探析巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工技術(shù)

潘偉民

[摘要]我國(guó)地貌分布有廣泛的巖溶地質(zhì)，而其特點(diǎn)就是地質(zhì)情況復(fù)雜多變，在巖溶地區(qū)進(jìn)行地基處理及樁基施工，巖溶的復(fù)雜性及多變性是影響工程質(zhì)量及進(jìn)度的關(guān)鍵因素。對(duì)于一個(gè)在巖溶地區(qū)施工的工程來(lái)說(shuō)，地基處理及樁基施工對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，為提高工程項(xiàng)目質(zhì)量，在施工開展之前對(duì)施工所在區(qū)域的勘測(cè)應(yīng)予以足夠重視，勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工的方法及技術(shù)，應(yīng)結(jié)合施工實(shí)例，總結(jié)巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工的影響因素、不同巖溶形態(tài)采取的處理方法、以及在施工中遇到的異常情況，并采取的相應(yīng)處理措施。

[關(guān)鍵詞]巖溶地區(qū)：地基處理：樁基施工；影響因素：處理措施

一、工程概況

某某工廠項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的工程地質(zhì)條件復(fù)雜，處于隱埋型巖溶地區(qū)，基巖面起伏大，溶洞、溶溝、溶槽、石芽、巖石陡坎發(fā)育，溶洞多為流塑狀混碎石粘土充填。根據(jù)勘察資料及樁孔超前鉆資料，地基土層從上到下為第四系人工填土層、第四系坡、殘積層、石炭系下統(tǒng)、第四系洞穴堆積。石灰?guī)r為場(chǎng)內(nèi)基巖，表面高低不平，巖石含硅質(zhì)結(jié)核，并部分硅化，巖質(zhì)致密堅(jiān)硬。該層中巖溶現(xiàn)象非常發(fā)育，溶洞、溶隙在剖面上呈串珠狀，溶洞多茌高傾斜度的巖壁，溶洞中大都有充填物，夾硅質(zhì)角礫，在這種地層中施工鉆孔時(shí)，易造成卡鉆、鉆孔歪斜和漏漿垮孔等質(zhì)量問(wèn)題，在深層，巖石較為完整，是良好的天然地基，可作為樁基持力層。本廠址部分巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，溶洞規(guī)模大，且水平向呈一定連通，基巖面起伏大，且軟土分布較多，對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定性影響極大。綜合來(lái)看，廠區(qū)多數(shù)地段需進(jìn)行地基處理，該區(qū)內(nèi)重要建（構(gòu)）筑物均采用鉆孔灌注樁，樁徑為0.8～1.0m，全斷面入巖深度為O.80m-2倍樁徑。二、巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工的影響因素

巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況較為多樣并且極為復(fù)雜，在此地區(qū)會(huì)有豐富的地下水沖刷基巖的下部，使該地區(qū)形成土洞再進(jìn)一步的發(fā)展成為大小和深淺不一溶洞，在巖溶頂部較弱的地區(qū)，局部出現(xiàn)破碎或開口就形成能見洞的溶洞，或者是串珠樣的溶洞。所以這樣使樁基施工的條件就難度大增，經(jīng)常會(huì)造成一系列的事故。為了避免或減少這些事故的發(fā)生就得總結(jié)在巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工中常見的問(wèn)題以及在施工的過(guò)程中采取一定的、必要的技術(shù)手段，以及預(yù)先做好勘測(cè)，掌握該地區(qū)的地質(zhì)情況，考慮茌樁基施工過(guò)程中可能發(fā)生的問(wèn)題，預(yù)先做好各種問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)的應(yīng)急措施。在施工之前應(yīng)該對(duì)該地段的情況進(jìn)行全面的分析，各種形態(tài)溶洞的形成都是理化作用而產(chǎn)生的最終結(jié)果。巖溶地區(qū)、暗河同時(shí)有流動(dòng)的地下水，會(huì)持續(xù)融溶巖層，是巖溶發(fā)育的基本條件。而巖層巖溶的發(fā)展變化有快有慢，在通常情況下，在建筑的使用年限內(nèi)忽略這種巖層巖溶變化對(duì)工程質(zhì)量造成的影響，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）巖溶的連通性。遇到覆蓋層流塑性或巖溶的連通性較強(qiáng)時(shí)，常因孔內(nèi)漿液突然流失，來(lái)不及補(bǔ)漿，致使孔內(nèi)液面高度降低，鉆孔內(nèi)外壓力差增大，沒(méi)有足夠的液體壓力來(lái)維持孔壁穩(wěn)定，導(dǎo)致塌孔。

