橋梁施工中巖溶樁基施工初探

楊正茂

摘要：在巖溶地區(qū)進行樁基施工必須充分了解各種復雜地質(zhì)條件對施工的影響，根據(jù)地質(zhì)的不同情況和溶洞的不同類型，綜合考慮多種因素在施工過程中把好技術關，合理地選用經(jīng)濟、合理、有效的處理措施，就能解決巖溶地區(qū)樁基的施工技術難題，在保證施工安全的同時，實現(xiàn)工程質(zhì)量和經(jīng)濟效益的雙贏。

關鍵詞：溶巖強烈發(fā)育;樁基;施工技術

前 ?言

我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復雜多變，在西南、中南地區(qū)，巖溶現(xiàn)象普遍存在，給橋梁基礎施工帶來了較大的困難。巖溶根據(jù)其發(fā)育強度，可分為強烈發(fā)育，中等發(fā)育，弱發(fā)育，微弱發(fā)育4種，在巖溶強烈發(fā)育區(qū)，主要表現(xiàn)為大型暗河，廊道及較大規(guī)模的溶洞。對于這種巖溶地質(zhì)，在地質(zhì)勘探時容易發(fā)現(xiàn)，并會引起勘探人員及設計人員的高度重視，工程中將盡可能避免或采取其它特殊措施處理。

一、工程及地質(zhì)概況

工程地質(zhì)情況上覆第四系全新統(tǒng)人工填筑（Q4ml）素填土、沖洪積（Q4al+pl）土層、砂層、圓礫土、卵石土，下伏基巖為測水組（C1s）砂巖、石磴子組（C1s）灰?guī)r、大理巖及斷層角礫?；?guī)r、大理巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，特別是陡傾節(jié)理較發(fā)育，巖體破碎，大氣降水易下滲，受巖溶裂隙水垂直運動作用，巖溶強烈發(fā)育，呈溶孔、溶洞等溶蝕現(xiàn)象，溶洞多呈串珠狀發(fā)育，鉆探揭示最多發(fā)育七層，串珠狀溶洞累計高度最高達37m，工程地質(zhì)條件極差。施工過程中坍孔、卡錘、漏漿、翻冒清水、偏孔及混凝土流失現(xiàn)象極易發(fā)生，給施工帶了極大困難。

二、溶洞處理方案的原則

每根樁必須用地質(zhì)鉆機鉆探，詳細記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫圖列表，為制定相應施工方案提供詳實依據(jù)。對填充物進行土工試驗，分析其物理力學特性，檢測容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數(shù)計算提供依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。對每種處理方案，都要進行仔細的計算，施工前在橋位外進行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗，取得經(jīng)驗數(shù)據(jù)，完善施工方案，指導施工。遇到大溶洞時，必須請監(jiān)理工程師和設計單位核查，明確處理方案，并報監(jiān)理批準后實施。

三、施工中常見問題

成孔原理與其他地質(zhì)條件的鉆孔樁是一致的，但由于巖溶地區(qū)的特殊性，成孔過程要困難的多，遇到的問題也特別多，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.漏漿塌孔當鉆進過程擊穿溶洞頂板時，孔內(nèi)泥漿突然下沉流失，這樣孔外壓力大于孔內(nèi)壓力，造成孔壁坍塌;也可能造成臨近地面塌陷，危及施工安全。

2.偏孔由于溶洞發(fā)育的無規(guī)則性，溶洞頂板或穿過溶洞后的底板巖面常為傾斜的，或在溶洞中有巖石探入，造成一空一實、一軟一硬，常發(fā)生偏孔現(xiàn)象。處理偏孔的過程需較長時間，嚴重影響樁基施工的質(zhì)量和進度。

3.縮徑常見于充填性溶洞，當溶洞內(nèi)充填物為軟～流塑狀黏土時，容易發(fā)生縮徑現(xiàn)象。

4.卡鉆、掉鉆在施鉆過程中由于施工不當，在穿越頂板厚度時經(jīng)常發(fā)生卡鉆頭，或由于嚴重失漿，孔內(nèi)失去壓力平衡，引起塌孔埋鉆頭等現(xiàn)象。

四、鉆孔中采用的技術措施

根據(jù)設計提供的地質(zhì)勘察資料，并結初期施工時遇到的問題，針對不同的巖溶情況，主要采取了鉆孔前的預注漿處理、回填片石和粘土進行二次鉆孔、鋼護筒跟進、爆破松動斜面巖層等技術措施。

1.預注漿處理法對于填充或半填充溶洞

為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達到一定的強度（5MPa以上），防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，可采用注水泥粉煤灰漿的方法進行處理。通過注漿使溶洞中的砂、礫等土體經(jīng)過滲透作用板結;溶洞中的稀土、亞粘土等土體經(jīng)過劈裂、擠密作用得到加固，最后經(jīng)過充填作用填滿溶洞。

