護筒跟進在溶洞樁基施工中的應用

王濤

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

護筒跟進是溶洞樁基施工中一項必不可少的技術，其對于溶洞樁基施工的穩步推進有重要意義，因此，需要引起施工管理人員的高度重視。應在施工前把握護筒跟進技術的應用范圍，探索該區域的地質特征以及水文條件等，并以此為基礎制訂科學、有效的跟進方案，以發揮該技術的作用，推進工程施工順利完成。

2 工程概況

某大橋建設在溶洞區域，經過專業儀器探測，樁基位置最淺溶洞處于地面以下6.8～12 m，最深溶洞處于地面以下32.4～36.8 m。其中，最小溶洞高度為0.8 m，最大溶洞高度為30.3 m。大部分溶洞是空洞，其余溶洞為全充填或半充填溶洞。本文以其中一個橋墩的樁基施工為研究對象進行分析，樁基下臥層分布有高分別為11.4 m、16.8 m、33.6 m、38.5 m 的4 層溶洞，層間中風化石灰巖層厚度分別為3.4 m、4.1 m、4.9 m、1.6 m。該樁基施工區域有較大的基礎溶洞，下臥4 層，巖層過薄，故而會在后續施工的各個階段出現卡鉆、漏漿以及脈鉆等問題，在影響成樁質量的同時，出現夾雜樁、偏斜樁。并且若溶洞頂板過于薄弱，會使其難以承受上部比較重的荷載，若在施工時未注意該點，在其上方堆積一些比較重的物品，會造成坍塌，進而將洞穴塞滿，給后續施工帶來較大的麻煩。因此，該工作是橋墩基礎施工的重要內容，在具體的施工實踐進程中，應綜合考量各個溶洞的分布特點以及基礎構造，可選擇護筒跟進技術，以穩定樁基周邊的巖土層，保障施工穩步推進。

3 巖溶樁基施工常見問題

3.1 漏漿

很多巖溶區會出現溶槽、裂隙、溶洞、溶溝、土洞等缺陷，使樁基存在各種形式的漏漿問題。部分漏漿速度較慢，大約為1 m/h，但是也有部分漏漿速度較快，可達到1 m/s。進行樁基施工前，應結合漏漿量、漏漿速度以及該區域地質報告分析該區域地質情況，采取對應的處理措施。

漏漿相對緩慢時，表明存在裂隙、小溶洞，或者其內含有填充物的溶洞。針對這一問題，可采取袋裝水泥、黏土、拋投片石的方式進行回填，其后再通過重錘擠壓將樁基周邊的巖土、水泥混合物、片石黏土緊密結合，形成相對牢固的護壁[1]。

若是漏漿速度過快，表明存在比較大的溶洞，或者地下水直接與其他溶洞相連。針對這一問題，應快速提起沖擊錘補漿，然后再將袋裝水泥、黏土、大塊片石拋填至穩定部位，等到泥漿面相對穩定時，借助低沖程高頻對片石進行沖擊擠壓，形成相對牢固的護壁。

3.2 卡錘

施工過程中，將溶洞頂部擊穿或鉆進不均勻質地、斜巖巖土層時，若操作不規范很容易導致卡錘。當鉆進過程中發生偏移時，鉆錘吊索會在巖壁上不斷摩擦而發生損壞。此外，吊索老化、加固吊索時未擰緊等情況都會導致卡捶甚至吊錘。為避免該類事故，在鉆進前，應把握好該區域的地質情況，謹慎鉆進，在遭遇質地不均勻或斜巖巖土層時，可通過拋投質地堅硬片石來進行糾偏。在用小錘擊穿頂部時，應把握溶洞具體填充物，然后再制定對應措施加強護壁[2]。

3.3 埋錘

在進行該橋梁4#墩的樁基施工時，出現了孔壁坍塌埋鉆事故，在發生坍孔后隨即將吊索拉近，意欲將鉆錘提出。而在提出大約0.4 m 時，由于坍孔量較大，其內夾雜大量石塊，難以提起。因此，埋錘較深、情況復雜時，需借助專業人員與專業工具進行打撈。若條件不允許，則需借助重錘將被掩埋沖擊錘擊碎，避免意外情況發生。

