常見巖溶樁基施工事故應急處治措施★

楊書生，滕兆寶，譚 飛，王培森

(1.濟青高速鐵路有限公司，山東 濟南 250102； 2.山東濰萊高速鐵路有限公司,山東 濟南 250021； 3.山東建筑大學,山東 濟南 250101)

巖溶區的橋梁樁基，由于巖體的巖性不同，溶洞的發展、發育情況不同(如：溶洞數量、形狀、尺寸、位置的隨機性及多樣性)，以及填充物的復雜性和多樣性，決定了巖溶地段樁基在遭遇不同荷載時容易發生較大位移而影響上部結構穩定還有其他次生災害。在經濟迅速發展的今天，加強開發巖溶資源的勢頭在世界各國盛行，而巖溶資源的過度開發頻頻誘發巖溶塌陷，繼而成為巖溶區主要的環境地質災害[1-5]。

由于目前各類規范的局限性，使用普通地區的樁基規范直接用于巖溶區樁基礎的設計，勢必不能滿足巖溶區樁基礎承載力的特殊性與復雜性，因此會帶來很大的盲目性。如果樁基礎承載力設計不足以滿足基礎需要的承載力時，會給工程帶來很大損害，這樣就引起了無法挽回的損失，相反，如果設計的樁基礎承載力過于保守，會造成巨大的浪費，這樣就使工程造價大大增加。據此，以合理設計巖溶區樁基和確保工程質量安全可靠為前提，盡量的降低工程造價，增加施工的合理性，以此為出發點進行研究，將會帶來巨大的效益，對全國廣大巖溶區的樁基礎的設計施工都有巨大的指導意義。

目前，巖溶區樁基設計施工常用的處理方案有如下幾種:

1)采用片石、黏土、水泥回填法。該方法適用于小溶洞的情況。

2)全程鋼護筒跟進法。該方法是用沖錘將護筒擊穿溶洞，達到讓樁基落到溶洞底部基巖的目的。

3)靜壓化學灌漿法。在沖孔樁施工前先進行預處理，采用靜壓化學灌漿法固結填充物和流砂，或用此法填滿溶洞，以此提高溶洞中土體的承載力和抗剪力[6-8]。

1 卡鉆事故處理

當遇到卡鉆事故時，采取以下措施：

1)根據不同地質情況確定沖程，沖程的選擇見表1。

表1 卡鉆時不同沖程的選擇

2)不強行提拉鉆錘。

3)卡鉆位置不同，處理措施不同。

4)處理完卡鉆事故，不應繼續向下鉆孔，應在鉆孔中回填1.0 m～1.5 m高度的碎石和黏土混合料，反復沖砸，整平造成卡鉆的突石和溶洞板面，防止卡鉆再次發生。

2 掉鉆事故處理

預防是應對掉鉆事故的主要措施，定期對機具設備進行檢修。其中重點檢查鉆機主繩和鉆頭轉向鼻子等部位，鉆頭宜安裝可靠保險繩。

若遇到了掉鉆事故，采取以下措施：

1)掉鉆位置不同，處理措施不同。

2)嚴禁打空錘。宜緊繃鋼絲繩，采用小沖程低打緊擊，當發現漏漿或異常情況，立即提錘至洞口，再采取其他的補救措施。

3)若已達到樁基的設計孔深，而掉鉆打撈困難，可采用丟棄鉆錘處理。棄置鉆錘于孔底，樁基清孔后，拋入碎石填平鉆錘，灌注混凝土成樁，再對鉆錘段碎石高壓注漿加固。

3 埋鉆事故處理

在樁基成孔時，泥漿循環依靠鉆錘的上下活動實現，但是鉆錘不宜在孔底停留過長的時間，否則容易造成沉渣過厚，引起埋鉆事故。

當發生塌孔埋鉆時，采取以下措施：

1)宜用氣舉反循環或強力泵沖孔法迅速沖孔，排出沉渣及坍塌土體，將鉆錘提出。

2)清渣或沖孔時應串動鉆頭，并逐步擴大串動范圍，直至能正常提升。

4 偏位事故處理

偏位事故預判：當鉆錘穿越溶洞、巖面大坡度傾斜、巖層風化不均勻部位時，宜密切關注鋼絲繩變化情況，若鋼絲繩出現擺動較大，沖擊進尺突然加大的情況，應立即停鉆，提出鉆頭。

偏位事故處理措施：

1)宜向鉆孔內拋填塊石和黏土，塊石強度宜高于巖層強度，回填高度至斜面頂或偏孔位置以上0.5 m～1.0 m處，再用小沖程、低頻率方法沖孔鉆進，宜多次回填，反復沖砸，調整鋼絲繩豎直、鉆錘水平，再小沖程緩慢鉆進。

2)當1)方法不宜糾偏時，宜先掏渣清孔，再向孔內灌注高強度水下混凝土封底，待混凝土強度達到20 MPa后再重新鉆進。

5 塌孔事故處理

樁基施工中，為防止塌孔事故的發生，應平穩可靠地安裝鉆機和鉆架，并及時調整泥漿濃度，保持護筒內泥漿水頭高度高于地下水位2.0 m～2.5 m，小沖程鉆進。當發生塌孔時，根據塌孔原因不同，應采取下列應急處理措施，如表2所示。