（2）溶洞內(nèi)的填充物及性質(zhì)。對(duì)于洞內(nèi)有流塑狀的填充物時(shí)，若采用人工挖孔樁，會(huì)出現(xiàn)突水突泥的情況；若采用鉆孔灌注樁，則會(huì)出現(xiàn)坍孔以及灌注樁縮頸、夾泥和斷樁的現(xiàn)象。造成這一質(zhì)量問(wèn)題的原因有許多，但主要的原因是在用鉆頭擊穿溶洞頂板時(shí)用力過(guò)猛或者是突然進(jìn)入溶洞時(shí)形成不圓順的孔型出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象。對(duì)此采取的處理措施是：向孔內(nèi)拋填粘性強(qiáng)的土與此同時(shí)把泥漿的比重調(diào)高防止碎石下落造成的卡鉆現(xiàn)象發(fā)生；用小沖程沖砸較大溶洞的頂部；或卡鉆事件發(fā)生后用小的鉆頭對(duì)卡鉆的物體進(jìn)行沖擊。而埋鉆事故的發(fā)生主要是由于孔壁的塌陷，處理的措施主要是在預(yù)先做好鉆機(jī)撤離的準(zhǔn)備，如配備拖拉設(shè)備，把滑車鋼絲繩系好，之后，用小沖程的鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。

（3）地下水位高低。巖溶發(fā)育地區(qū)地下水位高低也是影響樁基施工方法選擇的重要因素之一，需特別注意地下水是否為承壓水。人工挖孔樁在挖穿基巖層時(shí)，如果遇到承壓水，樁底會(huì)大量涌水，易發(fā)生施工安全事故。

（4）巖溶的分布及發(fā)育程度。如果巖溶發(fā)育程度較高，極易發(fā)生孔斜、夾鉆、卡錘、埋管等現(xiàn)象，給工程留下安全隱患。

三、巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工方法

對(duì)于巖溶發(fā)育地區(qū)的樁基施工，巖溶的復(fù)雜性及多變性是影響巖溶地區(qū)樁基施工的關(guān)鍵因素。如何在施工過(guò)程中確保樁基工程質(zhì)量，如何采用安全、經(jīng)濟(jì)、合理的巖溶處理方案，是樁基施工人員普遍關(guān)注的問(wèn)題。該場(chǎng)地的巖溶發(fā)育形式主要為溶洞、溶溝、溶槽、裂隙，針對(duì)不同的巖溶形態(tài)采取不同的處理方法。

（1）溶洞處理。對(duì)于無(wú)充填的大溶洞，投人大量的塊石夾粘土或水泥或是袋裝粘土充填：對(duì)于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過(guò)溶洞。若洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態(tài)時(shí)，直接注漿固結(jié)即可；若充填物已固結(jié)呈硬塑狀態(tài)時(shí)，則可以直接沖孔，但需加強(qiáng)泥漿護(hù)壁。

（2）溶溝、溶槽、裂隙處理。對(duì)于溶槽、溶溝、裂隙等，沖孔時(shí)可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入粘土或者水泥土堵塞起到護(hù)壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過(guò)巖溶區(qū)。

（3）巖溶處理后成孔。經(jīng)處理后的巖溶位置，成孔方法與一般地層的成孔方法相同。但成孔時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：①必須待注漿凝固后才能進(jìn)行成孔；②成孔前應(yīng)有預(yù)防措施，備好足夠材料，一旦出現(xiàn)漏漿情況，及時(shí)向孔內(nèi)投放粘土、水泥和片石，保持孔內(nèi)泥漿高度，使得成孔施工順利進(jìn)行；③注意控制泥漿的性能指標(biāo)，加大泥漿比重；④接近巖溶地段，要輕錘沖擊、加大泥漿比重，防止卡鉆和掉鉆。

四、全斷面巖面的判斷

該工程按設(shè)計(jì)要求樁基施工樁端全斷面嵌入中等風(fēng)化灰?guī)r0.50m-2倍樁徑，施工工序中增加了一般地質(zhì)條件下灌注樁施工所沒(méi)有的全斷面巖面判斷?？辈熨Y料及實(shí)際施工情況表明，本場(chǎng)地屬巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，基巖面起伏較大、傾角陡，溶溝、溶槽、裂隙發(fā)育，因此，正確判斷全斷面巖面成為本工程成孔施工的重要環(huán)節(jié)。

由于現(xiàn)有樁基技術(shù)規(guī)程規(guī)范對(duì)全斷面巖面的判定尚未給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且影響全斷面巖面判定的因素較多，以及受復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，對(duì)全斷面巖面的判斷往往意見不一致，因此，正確判斷全斷面巖面成為巖溶地區(qū)樁基施工質(zhì)量控制的一大難題。

茌該工程施工過(guò)程中，根據(jù)巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性、復(fù)雜性及工程特點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)試樁檢驗(yàn)，主要從以下幾方面對(duì)全斷面巖面進(jìn)行