3.4 偏孔

巖層質地不均勻、基巖溶蝕程度不均勻、巖層呈臺階狀、巖面傾斜等情況很容易導致偏孔。當鉆進至溶洞底面或巖土界面時，應對鉆進沖程進行適量調整，并選擇高頻率、低沖程的鉆機。再通過灌注混凝土或拋填一些土石混合物的方式，人為制造勻質、水平沖擊界面，以此確保穩定穿過斜巖面[3]。

3.5 縮孔

向黏土層鉆進時，部分黏土含水量較大，塑性也相對較大，較容易粘連沖擊錘，部分鉆孔在經過黏土層穿過巖層后，其上部黏土層會出現縮孔。出現縮孔后，應及時使用錘擊錘將縮孔處理好。當縮孔長度相對較大時，需通過拋投碎磚、片石的方式加固護壁。一些塑性較強的黏土層，提錘會很困難，因此，可根據提錘難易來判別土層性質。還可通過袋裝木屑與土石混合物拋投的方式加強護壁，使其順利穿過黏土層。此外，在各個工班交接班間隙，可利用上下往復掃孔方式解決縮孔問題。

4 護筒跟進在溶洞樁基施工中的應用

4.1 護筒跟進施工方法

護筒材質一般選擇卷制鋼板，護筒外徑在設計時一般大于設計樁直徑20～30 cm，壁厚控制在10～12 mm。設置8 根墩位樁，樁徑1.6 m、內護筒內徑1.9 m、壁厚為10 mm 的鋼板、2.1 m 內徑的外護筒、12.1 mm 厚度的鋼板。將4 cm 厚的加勁箍縫焊在鋼護筒頂內側，使用操作調車一一吊起護筒，在應用定位樁完成定位工作之后，對中鋼護筒底，再以專業的測量設備來重復、細致地測量護筒的垂直度，使其保持垂直狀態，最后將護筒垂直擱置在孔底。在護筒頂放置4.5TDZ-90 振動樁錘，通過振動使其下沉，在護筒跟進過程中，通過外部專門支架和預埋外護筒之間的卡具控制護筒的垂直度，還應在跟進過程中根據實際情況調整振動錘的振動點，使護筒保持勻速下沉。

在護筒跟進過程中，到達巖土位置時，若溶洞頂板不符合施工要求，護筒可繼續跟進達到溶洞底板位置，之后再鉆孔。護筒較長時，可在焊接護筒之后立即使其振動下沉，直至設計高程位置。整體跟進順序為：首先鉆孔，加入黏土與填片石混合物，然后護筒跟進，再鉆孔，使護筒振動下沉，跟進之后再鉆孔，以此類推，實現混凝土整體澆筑[4]。

4.2 護筒跟進施工要點

護筒安裝時，會受到內外部各種因素的影響而發生振動，直接影響相鄰孔位孔壁的穩定性以及混凝土質量，因此，護筒錘擊通常安排在相鄰孔位混凝土澆筑1 d 之后。

待安裝護筒至巖土界面時，及時鉆進上部覆蓋層以及溶洞頂板。在覆蓋層中進行成孔時，采取的方式與一般形式地層一致：巖層鉆進時，選用“十”字實心鉆來鉆孔，并采用泵吸反循環的方式將泥漿排出。待溶洞頂板擊穿后，將錘頭挪開，應用低標號混凝土對溶洞空腔進行水下灌注。為防止混凝土流失過多過遠而產生浪費，可根據具體情況適當降低灌注速度或進行間歇灌注，灌注高度控制在溶洞頂板1 m 以上。

4.3 巖溶樁基施工注意事項

4.3.1 需超前勘察巖溶區的地質情況

在溶洞區進行樁基施工前，應先對該區域的水文條件以及工程地質等進行全面的勘察，明確墩臺處巖溶的實際發育狀況，根據其不同的地質狀況制定實施對應處理措施。在處理溶洞時，還需做好一系列準備工作，在施工時不可完全依賴相關資料。

4.3.2 保持施工順序的設計合理性

先安置好外圍樁，而后處理中間樁，對于一些溶洞較多、較大、較深的樁孔，應優先安排施工。由外及內，先在小洞以及長樁開口，在樁位間進行交叉開孔，以實現步步包圍，并遵循封閉與隔開原則。按照該施工順序進行樁基施工，沖擊中間樁成孔后，可使漏漿問題明顯減弱、減少，工效得到較大提升[5]。

