多溶洞地質條件下鉆孔灌注樁施工技術研究

林靜

摘 要：珠三角地區是我國覆蓋型溶洞地質的典型區域，巖溶地區建設橋梁樁基的事例也越來越常見。巖溶地區施工難度較大，在施工過程中必須采取科學有效的技術措施保證施工質量，才能在復雜的施工環境中打下高質量的橋梁結構的基礎。主要結合廣花盆地的溶洞地質條件，針對橋梁鉆孔灌注樁在施工過程中的要點進行研究，希望能為該地區的技術應用提供參考。

關鍵詞：溶洞地質;鉆孔灌注樁;施工技術

中圖分類號：U445.551? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）06-0001-03

0 引言

在橋梁工程建設中，樁基工程占據著主要地位。常用的樁基施工方法有錘擊沉樁法、靜力壓樁法、水沖沉樁法、振動沉樁法、就地灌注樁法。近年來鉆（沖）孔灌注樁施工工藝發展較快，不同土層需要適用不同的灌注樁，樁長可根據地質情況改變無需接樁，如濟南黃河斜張橋的灌注樁長達82～88 m，其單樁承載力大。但由于每個工程地質水文情況差異較大，且大部分鉆孔灌注樁施工環節都是在地下或水下實施的，因此鉆孔灌注樁基礎施工往往是橋梁下部結構施工的重點、難點。在珠三角地區，多溶洞地質條件下，需要從施工準備、溶洞處理、護筒埋設、混凝土灌注等環節進行控制，才能有效地控制樁基質量。

1 鉆孔灌注樁施工準備

多溶洞地區灌注樁施工的影響因素較多，風險較一般軟土地質的情況大，施工前應按基本流程做好圖紙會審工作，并從企業、項目組、操作層3個層面做好技術交底，做好施工人員培訓、機械設備調試保養、物資材料檢驗及測量放樣等準備工作。鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖1所示[1]。

勘探多溶洞地質時，設計的勘探密度無法百分百覆蓋所有樁基的數據，因此可實施“首件制、試驗段”等管理制度，遵循“預防為主、先導試點”的原則，保證質量管理工作實施。“首件制”宜根據分部分項工程有序展開，如對于樁基，可通過試樁過程，對樁基混凝土試塊抗壓等質量指標、輕型觸探檢測樁基完整度等對“首件”成品的施工質量進行分析，找出指標不達標的原因進而改進，更好地指導后續施工，預防可能產生的同類質量問題。

2 施工技術及控制要點

2.1 護筒及泥漿及時跟進

鋼護筒可采用8 ～12 mm厚鋼板制成，加工護筒內徑時應注意比樁徑大200 mm。護筒頂面標高大于地面標高30 cm以上，保證鉆進過程中孔口不塌陷[2]。護筒外可用黏土夯壓密實。遇到松軟的表層土，護筒埋置深度應進入到較堅硬密實土層下0.5 m以上。護筒應保持垂直施壓下沉，傾斜度≤1%，樁位位移偏差不得超出設計要求5 cm。鉆進過程應保持護筒泥漿高于地下水位1.5 ～2.0 m或高于護筒底面0.5 m。提鉆和下鉆經過孔口時要低速、平穩，以免因為鉆頭與護筒接觸摩擦導致護筒偏位。護筒頂部溢流口需比泥漿溝底矮10 cm以上，注意溢流口排漿通暢。若遇雨季施工，還應防止由于雨水沖刷可能造成的護筒移位、孔頂破壞等情況。

護筒泥漿應選擇造漿良好的優質膨潤土，易于在孔壁上形成泥皮，阻隔孔隙滲流[3]，泥漿造漿量為1.5倍樁混凝土體積，泥漿循環使用，設沉淀池，將沉淀鉆渣及時清運到指定位置處理。造漿后應檢測全部性能指標，尤其是泥漿比重及含砂率。為防止坍孔或筒壁壓力過大，當遇到土層變化泥漿比重可根據具體的地質密度進行調整，始終保持護筒泥漿的壓力超過靜水壓力。

