贛南地區巖溶地質鉆孔樁技術研究

劉闊

一、工程概況

贛深鐵路龍南東站站房位于江西省贛州市龍南縣里仁鎮，龍南東站地處江西省龍南縣，站房中心里程DK104+738.4，站房采用線正下式，橋式站臺。龍南東站建筑面積9998.9m2，站場設計為2個站臺4條線路，側式站臺2座，巖溶區工程樁188根，樁長為17.7m～64.9m，主要地質為地處巖溶，屬隱伏巖溶區，鉆孔見洞率高，根據地質勘察探明最大洞高22.48m，樁基采用800mm直徑沖孔樁，樁端全面進入持力層深度20.8m，單柱豎向承載力特征值Ro=400kN,施工時最小樁長由持力層深度控制，并保證樁端以下不小于5m范圍內無巖溶夾層、巖溶溶洞分布，在樁基底端部位應力擴散范圍內無巖體臨空。

二、方案選擇

巖溶區樁基鉆進施工穿越溶洞時，打穿溶洞時，經常出現漏漿、偏錘等現象，溶洞頂部巖層被鉆機鉆穿后，在上部孔隙水與下部巖溶水間水頭差的作用下，上層軟弱砂層會隨之流入下層溶洞從而造成塌孔。如溶洞較大，會引起樁基孔口附近地表塌陷，危及地表施工人員、設備、建筑物安全，對樁基施工造成較大難度為保證施工安全及工程質量，制定鉆孔灌注樁專項施工方案，并經專家評審。

三、工程方案比選

1.鋼護筒跟進方案

優點為施工簡單，工期短且施工速度快，樁基質量有保障，有效控制混凝土超方；缺點為材料費、機械費及能耗均需較高的費用，接樁難度較大。

2.拋填片石黏土混合料方案

優點為施工簡單，經濟性好；缺點為需沖擊鉆配合夯實填充物，加固護壁，控制混凝土超方方面效果較護筒跟進較差。

3.回填砼方案

優點為對于各種溶洞、斜巖均可處理，適用性強；缺點為由于溶洞普遍非常發育，回填方量較大，經濟性最差，回填后需等待混凝土凝固時間，施工速度慢，且存在一定程度的浪費。

4.組合方案

采用鋼護筒跟進及拋填片石組合方案，能充分發揮鋼護筒跟進和拋填片石的各自優勢；對于樁身穿越高度大于5m的封閉型較大溶洞及部分較大的連通型溶洞，采用護筒跟進措施進行處理，發揮其施工簡單，有效防止孔壁坍塌，工期短且施工速度快的優勢，對于空溶洞或半充填的溶洞，根據溶洞的大小回填適量的黏土（或黏土坯）和片石混合料，反復沖砸，如此順利穿越溶洞。

5.推薦方案

綜合以上施工方法來看，從施工質量安全、工程進度、工程造價、等方面推薦采用鋼護筒跟進及拋填片石組合方案。

四、總體方案確定

1.根據施工圖紙及工程地質柱狀圖的核對，對樁基每段溶洞擬定處理方案。

2.在鉆孔穿過小溶洞、深層溶洞地層時，處理措施采用拋填法。

3.在鉆孔穿過大溶洞及串珠溶洞地層時，尤其穿越高度大于5m的封閉型較大溶洞及部分較大的連通型溶洞，采用護筒跟進措施進行處理。為提高成樁效率、保證工程質量，巖溶樁采用旋挖機及沖擊鉆組合施工方案施工。

五、方案實施

1.工程樁施工

根據逐樁勘探柱狀圖的地質情況選擇護筒跟進、拋填片石+黏土擠壓措施，防止斜孔、彎孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、塌陷等事故的發生，以便順利成樁，綜合群樁基礎根據地質情況優先施工長樁、后施工短樁。分析樁基各個地質區域地質特點，采取不同的鉆機型號、進尺速度。

2.具體施工方案

（1）沖擊鉆鉆孔

開鉆時，適當控制鉆進速度，待鉆進深度大于鉆頭高度1米后，即可按正常鉆進速度施工。施工中注意護筒的穩定性，如護筒周邊土體有異常，需及時處理，時間不宜太長，防止泥漿不循環導致塌孔。

由于溶洞的存在，鉆進過程中，會出現泥漿有損耗、漏失，要及時補充。在施工前根據地質情況，準備足量泥漿，保證漏漿后能及時補充泥漿。

每鉆進1m或地層變化處，撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄，及時清除鉆渣，使鉆錐鉆進新鮮地層。并與地質勘探資料對比核對，確保鉆進施工安全質量可控。

