淺談石灰?guī)r地區(qū)沖孔樁施工及現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)

余新瓏

【摘要】對(duì)于石灰?guī)r地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，采用沖孔樁是比較適宜的，但沖孔樁的施工仍存在一定的難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)某工地沖孔樁施工實(shí)踐，認(rèn)真分析其內(nèi)在的工程隱患，并針對(duì)施工中出現(xiàn)的難點(diǎn)提出了具體的施工方案。

【關(guān)鍵詞】石灰?guī)r 沖孔樁 塌孔

【中圖分類(lèi)號(hào)】U445 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）01—0227-02

一、工程概況

某二期擴(kuò)建工程，全程約2公里，采用高架橋方式沿舊堤外側(cè)擴(kuò)建。設(shè)計(jì)的45#-1號(hào)樁位于某路口45軸北側(cè)，單樁單柱結(jié)構(gòu)，屬于端承樁，樁徑1m，要求嵌入微風(fēng)化巖石0.5 m，采用沖孔成樁的施工方法。根據(jù)超前鉆的地質(zhì)資料，該處從上到下的地質(zhì)資料為：第一層為約3m厚的填筑土，含大量塊石；第二層為3-10.5m淺黃色的軟塑性粘土；第三層為10.5～15.5m軟塑性淤泥；第四層為15.5-27m黃色的可塑粘土；底部持力層為石炭系石灰?guī)r，其中有溶洞，部分溶洞充填軟塑粘土。

二、影響施工安全的因素分析

對(duì)于軟土地層來(lái)說(shuō)，其本身的物理特點(diǎn)為含水量高，可塑性強(qiáng)，高壓縮性。在成孔過(guò)程中，土體一旦受到擾動(dòng)，其內(nèi)應(yīng)力相應(yīng)就發(fā)生改變，破壞了土層原始?jí)毫ζ胶?，因此淤塌和縮徑現(xiàn)象比較普遍；松散的砂層在孔內(nèi)受到水流的沖刷、沖冼液的高速循環(huán)對(duì)臨空面砂層的沖擊，以及地下水頭發(fā)生改變使砂質(zhì)流失等造成孔壁崩塌等情況亦是在所難免；在石灰?guī)r地區(qū)，由于工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜，溶洞、溶溝、溶槽及斷層破碎帶較發(fā)育，經(jīng)常發(fā)生漏漿、塌孔、斜孔、卡錘、掉錘等事故。因此本工程中的地層和地質(zhì)構(gòu)造對(duì)沖孔樁施工是非常不利的：首先表層填筑土結(jié)構(gòu)松散，容易使孔口崩塌；其次軟塑性土層，特別是淤泥層，在受到擾動(dòng)、水位升降等的影響下，亦會(huì)產(chǎn)生崩塌；最后由于底層有較大的石灰?guī)r溶洞，稍有不慎就會(huì)造成漏漿、塌孔、斜孔、卡錘、掉錘等工程事故。

三、施工中的難點(diǎn)及其施工方案

由以上的工程施工隱患分析，本工程施工的難點(diǎn)是孔口和孔壁的安全問(wèn)題和一旦出現(xiàn)塌孔后的處理方法。采用合理的成孔技術(shù)是保證施工順利進(jìn)行的先決條件。

3.1 孔口和孔壁的安全問(wèn)題

合理的保護(hù)孔口的施工方案：由于表層填筑土結(jié)構(gòu)松散，決定采用人工挖孔的方法，挖孔的深度要超過(guò)填筑土層或淤泥層，然后用10cm厚的混凝土護(hù)壁。根據(jù)不同層位，應(yīng)采取不同的護(hù)壁措施：開(kāi)孔前，將孔口護(hù)筒埋設(shè)穩(wěn)固；在土或淤泥層中，投入少量碎石，小沖程沖擊擠密，以取得較好的護(hù)壁效果；在巖層中，投入含砂量較低的粘土，通過(guò)沖擊使孔壁穩(wěn)固；在破碎嚴(yán)重的地層或土洞、溶洞中，常有掉塊現(xiàn)象，造成卡鉆，此時(shí)混合投入粘土、碎石、水泥等，可對(duì)孔壁起到較好的膠結(jié)和穩(wěn)固作用。在沖擊過(guò)程中，根據(jù)不同的地層性質(zhì)，采用不同的沖程和泥漿比重也是非常重要的。如在巖面，采用1.0m的小沖程，低錘密擊，泥漿比重1：3，防止沖錘在傾斜巖面發(fā)生“順層跑”而造成斜孔，待巖面沖出臺(tái)階后再逐漸加大沖程。