施工過程中護筒應及時跟進，隨時檢查控制泥漿指標，根據鉆渣來判斷地質情況，做好地質柱狀圖標識;鉆至設計位置后判斷孔底的地質與設計是否一致。根據不同土質，施工要點如表1所述。

2.2 溶洞地區樁基處理

巖溶處理方法主要有拋石填充、泵注水泥漿、袖閥管注漿等。不同類型的的溶洞應采取不同的方法。施工前應對地質鉆探資料進行分析，按照溶洞高度、寬度劃分類別，以便施工人員、機具作業。目前，采用充填封閉及鋼護筒施工法進行局部處理較為經濟。

第一，對規模較小，單個溶洞高度≤3.0 m的溶洞，采用充填封閉法處理，填充后按正常施工方法施工鉆孔灌注樁。充填物根據地質鉆孔揭示的溶洞情況按以下原則確定：①溶洞為空洞、半充填、流塑狀全充填時，采用黏土袋+片石（土石比3：7）全填塞;②溶洞為軟塑狀全充填時，可采用黏土袋+片石（土石比3：7）半填塞;③溶洞為硬塑狀全充填時，可不作處理。

第二，對單個溶洞高度>3.0 m，溶洞內部為全充填物的，可采用充填封閉法處理，填充后按正常施工方法施工鉆孔灌注樁。充填可按以下原則確定：溶洞內為流塑狀時采用黏土袋+片石（土石比3：7）全填塞;軟塑狀時采用半填塞;硬塑狀時可不作處理。

第三，對于單個溶洞高度>3.0 m，溶洞內部為半充填或空洞時，采用單護筒一次穿過頂板及溶洞，直至護筒嵌入溶洞下巖層一定深度。

第四，對串珠狀溶洞，單個高度≤3.0 m的溶洞，串珠洞間巖層距離>3.0 m的，各單個溶洞處理按前述第（1）點采用黏土+片石（土石比3：7）填塞。

第五，對串珠狀溶洞，單個高度≤3.0 m的溶洞，串珠洞間巖層≤3.0 m時，中型溶洞（高度3～10 m）采用黏土+片石（土石比3：7）填塞;大型溶洞（高度≥10 m）若采用鋼護筒處理時，可將連續的串珠狀溶洞視為一個大溶洞，單鋼護筒一次性穿過，直至護筒嵌入溶洞下巖層一定深度。對串珠狀溶洞，單個溶洞高度>3.0 m且上下層溶洞間巖層厚度>3.0 m時，應采用雙層護筒，外層護筒嵌入上下層溶洞間巖層一定深度，內層護筒嵌入溶洞底面巖層一定深度。

第六，對串珠狀溶洞，單個溶洞高度>3.0 m且上下層溶洞間巖層厚度≤3.0 m時;或當溶洞數量多且特別大時，需采用多層鋼護筒施工法。

第七，注意單層、雙層、多層鋼護筒施工流程的控制。單層鋼護筒施工應先預埋開孔護筒再沖進鉆孔，不得因施工便利或趕工期而搶干，在溶洞內沖進時，需邊拋填黏土袋和片石邊跟隨沖進鉆孔下放鋼護筒，將鋼護筒跟進至溶洞底層巖面以下一定深度位置后，繼續沖進鉆孔至設計樁底高程。雙層鋼護筒施工應按外層、內層的順序進行，外層鋼護筒如單層鋼護筒操作后下放內層鋼護筒，將內層鋼護筒繼續跟進至下層溶洞底層巖面以下一定深度位置后，繼續沖進至設計樁底高程。內外層護筒間壓注M10水泥漿，壓注應分段進行，直至終孔。多層鋼護筒施工工藝與雙層鋼護筒施工工藝基本相同，但由于溶洞數量多、高度大，鋼護筒要分多段通過溶洞區，鋼護筒采用多層時應注意上層鋼護筒的外徑均應比下一層鋼護筒大15 cm。

