巖溶樁基鉆進(jìn)施工技術(shù)淺析

余偉

（中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410040）

1 工程概況

大垅灣左線大橋，起訖里程為YDK553+573．34～ YDK553+944．42，全橋共長(zhǎng) 371．08m。中心里程：YDK553+742，孔跨式樣：2×24+7×32+2×24+1×32m簡(jiǎn)支T梁。本橋位于可巖溶地區(qū)，樁穿過(guò)溶洞，基礎(chǔ)采用Φ1．5m鉆孔樁，其中6#-4樁采用鉆孔樁基礎(chǔ)。

2 地質(zhì)情況

本橋處于巖溶地段，右側(cè)100m為錦江，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，出現(xiàn)了溶洞不良地質(zhì)，地下水豐富甚至?xí)霈F(xiàn)地下暗河，暗河通往附近的錦江等。巖溶地質(zhì)鉆孔樁施工的技術(shù)難度在于巖溶地質(zhì)破壞了工程地質(zhì)的連續(xù)性，技術(shù)難度加大，漏漿及坍塌情況比較多。

以完成的6#-4樁基地質(zhì)條件為例。見(jiàn)圖1地質(zhì)勘查結(jié)果所示，6#-4樁 基設(shè)計(jì)樁頂高程 213．78，樁底標(biāo)高143．78， 樁長(zhǎng)70m?？梢?jiàn) 在 191．13～ 189．43，185．43 ～ 182．33，181．43 ～ 170．33，169．73～ 162．93，160．83 ～ 158．13，154．83 ～ 149．13 位 置，存在大小溶洞5個(gè)，其中樁位有8處穿過(guò)溶洞，3處上下溶洞相互串聯(lián)。

圖1 地質(zhì)剖面圖

3 巖溶鉆孔樁施工

3.1 成孔機(jī)械選擇

根據(jù)本橋橋位的地質(zhì)情況，溶洞之間存在大量的灰?guī)r和頁(yè)巖，而回旋鉆對(duì)堅(jiān)硬巖層不適用，最終選擇沖擊鉆成孔。沖擊鉆在鉆進(jìn)過(guò)程中采用短行程、密頻率的沖孔工藝，可解決減少卡鉆和斜孔的問(wèn)題，但是一旦出現(xiàn)斜孔，則必須在孔內(nèi)填充片石或混凝土進(jìn)行修孔。

3.2 樁基施工情況

3.2.1 樁基施工參數(shù)

施 工 里 程 為 ZDK553+758．38，6#-4 樁 基 護(hù) 筒頂高程為218．280，樁底高程為143．78，設(shè)計(jì)孔深為74．50m。

3.2.2 施工機(jī)具

3PN型泥漿泵，25t吊車，Φ1500mm沖擊鉆頭。

3.2.3 施工材料

鋼護(hù)筒直徑比已施工實(shí)際樁徑大20cm，采用1700mm的鋼護(hù)筒（厚度10mm），埋設(shè)時(shí)沿四周均勻回填覆土夯實(shí)，確保樁位準(zhǔn)確，孔口穩(wěn)定。沖孔中準(zhǔn)備一定數(shù)量粘土、20～30cm片石和水泥等材料。

3.2.4 施工參數(shù)優(yōu)化

該橋灰?guī)r地質(zhì)，抗壓強(qiáng)度較高，需要很大的沖擊才能被破碎，施工中采用了沿鉆頭4個(gè)凹部均勻加焊4根φ20mm圓鋼鋼筋頭。經(jīng)試樁結(jié)束總結(jié)出，沖程采用4．5 ～ 5m，泥漿密度為 1．3 ～ 1．5，粘度 22 ～ 25s，可以得到比較好的沖擊效果。

3.2.5 鉆孔過(guò)程

0～66．5m采用全護(hù)筒（鋼護(hù)筒厚度10mm）跟進(jìn)， 護(hù) 筒 露 出 地面 0．5m。鉆孔時(shí)間 2017．4．29 ～2017．7．27，歷時(shí)共計(jì) 89d。