3.2 塌孔處理措施

根據(jù)本人從事此類(lèi)工程的勘探施工經(jīng)驗(yàn)，工程范圍基底多屬石灰?guī)r地層，巖面高程不均一，普遍發(fā)育著大小不規(guī)則的溶洞，根據(jù)對(duì)本工程的超前鉆和地質(zhì)勘察提供的資料分析，45#-1號(hào)樁終孔位置恰好穿過(guò)溶洞，易出現(xiàn)大體積漏漿、塌孔和卡鉆等險(xiǎn)情，針對(duì)這種情況，我們擬定了合理的質(zhì)量保證措施。45#-1號(hào)樁實(shí)際施工時(shí)，當(dāng)沖鉆至地層以下45m處時(shí)，出現(xiàn)孔底突然漏水、孔內(nèi)水位迅速下降和塌孔的險(xiǎn)情，幸好孔口有足夠的保護(hù)措施，才沒(méi)有影響人機(jī)安全。面對(duì)這種情況，施工人員采取了預(yù)先設(shè)計(jì)好的施工方案，實(shí)踐證明達(dá)到了很好的結(jié)果。

四、施工方案處理

4.1 回填處理

首先在孔內(nèi)回填片石和粘土拌合物，片石塊徑大約20cm左右，含量20%-30%?；靥钪炼错斠陨?～2m。據(jù)統(tǒng)計(jì)在45#-1號(hào)孔所回填的材料總量超過(guò)200 m³，可是該孔底的溶洞規(guī)模之大，范圍之廣，在鉆樁史上實(shí)屬罕見(jiàn)。

重新再造護(hù)筒

方法一：沿孔周邊灌入以一定量的水泥漿，使孔周?chē)耐馏w固化，灌漿深度應(yīng)到達(dá)孔內(nèi)巖面。

方法二：采用3mm厚的鋼板卷成1m直徑的圓管，連續(xù)套入孔內(nèi)直到巖面。

雖然上面兩種方法均可以達(dá)到保護(hù)孔壁，防止再塌孔的目的，但從經(jīng)濟(jì)的角度和可靠程度考慮，選用方法二較好，因?yàn)楦鶕?jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)這樣處理后，重新在原位再造孔的成功率要高得多。

4.2 封孔

水下灌注樁工程是一項(xiàng)隱蔽性很強(qiáng)的工程。雖然，各施工單位對(duì)此類(lèi)工程的質(zhì)量控制都有高度的重視，但由于施工工藝的差異或處理方法不合理，很多工程出現(xiàn)了不合格樁，造成工期延誤和經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)。45#-1號(hào)樁孔徑較大，而且孔內(nèi)又有大溶洞，經(jīng)分析，要保證封孔成功，必須使用體積較大的漏斗和倒料斗（貯料罐）施工，在此樁的實(shí)際施工工程中，我們采用了口徑1.5m的漏斗灌漿，及時(shí)、有利的保證了45#-1號(hào)樁的注漿強(qiáng)度，確保了樁身質(zhì)量，在隨后的樁身質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告上也驗(yàn)證了我們方案的可行性。

五、45#-1號(hào)樁的質(zhì)量檢測(cè)

有人認(rèn)為，采用鋼套管護(hù)壁的樁會(huì)因?yàn)闃吨苣ψ枇p小而影響樁身的承載力。的確，鋼管與土體之間的摩阻力要少于混凝土與土體的，但是，端承樁的樁身承載力主要是以端承力為主，因此對(duì)于樁身的承載力影響較小。45#-1號(hào)樁的底部由于塌孔處理（經(jīng)檢測(cè)，該樁的混凝土充盈系數(shù)為2.4，可見(jiàn)，大部分混凝土都充填到孔底的溶洞中去了），樁端相當(dāng)于擴(kuò)大樁頭，增加了樁端與巖石接觸的面積，從而提高了樁端的承載力。