2.回填片石和粘土進行二次鉆孔

2.1 粘土片石拋填法適用于高度6m以下全填充、半填充和無填充的溶洞處理，優(yōu)點是方便、快捷，節(jié)省費用。

2.2 當鉆孔至溶洞層時，一般護筒內(nèi)泥漿會全部流失或部分，嚴重時會造成塌孔，這時可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時可加入部分水泥，回填時片石、粘土、水泥應分層拋填入孔，先拋入片石，再拋入水泥，最后拋入粘土，依次循環(huán)進行盡量使片石和粘土保持密實，直至回填至溶洞頂部1～2m。

2.3 溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護壁。若溶洞內(nèi)泥石護壁出現(xiàn)漏漿時，應反復回填、沖擊，直至形成泥石護壁不再漏漿為止。

3.鋼護筒跟進法

3.1 在溶洞較大，洞內(nèi)無填充或有流塑充填物，漏水嚴重或與暗河連通時，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然無法成孔時，可采取鋼護筒跟進法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護筒，并將其振動下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動，便于鉆孔施工。

3.2 當采用泥石筑壁法沖孔已穿過多個溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時，上面已形成的泥石護壁突然坍塌并且漏水，這時已無法再進行泥石護壁，可以將鋼護筒跟進到塌孔處堵漏，漏幾個溶洞，就跟幾個溶洞。

3.3 在垂直方向溶洞較多且樁基較長，鋼護筒跟進很困難，鋼護簡不能一層跟進到底時，可先下一層大護筒跟進，這個護筒的直徑應大于樁徑20cm左右。當大護筒不能下沉，下面的溶洞又無法處理時，需再下一層護筒跟進。施工中為保證鋼護筒順利下沉，要求樁孔要豎直，無歪斜無縮頸。鋼護筒孔徑要準確，連接要順直，要用卷板機成型，鋼護簡要有一定的剛度，鋼板厚以8～12cm為宜。

4.爆破松動斜面巖層法

墩樁基在鉆孔中遇到的傾斜巖層，沖擊錘落下后吊繩明顯偏向孔壁一側(cè)，采用小沖程和填片石的方法均未取得較好的效果。后采用水下爆破松動斜面巖層，取出錘頭，將炸藥用塑料袋密封后捆綁在一塊較大的片石下面，以及在圍繞樁邊約20cm處鉆孔沉放炸藥，放入孔底起爆再采用小沖程進行沖擊鉆孔，每爆破一次可進尺20～30cm。

五、灌注混凝土過程中的問題與處理

溶洞區(qū)的樁基灌注與其他地質(zhì)條件沒有區(qū)別，但對溶洞發(fā)育區(qū)由于成孔過程中溶洞是否完全充填，超灌混凝土量在施工時難以掌握。在以后遇到該類情況時采用以下兩種方法有效的解決了這個問題：一方面不論溶洞大小，是否有充填，都回填片石;另一方面增加混凝土原材料的儲備量，灌注完成后應靜待一定時間，及時觀測孔內(nèi)泥漿變化情況，不要急于提升導管，發(fā)現(xiàn)異常，要及時補充混凝土，以防造成廢樁。同時，在灌注過程中要防止鋼筋籠上浮。

六、成樁質(zhì)量檢測

孔徑檢測：孔徑檢測采用籠式井徑器入孔檢測，籠式井徑器用φ8和φ16鋼筋制作，外徑等于鉆孔設計孔徑，長度等于孔徑的3～4倍。檢測時，將井徑器吊起，使籠的中心孔的中心與起吊鋼絲繩保持一致，放入孔中，上下通暢無阻表明孔徑符合要求。

1.孔深和孔底沉渣檢測

孔深和孔底沉渣采用標準測錘檢測。

2.樁孔豎直度檢測

采用鉆桿測斜法，施工中將帶有鉆頭的鉆桿放入孔內(nèi)到底，在孔口處的鉆桿上裝一個與孔徑或護筒內(nèi)徑一致的導向環(huán)，使鉆桿保持在樁孔中心線位置上，將帶有扶正圈的鉆孔測斜儀下入鉆桿內(nèi)，分點測斜，并描點繪圖。

3.樁基動測

采用低應變檢測法或超聲波檢測法，檢測砼灌注樁的完整性。檢測首先在樁基施工時，預埋豎直測管，管的下口封死。樁直徑在1.2～2.0m時應埋設3根測管。測管選用金屬管，金屬管采用螺紋連接。測管綁在鋼筋上和鋼筋籠一起下入孔內(nèi)，施工中要保持管間平衡。