城市軌道工程溶洞鉆孔樁施工技術(shù)

邵丙陽(yáng)

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司

城市軌道工程溶洞鉆孔樁施工技術(shù)

邵丙陽(yáng)

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司

目前，隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)很多復(fù)雜地質(zhì)情況，其中溶洞地層地質(zhì)情況較為復(fù)雜，針對(duì)城市軌道修建于溶洞地層情況。本文結(jié)合昆明軌道交通實(shí)際工程，首先對(duì)樁基的特點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，然后深入研究溶洞鉆孔樁的施工技術(shù)及處理措施，為其他類(lèi)似溶洞鉆孔樁工程施工提供參考。

城市軌道；溶洞鉆孔樁；注漿；處理措施

1 工程概況

昆明市域公交快線(xiàn)土建及軌道工程BT項(xiàng)目為晉寧線(xiàn)一期工程，起點(diǎn)站為廣電大學(xué)站（起點(diǎn)里程為DK7+068.475），終點(diǎn)站為晉城南站（終點(diǎn)里程為DK25+306.481），線(xiàn)路全長(zhǎng)18.238km。我部承建的廣電大學(xué)站至元寶村站區(qū)間高架段，設(shè)計(jì)里程范圍為DK7+763.667-DK8+232.737，區(qū)間全長(zhǎng)469.07m，占線(xiàn)路全長(zhǎng)2.57%，墩臺(tái)號(hào)范圍為0#-15#墩，共64根樁基，樁總長(zhǎng)度在11m-39m范圍，樁直徑為1.25，由地質(zhì)勘測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)情況，0#臺(tái)、1、2、5、7、9、10、13#墩基礎(chǔ)下均有溶洞，溶洞高度為0.4-4.17m。

2 水文地質(zhì)情況

地下水主要為基巖裂隙水和孔隙潛水、巖溶水[1]。該段工程上部為黏性土分布；基巖的裂隙水存在深部構(gòu)造裂隙和灰?guī)r表層內(nèi)風(fēng)化裂隙中，地下水埋深大且水量較小，補(bǔ)給方式主要是由上層向下滲的孔隙潛水，而基巖裂隙水相對(duì)貧乏，具有承壓水性質(zhì)[2]。巖溶水：巖溶發(fā)育強(qiáng)且灰?guī)r埋深相對(duì)較深，地下水多存在于溶孔、溶蝕裂隙和巖溶管道中，同時(shí)富水性和透水性相對(duì)不夠均勻[3]。

(1)巖溶：現(xiàn)場(chǎng)下伏基巖屬于白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞數(shù)量共38個(gè)；溶洞高0.3-11.3m，鉆孔遇溶率55.88%，巖溶發(fā)育程度強(qiáng)，場(chǎng)地巖體由于構(gòu)造影響而較為破碎，基巖面在局部位置起伏較大，同時(shí)驗(yàn)樁驗(yàn)孔需加強(qiáng)。

(2)人工填土：主要在地表分布，層厚度在2.2至8.8m的范圍內(nèi)，厚度平均為4.2m，包括碎石和黏性土，其中碎石尺寸在2～9cm之間，最大可達(dá)到20cm以上，屬于中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，因此應(yīng)當(dāng)在施工過(guò)程中加以處理。

3 樁基特點(diǎn)與重難點(diǎn)

3.1 復(fù)雜的地質(zhì)情況

⑴主要為黏性土，?；焖槭?、砂、砼碎、石塊、磚碎等，多數(shù)是包括一種或多種，由于反復(fù)挖填該土層，使其土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松、不均勻，當(dāng)遇水后極易變?yōu)闈{狀，雨季時(shí)該層多積聚地表水[4]。

⑵較多的溶洞和夾層，同時(shí)存在連續(xù)溶洞。其中64孔中存在巖溶洞20孔，見(jiàn)溶洞率達(dá)到31.25%.