5.1 樁身完整性分析

45#-1樁的樁身完整性系數(shù)為100%，反映樁身完好。

5.2 單樁豎向承載力

根據(jù)高應(yīng)變CASE法測(cè)試承載力結(jié)果，45#-1樁單樁豎向極限承載力為7600 kN，在安全系數(shù)為2.5的情況下，高于設(shè)計(jì)的單樁豎向極限承載力7500 kN要求，因而是安全的。從上面進(jìn)行的樁身完整性及單樁承載力分析，得出該項(xiàng)工程的樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量良好，也進(jìn)一步說(shuō)明了本工程施工方案的可行性。

六、結(jié)論

雖然石灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)于樁基礎(chǔ)施工造成極大的困難，但只要做好充分的準(zhǔn)備工作，采用有效的施工措施，就可以防范于未然，把經(jīng)濟(jì)損失降至最低點(diǎn)。

6.1 施工前做好充分的準(zhǔn)備工作

（1）超前鉆工作是必不可少的手段

由于石灰?guī)r地區(qū)溶洞、溶溝、裂隙發(fā)育，具卡斯特地貌的特點(diǎn)，巖面起伏相差十分懸殊。實(shí)踐證明，有些樁位偏離鉆孔不到1m，地下巖面深度卻相差好幾米。所以，在成樁前預(yù)先在樁中心進(jìn)行鉆探，能準(zhǔn)確地掌握孔內(nèi)的地質(zhì)及巖石持力層厚度、埋深、巖面的大致走向及地下水賦存等情況，對(duì)于指導(dǎo)樁基礎(chǔ)施工有重大的意義，特別是對(duì)于單樁單柱的基礎(chǔ)工程更為重要。

（2）施工前備料充足

施工前準(zhǔn)備充足的泥漿和一定量的塊（片）石粘土包和水泥，以便在沖孔工程中出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿時(shí)及時(shí)向樁內(nèi)補(bǔ)給泥漿、拋填泥包、塊（片）石堵漏成孔、或灌注水泥堵漏。

6.2 孔口的保護(hù)是造孔成功的關(guān)鍵

塌孔不但影響成樁的質(zhì)量，更嚴(yán)重的是危及人身安全，特別是沖孔樁工程，首先要做好孔口的保護(hù)工作。人工挖孔及混凝土護(hù)壁成本都比較低，而且又比較安全，開(kāi)孔時(shí)可優(yōu)先使用。開(kāi)孔深度視地質(zhì)情況，一般應(yīng)大于5m，如果坍塌嚴(yán)重破壞了孔口，需要在原位再造孔時(shí)，應(yīng)毫不猶豫地選用鋼套管護(hù)壁，確保施工安全。

6.3 孔底流漿的處理

施工中泥漿的作用有二：一是保護(hù)孔壁；二是冷卻鉆頭，排除孔內(nèi)鉆屑。造孔過(guò)程中孔底流漿是造成孔壁坍塌的主要原因之一。正常情況下孔內(nèi)充滿(mǎn)了循環(huán)漿液，其壓力與孔壁周?chē)耐馏w保持平衡，維持孔壁穩(wěn)定。由于漏漿，使孔內(nèi)水位迅速下降，孔壁土體形成臨空面，結(jié)構(gòu)不良的土質(zhì)由于失去了平衡而崩塌，影響了造孔施工。如果發(fā)現(xiàn)孔底漏漿情況，可用素混凝土回填，待初凝過(guò)后繼續(xù)造孔；或通過(guò)灌漿管在漏漿部位

注入水泥漿（配合速凝劑）堵漏。

七、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，在石灰?guī)r（溶洞）地區(qū)采用上述介紹的各種沖孔樁的施工方案具有較好的應(yīng)用價(jià)值，其施工經(jīng)驗(yàn)值得推廣。