鉆孔過(guò)程記錄：14～39m遇到第1個(gè)溶洞塌方，回填了片石56．3m3，粘土77．1m3；遇到第2個(gè)溶洞塌方 11．8m，回填了片石 55．5m3，粘土 76．3m3，水泥 10t復(fù)沖至40．2m；遇到第3個(gè)溶洞塌方20．2m，回填了片石 51．3m3，粘土 66．9m3，水泥 5t復(fù)沖至 47．4m；遇到第4個(gè)溶洞再次塌方11．4m，回填了片石46．7m3，粘土68．5m3，水泥10t復(fù)沖至41m；然后正常鉆進(jìn)至60m，遇到暗河或較大第5個(gè)溶洞出現(xiàn)漏漿，立即回填了片石55．4m3，粘土 61．4m3，水泥 5t，此時(shí)孔深為 46m，再補(bǔ)充泥漿，復(fù)沖至60m；遇到第6個(gè)溶洞塌方15m，回填了片石 53．4m3，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土 56．5m3并填充 12m3C30水下混凝土，待3d后復(fù)沖至60m。再遇到第7個(gè)串聯(lián)溶洞再次塌方12．5m，回填了片石52．6m3，優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土57．9m3并進(jìn)行填充8m3C30水下混凝土，待5d后復(fù)沖至62m。最后遇到第8個(gè)溶洞再次塌方16m，立即回填了片石 51．7m3，粘土 60．5m3，并進(jìn)行填充 16m3C30 水下混凝土，待4d后復(fù)沖至66m；穿過(guò)所有8個(gè)溶洞后，遇灰?guī)r地質(zhì)，正常沖孔至設(shè)計(jì)孔深74．5m。

根據(jù)施工完成的情況來(lái)看，原設(shè)計(jì)的充填溶洞處理工程量遠(yuǎn)小于實(shí)際發(fā)生的工程量，且溶洞為串珠狀，地下水發(fā)育非常強(qiáng)，施工時(shí)發(fā)生漏漿、造漿的困難，以及溶洞回填不飽滿等情況。

3.3 施工中采取的技術(shù)措施

3.3.1 一般小型溶洞的處理措施

在 6#-4 樁基高程位置 191．13 ～ 189．43,185．43 ～182．33,160．83 ～ 158．13,154．83 ～ 149．13 范圍內(nèi)為一般小溶洞，溶洞厚度2～4m，內(nèi)有膨脹土充填，采用優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行護(hù)壁，泥漿比重應(yīng)大于1．4g/cm3，并回填片石和粘土進(jìn)行復(fù)沖擠密施工，從而可以順利通過(guò)溶洞和避免垮塌事故。

3.3.2 大型溶洞的處理措施

在 6#-4 樁基高程位置 181．43 ～ 170．33,169．73 ～162．93范圍內(nèi)為大型溶洞，溶洞厚度大于7m，甚至大于11m。對(duì)于大型溶洞或陸續(xù)多層溶洞，覆蓋層為易垮的粉質(zhì)黏土和細(xì)圓礫土，并且在鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿，首先應(yīng)采用全程鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工至成孔。

開(kāi)鉆時(shí)，遇到弱膨脹土?xí)r，鉆進(jìn)一般提錘高度為50cm左右，沖擊次數(shù)為25～35次/min，泥漿比重為1．3～ 1．5g/cm3，正常沖進(jìn)時(shí)采用1m左右的沖程。在沖進(jìn)過(guò)程中，提升沖錘時(shí)不宜過(guò)快過(guò)猛，以免碰撞孔四周引起護(hù)壁失穩(wěn)而造成塌孔。

施工填充混凝土，混凝土厚度一般為4～5m，采用水下混凝土施工?；炷潦┕ね戤吅筮_(dá)到3～5d即可繼續(xù)沖進(jìn)，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4 巖溶樁基不良情況處理