第八，前述采用片石黏土回填時，如果出現多次漏漿塌孔時，可考慮加投水泥回填筑壁。應注意在水泥終凝時間之前完成加投，后靜置直到水泥黏土漿把漏漿源堵死為止。

第九，雙層或多層鋼護筒施工工程中，如按片石黏土回填出現多次漏漿塌孔時，可考慮改用C20水下貧混凝土，且需待混凝土強度達到70%后方可重新作業。施工過程中為縮短工期，可按設計要求摻入一定的早強劑。

第十，在鉆孔到擊穿溶洞頂1 m左右時應采用小沖程，逐漸將洞頂擊穿。一旦擊穿應迅速少量多次回填堵洞。

2.3 檢查及清孔

當孔深達到設計要求后，可采用重錘法檢查，滿足設計要求時可終孔并進行下一道工序。

鉆孔完成后用檢孔器進行檢孔?？讖?、孔深、垂直度等重要指標檢查合格后，方可拆卸鉆機，否則應重新掃孔。一次清孔必須達到基本無大顆粒，泥漿濃度、含沙率及沉渣厚度達到標準要求，方可進行下道工序。

2.4 水下混凝土灌注控制要點

第一，混凝土澆筑是鉆孔灌注樁質量控制的重要環節，灌注過程中所用到的原材料配比需事先通過“試驗段”進行現場驗證，“試驗段”混凝土的抗壓、抗折強度、初凝、終凝時間等指標應滿足設計要求。

第二，混凝土運抵現場時，監理人員須全程旁站抽檢混凝土的坍落度，混凝土配比等情況，并及時制作試塊送檢。為避免混凝土離析，澆筑過程應控制下料導管的端部與孔底的距離，首批混凝土距離宜為0.3～0.5 m。物資供應計劃應保證完成整樁灌注時間短于混凝土的初凝時間，尤其是首批混凝土的量，應保證灌注后導管埋入混凝土中的深度超過1.0 m。

第三，灌注應連續，盡可能縮短導管拆除過程。混凝土供應間隙導致管內混凝土不滿時，應控制灌注速度放緩，以免管內形成高壓氣囊而堵管。導管深度應隨混凝土灌注過程及時調整，有序提升。

第四，灌注過程中若發生堵管現象時可上下活動導管，嚴禁使用振搗設備振動導管[4]，如處理無效時應盡快將導管及鋼筋籠拔出，重新進行清孔，清孔質量達標后再重新啟動下一步工序。

第五，灌注過程中應記錄混凝土灌注量、孔內混凝土面標高，分析實際灌注量與標高計算的理論澆筑體積的比值，當數據異常時應及時處理。

第六，灌注成樁時，取3點測量以確定最終成樁樁頂標高，樁頂標高應高于設計標高1 m或以上。

3 結語

廣東地區尤其是珠三角是我國覆蓋型巖溶的主要分布地之一，在多溶洞地質情況下進行橋梁鉆孔灌注樁工程施工前，應充分理解設計文件，對設計中的樁基位置地質全面補鉆，摸清溶洞具體情況，制定每根樁的填充方案。施工過程中應提高操作人員的風險意識，結合過程中發生的具體質量事件來分析應當采取怎樣的施工技術方案，才能夠確保鉆孔施工各環節實現有效銜接，從而提升灌注樁施工的效率，確保工程質量達標。

參考文獻

[1] 蒙彥，鄭小戰，雷明堂，等.珠三角地區巖溶分布特征及發育規律[J].中國巖溶，2019（10）：746-751.

[2] 楊普軍.鉆孔灌注樁施工技術在市政道橋工程中的應用[J].四川建材，2022（1）：129-130.

[3] 史軍偉.公路橋梁施工中的鉆孔灌注樁施工技術[J].交通世界，2021（7）：27-28.

[4] 張彥龍.橋梁水下鉆孔灌注樁施工技術研究與應用[J].四川水泥，2022（1）：239-240.