖）孔施工計劃順利進行。

2）如果在施工過程中發現樁孔有偏差角度時，應立即暫停打孔工作，并放入碎石來填滿片石的頂面，其高度應比偏孔位置高1m，然后進行沖孔，使碎石填滿部分孔的位置，將其變得緊實，然后再進行沖孔。如果堆石的矯正效果仍不能達到設計要求，可將高密度混凝土澆灌孔的斜段，使混凝土凝固后進行沖擊修復，要讓孔底面的強度受力均勻，使用錘子可以垂直來糾正斜孔。

3）可以進行沖孔。其裝置使用已焊上錘牙、提升結構且直徑稍小的厚壁鋼制保護筒，長度通常＞5m，還應具有良好的導正性能，以確保樁孔不偏斜。

3.4 巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工中的卡鉆或錘頭脫落

（1）難點分析：結合實際情況，發現巖溶洞穴和巖溶槽中的充填物具有多種形式，還能呈現出不同的形式。在這樣的施工條件下，在巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工中容易引起卡鉆或錘頭脫落的問題，降低了植樁的施工質量，所以必須采取對策以提高施工質量。

（2）技術對策：

在處理鉆頭或錘頭掉落的過程中，使用的技術對策：

1）施工前，要先了解鉆孔區域的地質資料，當沖向溶洞頂層時，請以較小的行程和緩慢的沖擊力來防止空錘。

2）在施工計劃執行過程中，要定期檢查錘頭，進行相應的修整，使其具有良好的使用性能。

3）全面提高泥漿質量，保持孔壁的穩定；如果在施工中出現卡鉆現象或鉆頭脫落的情況，需要及時在反向循環泵下進行泥漿循環操作。

4 結論

在目前的形勢下，巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工增加了許多難度，對施工工程的質量造成了很大的威脅，也增加了鉆孔樁施工的安全隱患度。日后在巖溶地區鉆（沖）孔灌注樁施工時，應注意分析施工難度，并應改進技術措施，以提高鉆孔（打孔）鉆孔樁的質量和效率，可以有效地保證施工質量，為后續的鉆（沖）孔灌注樁施工提供可行性建議，降低發生事故的可能性，使施工計劃的執行取得預期成果。