4.1 對(duì)漏漿的處理

根據(jù)地質(zhì)柱狀圖可以預(yù)見(jiàn)，在接近溶洞時(shí)增加檢查頻率，根據(jù)鉆頭沖擊巖層的聲音，抽取孔底的渣樣基本可以判斷是否接近溶洞。當(dāng)鉆到溶洞出現(xiàn)漏漿時(shí)，投入一定量的粘土和片石，利用鉆頭沖擊將其擠入溶洞裂隙中，同時(shí)摻入水泥，增大護(hù)壁的自穩(wěn)能力。施工中選用優(yōu)質(zhì)粘土調(diào)制泥漿，容重大于1．5g/cm3、粘度大于28S，可以有效護(hù)壁，降低漏漿的速度。

遇到溶洞，為了及時(shí)回填堵漏，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備足粘土、片石及水泥。若嚴(yán)重漏漿，按1:1：0．26的體積比回填粘土、片石、水泥，順序?yàn)槠?、水泥和粘土，然后使用小沖程0．5～1．0m沖擊5min，使回填混合物密實(shí)，再加泥，待水泥初凝后，使用小沖程反復(fù)夯實(shí)，將漏漿的現(xiàn)象解決后，再繼續(xù)正常鉆進(jìn)。

4.2 對(duì)塌孔的處理

由于一串串溶洞通過(guò)發(fā)育的裂隙連通在一起，形成溶洞帶，如果泥漿得不到及時(shí)補(bǔ)充，地下水從四周向孔內(nèi)滲透，孔壁被破壞了，造成塌孔或因漏漿而塌孔。

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，分析溶洞厚度和強(qiáng)度，施工時(shí)認(rèn)真檢查孔內(nèi)泥漿液面的高度、稠度、容重，及時(shí)取渣進(jìn)一步進(jìn)行分析。

如孔壁出現(xiàn)局部坍塌，立即填入一定量的粘土，以提高泥漿密度與稠度來(lái)提高護(hù)壁能力，防止坍塌繼續(xù)擴(kuò)大；當(dāng)孔壁、孔口坍塌嚴(yán)重時(shí)，首先采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，同時(shí)加入水泥和填充混凝土回填，經(jīng)3～5d后，然后采用1～1．5m的沖程，泥漿比重1．3g/cm3左右的施工參數(shù)重新沖擊鉆進(jìn)。

4.3 卡鉆的處理

防止卡鉆，在鉆進(jìn)過(guò)程中密切觀察施工過(guò)程的情況，根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，鉆至接近溶洞時(shí)，備好堵漏材料（粘土、片石和水泥），在1～2m沖程范圍沖進(jìn)施工，逐漸將洞頂擊穿，達(dá)到防止卡鉆的目的。

在鉆進(jìn)過(guò)程中卡鉆，可以采用鉆機(jī)反復(fù)提拔即可拔出。情況嚴(yán)重時(shí)采用微量爆破法進(jìn)行處理，找到卡鉆的位置和鉆頭傾斜的方向。放入電雷管和0．5kg～lkg的少量炸藥，經(jīng)爆破起到松動(dòng)鉆頭處地層的作用，然后用鉆機(jī)將鉆頭提起，再回填后換鉆頭小沖程復(fù)沖。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工論證，鉆進(jìn)過(guò)程中所采取的方法和措施安全、可行，臨近既有橋梁相似地質(zhì)的樁基，施工長(zhǎng)達(dá)到1年之久，而本橋經(jīng)過(guò)有效措施僅在短短的89d內(nèi)完成鉆進(jìn)施工，保證了施工工期，為巖溶地區(qū)鉆孔樁施工摸索出了成功經(jīng)驗(yàn)。

[1]徐新躍．永嘉地區(qū)大直徑鉆孔灌注樁的質(zhì)量現(xiàn)狀分析．地基處理，2000，11(1)：23-26

[2]周相國(guó)．鉆孔灌注樁施工項(xiàng)目產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的過(guò)程控制和管理：[碩士學(xué)位論文]．天津：天津大學(xué)，2003

[3]黃曉琴．巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工技術(shù)。土工基礎(chǔ) 2009（01）pp．34-39