淺析鉆孔灌注樁施工中溶洞處理技術(shù)的應(yīng)用

張椽

摘要：本文通過對廣西玉林地區(qū)施工過程中常遇到的溶洞問題進(jìn)行具體分析，并結(jié)合施工實(shí)際，闡述在鉆孔灌注樁施工中溶洞處理技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：溶洞；鉆孔灌注樁；施工；成孔

引 言

石灰?guī)r地區(qū)由于受地下水長期溶蝕，根據(jù)石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少的不同，在地下形成了各種溝槽、裂縫、空洞，統(tǒng)稱為溶洞。廣西地貌屬于喀斯特地貌，在大型工程樁基礎(chǔ)施工中，經(jīng)常遇到溶洞，溶洞地層的鉆孔灌注樁施工成為了關(guān)注的重點(diǎn)，本文將結(jié)合玉林地區(qū)主體育場工程的鉆孔灌注樁工程實(shí)例，分析它的施工技術(shù)控制要點(diǎn)。

1 工程概況及技術(shù)難點(diǎn)

玉林市體育中心主體育場工程位于人民東路北面，總建筑面積34189平方米。東西看臺基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，共有樁基368根，其中樁徑φ800的142根，樁徑φ1000的226根。設(shè)計(jì)要求以石灰?guī)r為持力層，樁端應(yīng)嵌入完整石灰?guī)r不少于0.5m，并保證樁端下有不少于三倍樁徑且不小于5m的完整石灰?guī)r。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告資料，施工現(xiàn)場位于玉林巖溶盆地內(nèi)，場地內(nèi)上覆土層主要為沖洪積粘性土、坡殘積粘性土及白堊系粉砂巖風(fēng)化殘積土，下伏基巖為上泥盆統(tǒng)石灰?guī)r，石灰?guī)r面起伏大；場地地下水主要有二層，第一層為土層中的上層滯水，第二層為巖溶水；大部分樁位下有石灰?guī)r溶洞和巖石破碎帶，洞周裂隙發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，地質(zhì)勘探孔鉆進(jìn)過程中有漏漿現(xiàn)象，施工時(shí)要設(shè)法克服成孔過程中出現(xiàn)漏漿、塌孔、埋鉆、卡鉆等問題。

2 處理原則

2.1 由于巖溶形態(tài)復(fù)雜，溶洞互相連通，對開孔順序十分講究。在決定鉆孔順序前，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目超前鉆資料分析巖溶裂隙的走向，溶洞的大小、多少、巖面的高低等地質(zhì)條件逐步進(jìn)行，一般可按由深到淺、由多到少、由大到小的原則安

排，有利于及時(shí)封閉溶洞，隔斷通道。

2.2 在成孔施工方式的選擇上，使用轉(zhuǎn)錘沖孔有擠壓護(hù)壁作用，能廣泛適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，尤其是在處理斜面開孔、半邊巖、溶溝及裂隙漏水、漏漿等情況時(shí)比較容易，并且施工成本較低，在發(fā)生漏漿時(shí)，提鉆快，不易埋鉆。

2.3 施工前要準(zhǔn)備好成孔用水、黏土、片石、鋼套筒等必備材料，確保意外情況出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)處理，不至于發(fā)生停工待料造成嚴(yán)重事故；要有處理施工故障的備用機(jī)具設(shè)備，如配套的打撈、急救以及其他不同性能的鉆機(jī)、鉆具等。

3 處理方案

3.1 2米以下溶洞的處理方案

對于覆蓋層穩(wěn)定且溶洞高度在2米以下的樁基，在沖擊鉆進(jìn)過程中，泥漿比重宜控制在1.3～1.4之間。根據(jù)超前鉆資料，在溶蝕裂隙頂上2米處采用低沖程鉆孔，慢慢擊穿溶蝕裂隙。根據(jù)鉆孔的進(jìn)展情況，接近溶洞時(shí)，要安排專人來觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，如果發(fā)現(xiàn)泥漿面出現(xiàn)下降，應(yīng)迅速提出鉆頭，并補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿，然后采用回填黏土，首次回填高度應(yīng)超過溶洞標(biāo)高頂3米為準(zhǔn)。如果漏漿極快，造成塌孔，回填黏土以超過塌孔標(biāo)高頂以上5米為準(zhǔn)。每回填一次利用小沖程擠壓，再回填，再擠壓，如此反復(fù)進(jìn)行，直至溶洞范圍形成護(hù)壁后再繼續(xù)鉆進(jìn)，同時(shí)適當(dāng)增加黏土的數(shù)量，提高泥漿稠度。

3.2 2～5米溶洞處理方案

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，溶洞高度在2～5米范圍的樁基應(yīng)在開工前準(zhǔn)備足夠的片石、黏土、水泥等材料，對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源，樁基進(jìn)入巖層時(shí)采用1～1.5米的沖程將孔內(nèi)沖砸密實(shí)，采用小沖程進(jìn)行造漿，正常鉆進(jìn)可采用2米沖程鉆進(jìn)。