綜合判斷：

（1）參考超前鉆孔揭示的巖面高程，以樁孔實(shí)際見巖面高程起，至少進(jìn)尺50cm后，可申請(qǐng)全斷面巖面檢驗(yàn)。

（2）查閱機(jī)臺(tái)施工記錄，可將基巖進(jìn)尺速度為0 1-0.2m/h（排除設(shè)備、人為原因）作為全斷面巖面的控制速度。

（3）觀察孔口鋼絲繩或鉆桿的擺動(dòng)情況，剛遇基巖面時(shí)會(huì)出現(xiàn)劇烈晃動(dòng)，鉆孔進(jìn)入全斷面巖面后，鉆進(jìn)較平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)劇烈擺動(dòng)。

（4）用篩網(wǎng)撈取巖渣，巖屑細(xì)且含量大于60%，含泥、含砂量小于4%時(shí)，認(rèn)為全斷面入巖。.

五、樁基施工中異常情況的分析及處理方法

巖溶地區(qū)由于地質(zhì)情況較復(fù)雜，巖溶形式多樣，即使地質(zhì)鉆探時(shí)一孔一探，一樁一分析，很可能扔難以清楚地掌握地下地質(zhì)的變化情況，因此，難免會(huì)在施工中出現(xiàn)些異常。該工程施工過(guò)程中遇到的異常情況主要有以下幾種：

（1）塌孔和漏漿：泥漿突然泄漏孔的現(xiàn)象叫做漏漿.泥漿滲漏的現(xiàn)象在溶蝕裂縫和洞穴或容易發(fā)生溶洞群發(fā)育地區(qū)容易發(fā)生.漏漿的主要原因產(chǎn)生鉆穿屋頂沒(méi)有填料或幾個(gè)大溶洞，洞孔壁壓力損失，洞頭急劇下降，外部的水壓過(guò)高孔壁坍塌，導(dǎo)致泥漿在孔內(nèi)大量流失：灌注混泥土的過(guò)程中.鑄件的側(cè)壓力作用。使大量的混凝土沿著巖溶裂隙或洞穴通道泄漏.產(chǎn)生具體的液面差.形成樁長(zhǎng)不夠的現(xiàn)象。由于通過(guò)與地下水暗流相連的強(qiáng)透水性地層或未填充的溶洞，常會(huì)發(fā)生漏漿現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塌孔。這種現(xiàn)象主要發(fā)生于巖、土交接面軟土層分布厚度較大區(qū)間。從工程勘測(cè)成果來(lái)看，場(chǎng)地內(nèi)巖、土交接面處多數(shù)分布軟土，基巖埋藏愈深，其面上之軟土愈厚，樁亦較長(zhǎng)。軟土層空隙相對(duì)較大，塌孔、漏漿嚴(yán)重，泥漿護(hù)壁相對(duì)困難，且近基巖面作業(yè)，往復(fù)沖擊，易卡鉆、埋鉆。

對(duì)該種情況可采用將粘性土摻混片石投入孔中，低錘沖擊，使粘土塊、片石擠入孔壁成孔，視漏漿程度反復(fù)拋填并進(jìn)行沖擊，直到不再漏漿為止，單次拋填厚度不宜過(guò)大；亦可采用套管護(hù)壁成孔。

（2）偏孔：巖面凹凸不平，樁孔沿巖面發(fā)生傾斜，孔的垂直度及孔徑偏差較大。

處理偏孔的關(guān)鍵是找平孔底、保持孔底硬度相對(duì)均勻。發(fā)現(xiàn)巖面處溶槽及巖面凹凸不平時(shí)，應(yīng)立即提出鉆頭，向孔內(nèi)拋入片石、碎石和粘土團(tuán)塊，將孔回填超過(guò)斜面位置一定厚度（一般2.0m左右），保證鉆頭平穩(wěn)，以小沖程沖擊到原位，然后再拋入相同配比的混合物一定厚度，以較大的沖程造孔；若回填片石和粘土處理效果不理想，可先掏渣清孔，再將早強(qiáng)混凝土（C30以上）向孔內(nèi)灌注封底，將傾斜的基巖面灌注找平。灌注高度應(yīng)高于傾斜面在2-3倍樁徑，且不小于1.0m，待強(qiáng)度達(dá)到一定程度后再繼續(xù)鉆進(jìn)成孔。

極端的情況下，可遇見大型的石芽，形成孔內(nèi)半邊為土層、半邊為巖石，且?guī)r石面全部為斜面的情況。該情況下可用泥漿泵將孔內(nèi)泥漿抽干，采取安全防護(hù)措施后，在孔底及孔壁進(jìn)行爆破糾偏，爆破后檢查孔底和孔壁，符合要求后再繼續(xù)沖擊鉆孔。