表2 塌孔處理措施

有時，不得不在強度較弱的地面進行樁基施工，這時若鉆孔時出現局部塌壁，可能會引起地面塌陷，進而造成鉆機傾翻。可采用以下措施進行預防：

1)樁基施工區域宜用混凝土硬化，地表設連通的排水槽及防護設施，便于場地積水排出。

2)鉆機尾部位置橫向墊放3片～5片型鋼板，并在鉆機滾筒下方密鋪枕木，擴大鉆機與地面的接觸面積，減少孔口處的局部壓力，也可在鉆機尾部適當加設配重塊，防止鉆機前傾。

6 漏漿事故處理

施工時宜采取措施預防和控制漏漿，施工現場應保證足夠儲漿量，足夠黏土、碎石、袋裝水泥等填充物，以應對突發的漏漿事故。針對不同溶洞形式發生的漏漿，采取不同的處理措施：

1)當巖溶裂隙和小型溶洞、孤立溶洞出現漏漿時，應采取下列應急處理措施：及時向孔內補充泥漿、加稠泥漿濃度、拋填黏土、碎石混合料，再采用小沖程、低頻率方法沖孔鉆進，宜多次回填，反復沖砸。

2)當中型、大型溶洞漏漿時，宜采用水泥黏土固結堵漏處理：a.當遇到多層中、大型溶洞漏漿時，拋填水泥、碎石和黏土混合料，并分層加入整包水泥包，回填高度要超過漏漿位置。回填完畢后輕放鉆錘并擠壓混合料及水泥包，采用小沖程擊打成水泥土漿，等待12 h以上，水泥土漿凝固后再沖擊成孔。b.當鉆孔到達樁底標高后漏漿時，宜采用a.方法堵漏泥漿；但在清孔排渣后，封堵溶洞充填物流失，再次出現漏漿現象時，宜拋填碎石，澆筑樁底混凝土，待混凝土達到一定強度后再繼續清孔排渣。

7 混凝土流失及斷樁事故處理

預防混凝土流失的措施：1)采用混凝土集中拌合站。2)加大混凝土初罐量。3)加大導管埋深，導管下口埋深一般控制在4 m～6 m。

當混凝土流失事故已經發生，采取的措施是：1)加大混凝土灌注高度，超過設計高程1.5 m～2.0 m。2)當灌注含有較大溶洞的鉆孔時，灌注速度要適當加快，并增加導管埋深。3)當發生混凝土流失斷樁時，立即停止灌注，待水下混凝土達到凝結強度后，再重新沖孔成樁。

8 巖溶通道串漿、串孔處理

樁基施工發生巖溶通道串漿、串孔的事故時，可采取的措施有：

1)對于勘探資料顯示相鄰樁基溶洞分布深度與洞高相近的大型溶洞，有可能存在連通性，處理時應優先施工中間位置樁基。2)宜采用間隔施工法，協調好施工鉆機之間的優先順序。3)在相鄰有干擾關系的未完成成孔的樁孔內事先投入黏土進行封堵，停止鉆孔成孔作業，待相鄰樁孔混凝土灌注完成12 h后，再進行鉆孔。4)發現兩個孔間串漿、串孔比較明顯的樁基應提前進行處理。

9 工程實例

林衛新、羅志強[9]結合廣州多巖溶的地形特點及廣州江村南北橋工程，介紹了漏漿、坍孔和卡鉆等多種常見巖溶樁基施工事故及處理辦法。并經過反復實踐處理卡鉆事故上千次，處理時間也由7 d～9 d縮短到40 min～50 min。在整個樁基施工過程中可能不止遇到一種事故，曹佳文等[10]介紹在道縣至永安關二級公路山口鋪大橋1-1號墩左側樁基所在位置存在溶洞等溶蝕作用，在施工過程中遇到了坍孔、卡鉆、漏漿等事故。結合工程實際并比較論證多種方法后決定將高壓噴射注漿和靜壓注漿相結合進行注漿處理，具體工藝流程如圖1所示。于飛[11]介紹了安坪舞陽河特大橋所在地為巖溶現象，地基條件不良，其中8-4號，9-3號和14-3號等樁基施工時出現了漏漿事故，采用的方法就是向孔內拋填混合料正常成孔的方法。施工過程中出現混凝土流失事故會造成樁基高度不達標，借此現象，董藝[12]采用了一種用于巖溶區的樁頂標高監測裝置，通過觀察標桿的沉降距離判斷是否有混凝土流失現象，從而及時采取補救措施，減少損失。游紅江[13]介紹在帷幕灌漿施工中出現的串漿現象和處理方式。當灌漿設備數量充足且滿足要求時可采用“被串漿孔與灌漿孔同時灌漿”的方法，當設備不充足時可采用“封堵被串漿孔且灌漿孔正常灌漿”的方法。針對巖溶地貌樁基施工，鐘興武等[14]提出了“黏土片石回填+鋼護筒跟進”的處理方案。前者可在發生漏漿時及時回填黏土片石，后者可避免樁基孔壁坍塌引起的地面塌陷和下沉。

10 結語

巖溶地區地形復雜，樁基施工難度大，提前做好勘測工作，制定應對方案，有利于減少施工過程中事故的發生。遇到施工事故時，正確判斷事故類型，根據具體事故情況采取相應的處理措施，綜合分析，盡可能減少損失，保證施工質量。