3.2.1在擊穿洞頂之前，要有專人觀測，出現(xiàn)泥漿下降時(shí)應(yīng)迅速補(bǔ)漿。擊穿洞頂后，在洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)填充物的不同，要采取不同的鉆進(jìn)方法。當(dāng)充填物為軟弱粘性土或淤泥時(shí)，應(yīng)向孔內(nèi)投入黏土、片石混合物（比例1：3），采用0.6m 小沖程沖砸固壁。拋填時(shí)應(yīng)先填充比重較大的材料，防止因?yàn)槟酀{的比重和浮力較大而阻礙拋填填材料不能順利進(jìn)入孔底。溶洞處理時(shí)，均采用每鉆進(jìn)1m 投放片石及黏土1.5m 的重復(fù)鉆進(jìn)的方法。泥漿比重控制在1.6 以上，沖砸時(shí)泥漿不得循環(huán)，防止黏土造漿流失。只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)，如此反復(fù)使鉆孔順利穿過溶洞。

3.2.2對于超前鉆資料中反映有半邊巖的樁基，在鉆至洞頂1～1.5米范圍時(shí)必須變換沖程，輕錘慢打，逐漸將洞頂擊穿，以防止卡鉆。鉆頭鉆至溶洞頂0.8米時(shí)，為防止由于巖層厚度、硬度不均勻而出現(xiàn)斜孔，采用拋填片石3米平衡鉆頭，平穩(wěn)沖砸。

3.2.3對小型或多層溶洞，為防止其不與相鄰孔竄孔或成孔后孔型有葫蘆狀，必要時(shí)可水下灌注低標(biāo)號砼（C20）進(jìn)行填充，停鉆24小時(shí)待砼強(qiáng)度達(dá)到?jīng)_擊要求后，再進(jìn)行沖孔施工。

3.3 5m 以上溶洞處理方案

針對溶洞高度5m 以上的樁基，如遇單個(gè)溶洞或間距較小的多層溶洞，主要采用下鋼護(hù)筒穿越溶洞至穩(wěn)定土層護(hù)孔的方法進(jìn)行施工；如遇間距較大的多層溶洞，須采用套內(nèi)護(hù)筒法施工法，即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的方法施工。

3.3.1 護(hù)筒制作

鋼護(hù)筒根據(jù)項(xiàng)目情況選用φ8mm 的鋼板卷制而成。內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑比應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大約20cm，外徑應(yīng)小于外護(hù)筒內(nèi)徑約5cm，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒外徑比上層內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑小3～5cm。由于項(xiàng)目用地范圍較大，鋼護(hù)筒在現(xiàn)場加工場地進(jìn)行分節(jié)制作，加工時(shí)必須保證焊縫質(zhì)量。護(hù)筒接頭位置利用氣刨開帶2mm 鈍邊的60°K 型坡口，為加強(qiáng)護(hù)筒的整體剛度，在焊接接頭焊縫處加設(shè)厚1cm、寬15cm、高30cm 的鋼板，護(hù)筒底腳處加設(shè)厚10mm 高50cm 的鋼帶作為刃腳。焊接時(shí)分層連續(xù)施焊，先在坡口側(cè)施焊一層，每一層焊縫焊完后應(yīng)及時(shí)清理檢查，清除熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一層。

3.3.2 護(hù)筒下沉

外護(hù)筒下沉要求護(hù)筒中心與樁中心偏差不大于5cm，豎直傾斜度小于1%，下沉?xí)r，用兩臺經(jīng)緯儀在兩個(gè)垂直的角度監(jiān)測傾斜度，以便隨時(shí)調(diào)正。鋼護(hù)筒下沉順序：在平臺樁位處安裝第一節(jié)鋼護(hù)筒于導(dǎo)向架內(nèi)并與導(dǎo)向架下口臨時(shí)焊連，固定護(hù)筒→吊起第二節(jié)護(hù)筒對準(zhǔn)第一節(jié)護(hù)筒，校正后將兩節(jié)護(hù)筒連接處焊牢并加強(qiáng)→割除第一節(jié)護(hù)筒與導(dǎo)向架焊接處，起吊下放第一、二節(jié)護(hù)筒→吊裝90KW 振動(dòng)錘與護(hù)筒上口連接牢固→開動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)下沉→再接長下節(jié)鋼護(hù)筒→開動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)下沉鋼護(hù)筒，如此反復(fù)直至護(hù)筒到所需的深度。

內(nèi)護(hù)筒下沉：內(nèi)護(hù)筒下沉主要利用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行，在鉆機(jī)的鉆桿上加護(hù)筒壓架，利用鉆機(jī)的鉆進(jìn)壓力和鉆桿、鉆頭的重量，使內(nèi)護(hù)筒隨鉆頭的鉆進(jìn)而下沉，直到溶洞的底部。穿過溶洞頂部時(shí)要反復(fù)提升沖錘，減小沖程。如沖錘受阻不明顯，說明成孔圓滑垂直，此時(shí)用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護(hù)管，用吊機(jī)（或沖機(jī)自吊）把內(nèi)護(hù)筒放入外護(hù)筒內(nèi)至孔底。

4 其它注意事項(xiàng)

由于溶洞處理成孔過程中拋填料較多，灌注混凝土前必須射漿取渣清孔，如遇大塊鉆渣無法上浮的，可投入少量黏土后小沖程沖砸2～3小時(shí)，清孔至孔底殘?jiān)穸冗_(dá)到設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；水下混凝土灌注中導(dǎo)管提升時(shí)，要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。

5 結(jié)語

玉林溶洞區(qū)地區(qū)鉆孔灌注樁施工的難點(diǎn)主要在于地質(zhì)條件的不確定性，本項(xiàng)目依據(jù)詳細(xì)的超前鉆勘察資料，在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的情況采用不同的處理方法靈活應(yīng)變，成功完成了所有樁基施工，獲得了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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