⑶入巖后，巖面存在較多的斜層。

3.2 樁基重難點(diǎn)

⑴裂隙漏漿

巖溶段在進(jìn)行樁基的施工中，由于存在溶洞，使得成孔時(shí)極易發(fā)生漏漿問(wèn)題。因此，巖溶段進(jìn)行樁基施工時(shí)防止成孔時(shí)發(fā)生漏漿是其工程重點(diǎn)。

⑵坍孔

樁基施工中進(jìn)行成孔時(shí)，瞬間會(huì)出現(xiàn)漏漿，針對(duì)此問(wèn)題為防止出現(xiàn)塌孔，必須及時(shí)采取相應(yīng)的措施，確保成孔的順利。

⑶斜巖

由于黏土和巖石分界處、溶溝、溶槽巖面傾斜，加上有孤石等，在沖孔過(guò)程中，易出現(xiàn)偏孔，因此，糾偏存在于樁基施工全過(guò)程。

⑷控制卡鉆，掉鉆

巖溶地段施工時(shí)極易出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的現(xiàn)象[5]。原因主要有：第一，因?yàn)閹r面通常較傾斜，溶槽以及溶溝位置易出現(xiàn)擠鉆；第二，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜時(shí)，由于失誤也極易發(fā)生卡鉆，卡鉆處理過(guò)程中，鉆頭擠死或者鋼絲繩斷開(kāi)無(wú)法打撈而形成掉鉆。所以，在巖溶段進(jìn)行成孔時(shí)應(yīng)防止出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的問(wèn)題。

⑸防止斷樁

巖溶段灌樁時(shí)極易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，其發(fā)生的主要原因是由于溶洞在巖溶地段互相連通，混凝土灌注過(guò)程中不易對(duì)其數(shù)量進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，導(dǎo)致水下混凝土發(fā)生無(wú)法估量的流失，容易造成斷樁[6]。因此，澆筑混凝土過(guò)程中，確保防止出現(xiàn)斷樁問(wèn)題是該段樁基施工的難點(diǎn)。

4 施工方案的確定

4.1 施工步驟

第一步，施工準(zhǔn)備；第二步，處理溶洞；第三步，繼續(xù)沖孔（溶洞進(jìn)行循環(huán)處理，沖孔）；第四步，成孔。

4.2 小型溶洞以及巖溶裂隙的處理

沖擊鉆孔在巖溶裂隙發(fā)育相對(duì)密集地方進(jìn)行施工時(shí)，一般在一段距離的進(jìn)尺深度后應(yīng)當(dāng)將黏土進(jìn)行一定量的回填。鉆孔樁進(jìn)行施工時(shí)由于裂隙會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生漏漿。本次溶洞樁基施工的20孔中，有0-2#、2-2#、2-3#等3孔屬于該類(lèi)溶洞。

對(duì)于此類(lèi)溶洞的處理可以采用以下措施：

第一：埋置護(hù)筒的方法進(jìn)行改進(jìn)，可以增加護(hù)筒的埋置深度；

第二：入巖之前，水源、片石以及黏土需要進(jìn)行充足的準(zhǔn)備，同時(shí)準(zhǔn)備水泵數(shù)量1～2臺(tái)。

第三：對(duì)泥漿面在護(hù)筒內(nèi)的變化情況進(jìn)行密切的關(guān)注，如果泥漿面下降較快時(shí)，說(shuō)明此時(shí)發(fā)生漏漿，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)漿，同時(shí)投放比例按1：1的方式下投片石和黏土，然后再重新進(jìn)行開(kāi)鉆[7]。小型溶洞處理措施如下圖所示：

圖1 小型的溶洞處理詳圖

4.3 一般溶洞的處理

洞高不大于5m，具有較差的連通性的溶洞通常稱(chēng)為一般溶洞[8]。針對(duì)此類(lèi)溶洞的施工主要以預(yù)防為主。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行片石、黏土以及膨潤(rùn)土的儲(chǔ)備，同時(shí)確保充足的泥漿攪拌機(jī)、水泵以及水源，若發(fā)生漏漿，能夠及時(shí)補(bǔ)水補(bǔ)漿。該溶洞樁基施工的20孔中，有1-1#、2-4#、5-2#、5-3#、7-1#、7-2#等6孔屬于該類(lèi)溶洞。