成孔后保持泥漿循環，保證泥漿穩定，鉆孔達到設計標高后，進行第一次清孔，檢查孔深、孔徑、垂直度，并簽字確認鉆孔深度。

（2）溶洞處理

①鋼護筒跟進：對于樁身穿越高度大于5m的封閉型較大溶洞及部分較大的連通型溶洞，為了防止孔壁坍塌，采用護筒跟進措施進行處理：

鋼護筒的加工。鋼護筒訂購半成品，護筒需保證一定的強度，壁厚選取8mm～10mm，長度每節6m/4m，護筒內徑1000mm。使用時依據實際地質情況在施工現場焊接加長。護筒靠下一面外側增焊加強刃腳，高度大于100mm。

鋼護筒加工拼接。由于鋼護筒內徑1000，需要多次接長，故鋼護筒順直度和連接強度要求較高，尤其是施工焊接質量的控制，需加強檢查。為施工方便，采取逐節焊接，下放鋼護筒，直至需要沉放高度，一般需要采用打拔機輔助捶打至最深溶洞底。

護筒跟進。護筒跟進放依據實際情況確定拼接長度；當穿過巖溶溶洞時低速緩慢鉆進，鉆進無明顯卡頓，再用吊機將鋼護筒放入孔內，需要接長的需增設可靠擔杠，焊接接長后再進行后續施工；護筒跟進過程中遇到下沉受阻時，可采用打拔機打入輔助打入。

②拋填片石、或拋填黏土片石混合料：穿越溶洞地質時，查看泥漿池漿液量，確保在漏漿后能及時補充泥漿，保證施工安全。擊穿溶洞后，根據溶洞的大小按1∶1的比例回填袋裝黏土（或黏土坯）和片石混合料，進行沖砸堵漏，沖砸固壁，直到可正常鉆進，反復操作直到順利穿越溶洞。鉆至離溶洞頂部1m左右時，準備足夠的小片石(粒徑為10cm～30cm)和黏土，對于半充填和無充填采用沖擊鉆施工時注意在小于1m范圍內減小沖程，防止卡鉆頭、掉鉆頭。

六、沉降觀測

因巖溶地質極易發生地面坍塌，故施工過程需對施工周邊地面進行沉降觀測。

1.布點方案

本方案監測樁基周邊土體的豎向位移，防止塌孔，依據現場實際情況，監測點以樁基中心1.5m、3m、4.5m布設，樁基為中心四周布設。

2.垂直位移監測點埋設

測點布置在以樁基為中心四周布設。布設監測點間距間隔1.5m、3m、4.5m。埋設件采用φ16鋼筋，長度不小于80cm，頂部磨圓。要充分做好現場監測點保護工作，防止施工時將其破壞。

由于地表為土料，監測點埋設需采用混凝土灌澆，保證樁基施工過程中的穩定性可靠性；監測點上部采用φ10PVC硬質管保護。開挖至少50cm深度，將監測埋件打入土體，頂部略低于原地面，灌入混凝土，插搗密實，現場同步做好防護措施，防止受損。

3.數據采集

（1）數據采集時間及初始值測定

場地平整完畢后，監測點按要求埋設完成。在樁基施工前至少獨立采集2次數據采用穩定數據均值作為初始值。

（2）垂直位移數據采集與計算

垂直位移監測數據采集采用儀器為電子水準儀；Trimble DiNi03 精度；往返測標準中誤差0.3mm/km。

按國家二等水準要求進行數據采集。現場數據采集時根據現場實際情況，形成閉合或附和觀測路線。

4.儀器選擇及觀測方法

沉降觀測使用天寶DINI03電子水準儀及銦鋼水準標尺進行沉降觀測。放大倍率32倍，1KM來回測中差0.3mm，測距范圍1.5m～100m，所有儀器均經檢驗，在效期內。監測均采取單路往返閉合法。

5.監測周期

開挖過程中及下部結構施工過程中，每日監測1次，當對現場沉降及位移情況有疑問時，適當增加監測頻率。

七、結語

1.該工程在施工過程中，采用組合式方案將每根樁基成樁周期從6-7天縮短至3-4天，極大的提高了成樁效率。

2.鋼護筒對溶洞地質地表沉降起到明顯效果，地表沉降均未報警，提高了施工過程中的安全性。

3.砼超方控制較好，相比相同地質類似工程明顯減少超方，從而降低成樁成本。

4.工程造價方面盡可能做到合理的同時，提高了成樁效率、保證了工程質量及安全施工。