（3）卡鉆。遇到卡鉆首先分析原因，針對(duì)卡鉆原因進(jìn)行處理，不能盲目施工。若因鉆孔不圓或被探頭石或上部孔壁掉下的石塊卡住時(shí)，可緩慢上下活動(dòng)鉆頭，待松動(dòng)后慢慢將鉆頭提出：若因鋼絲繩中放過(guò)多，致使鉆頭傾斜頂住孔壁時(shí)，可用自制簡(jiǎn)易正繩器，將鉆頭拉正，緩慢提起；經(jīng)上述方法均告失敗時(shí)，可能是卡鉆異常嚴(yán)重，機(jī)械力度不夠，此情況下，可在確保安全情況下，放適量炸藥進(jìn)行水下爆破，把卡鉆的巖石振松，再緩慢拉起。

（4）掉鉆。造成掉鉆的原因有多種，最常見的有：①茌卡鉆后強(qiáng)提強(qiáng)扭，使鉆桿或鋼絲繩在焊接處和疲勞損壞位置斷開；②聯(lián)接鉆桿的螺桿松脫或扭斷，使鉆頭和部分鉆桿掉落在孔內(nèi)。掉鉆事故以預(yù)防為主，經(jīng)常檢查最易損壞部位，定期檢修，遇到損壞的部件立即修整或更換：購(gòu)買螺桿時(shí)要貨比三家，選擇購(gòu)買質(zhì)量好的，上螺桿時(shí)一定要擰緊，消除隱患。在該工程中處理掉鉆事故采取的措施有：①用自制打撈器進(jìn)行打撈；②保證泥漿護(hù)壁穩(wěn)定情況后，由專業(yè)潛水員潛入泥漿中用鋼絲繩把鉆頭套牢，然后借助鉆機(jī)把鉆頭提起。

（5）斜孔?？仔笔侵冈诔煽资┕r(shí)，孔的傾斜度超出設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。造成孔斜的主要原因是樁孔內(nèi)底層巖石軟硬不均或半土半巖“斜坡巖”導(dǎo)致鉆頭無(wú)法水平就位，若不及時(shí)糾斜處理會(huì)使孔越打越斜，使鋼筋籠和導(dǎo)管無(wú)法下入。在該工程中遇到多處孔斜，采取的處理方法有以下4種：①回填片石，使鉆頭保持水平，鋼絲繩保持豎直向下沖孔；②用加導(dǎo)向的鉆頭；③澆筑素混凝土，使基底巖石保持軟硬一致，糾正鉆頭偏斜；④利用炸藥對(duì)堅(jiān)硬巖石進(jìn)行爆破。

（6）串漿。由于有溶洞的存在，在施工過(guò)程中，使得相鄰的樁孔在樁身的某個(gè)部位被溶洞貫穿，大量泥漿從相鄰樁孔口涌出，出現(xiàn)串漿現(xiàn)象。在該工程就存在有串漿現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)曾有一根樁正進(jìn)行混凝土灌注，突然孔內(nèi)泥漿面及混凝土面急劇下降，同時(shí)正在進(jìn)行鉆孔施工的相鄰孔口泥漿大量涌出，隨即用測(cè)錘測(cè)量發(fā)現(xiàn)涌漿孔內(nèi)有混凝土。采取的措施是迅速加導(dǎo)管并測(cè)量孔內(nèi)混凝土面，看導(dǎo)管埋深是否滿足要求，如果導(dǎo)管的埋深符合要求，則繼續(xù)灌注混凝土；如果混凝土面下降太快，致使導(dǎo)管埋深不夠或已脫離混凝土面，則迅速將導(dǎo)管及鋼筋籠拔出，進(jìn)行回填重新造孔。施工結(jié)束后，對(duì)該樁進(jìn)行樁身混凝土質(zhì)量檢測(cè)，樁身質(zhì)量良好。

結(jié)語(yǔ)：

巖溶地區(qū)地基處理及樁基施工因地質(zhì)情況的復(fù)雜性和隱蔽性，不可預(yù)測(cè)情況多，施工難度大。因此，在施工中應(yīng)根據(jù)不同的巖溶類型，采取相應(yīng)的施工方案和措施，才能有效地保證復(fù)雜巖溶地層地基處理及成樁質(zhì)量，確保施工安全和施工進(jìn)度。因巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，施工過(guò)程中應(yīng)秉承信息法施工的原則，不能根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)下定結(jié)論，遇到特殊情況應(yīng)暫停施工，提請(qǐng)勘測(cè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工各方，如有必要需組織專家論證，以保證工程的質(zhì)量及安全。本文可為在復(fù)雜巖溶地質(zhì)條件下的地基處理和樁基工程施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。