針對(duì)半充填或空溶洞，在進(jìn)行洞頂擊穿時(shí)，通過(guò)小沖程，緩慢擊穿洞頂，避免出現(xiàn)卡鉆。溶洞填充物以及洞的大小不同采用的處理措施也不相同，第一步：應(yīng)當(dāng)采用功率較大的泥漿泵立即對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)漿補(bǔ)水，為避免出現(xiàn)埋鉆要及時(shí)對(duì)其提鉆；第二步：根據(jù)一定的比例通過(guò)挖機(jī)及時(shí)下投黏土與片石，必要情況下可下投袋裝的水泥，樁錘采用小沖程將其擊碎后以確保其擠入溶洞內(nèi)。同時(shí)起到護(hù)壁的作用。當(dāng)泥漿不再下降同時(shí)出現(xiàn)回升時(shí)，然后擠壓改用沖錘適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行，直到填滿(mǎn)樁基周邊溶洞，此外，當(dāng)漏失泥漿的問(wèn)題完全解決后才能夠進(jìn)行正常的鉆進(jìn)，圖2為一般溶洞的處理措施：

圖2 一般的溶洞處理詳圖

4.4 多層溶洞處理

多層溶洞通常是由一般和小型溶洞構(gòu)成時(shí)，在巖溶的發(fā)育層存在較多的溶洞，同時(shí)中間多夾雜風(fēng)化的裂隙，伴隨斜孔和漏漿的病害[9]，所以，處理該類(lèi)型溶洞可采用一般溶洞的處理措施進(jìn)行逐一地解決。該工程溶洞樁基施工的20孔中，有0-3#、0-4#、9-3#、10-3#、10-4#、13-1#、13-2#、13-3#、13-4#等9孔屬于該類(lèi)溶洞。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合工程實(shí)際分析發(fā)現(xiàn)，溶洞地質(zhì)的樁基施工宜選擇沖擊鉆。該施工方法通過(guò)溶洞時(shí)，既可以使孔壁得到加固，還可以針對(duì)漏漿能夠及時(shí)制漿，確?？變?nèi)的水位，避免孔壁發(fā)生坍塌。而壓輪鉆通過(guò)溶洞時(shí)較容易出現(xiàn)掉鉆或斷桿問(wèn)題，同時(shí)還不能有效地加固孔壁，當(dāng)孔壁不能足夠穩(wěn)定時(shí)由于混凝土的流失而對(duì)樁產(chǎn)生影響。此外，鉆進(jìn)的施工深度應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘察設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，以選擇合理適當(dāng)?shù)你@進(jìn)速度和施工方案。

[1] 蔣景順.溶洞區(qū)鉆孔樁成孔施工關(guān)鍵技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007(Z1):93～95.

[2] 尹傳穩(wěn).鉆孔樁施工溶洞處理方法比較分析[J].鐵道建筑,2007(5):65～67.

[3] 李自鋒.巖溶地區(qū)鉆孔樁溶洞處理施工技術(shù)總結(jié)[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2010(5):196～197.

[4] 楊銀輝.淺談橋梁鉆孔樁施工過(guò)程中的溶洞處理[J].鐵道建筑技術(shù),2011(7):91～93+98.

[5] 陳劍.巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁溶洞處理技術(shù)淺析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2012(3):95～97.

[6] 范軍祥.鉆孔樁穿過(guò)暗河溶洞的施工[J].鐵道勘察,2006(3):78～80.

[7] 姚軍軍,姚輝.鉆孔樁穿越溶洞地層的施工[J].鐵道建筑,2005(5):19～21.

[8] 雷鴻.淺談鐵路橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工中溶洞的處理措施[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(12):91～92.

[9] 張興周.溶洞地質(zhì)構(gòu)造的橋梁鉆孔樁設(shè)計(jì)方案探討[J].市政技術(shù),2014(S1):81～83+86.

姓名：邵丙陽(yáng)，性別：男，籍貫：黑龍江哈爾濱，民族：漢族，出生：1981年10月，職稱(chēng)：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：市政、建筑工程施工