橋墩巖溶較為復雜，溶洞有較大的變化，并且存在溶洞聯通樁孔的問題。因此，難以避免地下各工程結構的相互影響與干擾。因此，進行溶洞施工時，應遵循由大到小、由多到少、由淺到深的原則安排鉆孔順序，以確保較快堵塞與封閉樁孔間通道與巖溶空洞。

4.3.3 溶洞樁孔護壁

樁孔護壁一般采取黏土泥漿護壁，若溶洞相對較大，則需拋填草袋黏土包進行護壁。當溶洞縱深、寬度與高度超過1 m，埋藏深度在5 m 以上時，樁孔護壁應采取黏土與土石混填的方式，向溶洞拋填大量干黏土與片石。干拋片石比重為1.8～1.9，接近于混凝土，在護壁時不易被擊破。

4.3.4 清理巖渣

鉆進時，被擊碎的巖石大部分會通過泥漿循環、掏渣筒取出，其余的會擠入孔壁。巖渣太厚時，泥漿難以將其完全懸浮出來，沒有浮上來的部分會沉到底部變成沉渣。而樁底沉渣厚度會對基巖與混凝土的結合產生不利影響，因此，需控制其厚度。在清理巖渣時，需保證清孔時間與質量，以確保能夠盡快實施樁基灌注。樁基較淺時，采用換漿法即可滿足使用要求。樁基較深時，則采取噴射法、掏渣發、換漿法。

4.3.5 保證樁基基巖的穩定

對于地質情況尚未探明的樁基，應按照要求全范圍核查其地質狀況。在鉆進到設計標高位置時，補充使用小鉆，鉆入適宜深度。通過專業的機械設備檢查地質的完整性，保證其不存在溶洞，在其中嵌入巖樁，然后清孔、安裝鋼筋籠，最后進行地下混凝土灌注。若基巖揭示不完整，有溶洞等不良地質存在，則需穿過這些不良地質以保證樁基基礎穩定性[6]。

4.3.6 保持鋼護筒封底嚴密

在地下水極豐富、巖溶極發育區域，護筒應穿過卵石層、砂層，避免突然遇到溶洞漏漿，進而導致孔口坍塌。

4.3.7 保證混凝土充足

在進行灌注之前，要求相關的施工技術人員能夠綜合分析當前的地質情況，預測各種突發情況，準備好對應物資與設備，保證混凝土能夠滿足所需。在成孔時，孔壁底部或周邊可能存在裂隙、土洞、溶槽等情況，這些空間被充滿，在水下灌注混凝土時，會有一部分大容重的混凝土在土洞、裂縫中置換出其中含有的泥漿，其在占據這部分空間的同時，會增加混凝土體積，也有一些溶洞填充物密度不足，若是向其中加入混凝土，會導致其失衡，造成在成洞時耗費更多混凝土。

4.3.8 嵌巖樁樁底高程的確定與終孔判斷

施工時，要將樁尖直接嵌入基巖中，并控制其深度≥3.2 m，需明確的是，樁徑與嵌巖深度存在正比例關系，因此，對整體基巖規模有較高要求。因溶洞裂隙發育，可能存在“鷹咀巖”“半邊巖”“烏龜殼”、石筍、溶洞、溶潭等，難以滿足各項成樁要求，故而在施工中要求相關施工工人時刻關注樁底基巖完整度與平整性。同時，石灰巖比較堅硬，在沖擊成孔時可能造成鋼絲繩反彈，在孔底發出“咚、咚”響聲。可根據巖溶形態、巖面坡度、實鉆孔深、設計標高，并考慮現場狀況來判斷能否成孔。

5 結語

綜述，本文就護筒跟進工藝在溶洞樁基施工中的應用進行了論述與分析，強調了該項技術對于優化溶洞樁基施工的重要性與必要性，要求相關施工人員給予其必要的重視，實現其在溶洞樁基施工中的合理應用，以此來推進該項施工的順利進行。此外，在應用該技術時，還應充分把握護筒跟進的先決條件、溶洞樁基周邊的環境等，據此來制訂相應的跟進方案，以保證溶洞樁基施工的順利推進。