探討溶巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工的處理與預(yù)防

張慶來

（佛山 三水 528100）

1 前言

在鉆孔灌注樁的施工過程中，要解決好可能存在的工程簡(jiǎn)單、造價(jià)較低等情況，在廣泛運(yùn)用的基坑、橋梁等工程管理中，對(duì)于可能出現(xiàn)的熔巖地基等現(xiàn)象，要采取積極有效的措施。其中，在橋梁施工過程中，對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)要全面把握，其中有效的方式是成功處理與預(yù)防的關(guān)鍵要素。本文主要結(jié)合橋梁基礎(chǔ)施工過程中溶巖的有效處理方式，并以佛山廣三高速公路擴(kuò)建工程潭頭村大橋樁基施工為例對(duì)溶巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工提出一些處理與預(yù)防的方法。

2 溶巖地質(zhì)規(guī)模與類型的探明

2.1 超前鉆

在超前樁的放樣處理中，要對(duì)樁孔的范圍進(jìn)行嚴(yán)密控制，形成相應(yīng)的技術(shù)控制，其中，在樁孔范圍內(nèi)進(jìn)行超前樁的運(yùn)用，并結(jié)合超前樁的整體設(shè)計(jì)，在提供的地質(zhì)鉆探資料的基礎(chǔ)上，采用偏位鉆的方式，并與地質(zhì)資料形成相應(yīng)的對(duì)照，形成溶洞的寬度以及走向等問題。

2.2 超前注水

再結(jié)合超前樁孔的基礎(chǔ)上，通過使用超前鉆孔中高壓水管向溶洞內(nèi)注水的方式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水管長(zhǎng)度的有機(jī)控制，在外徑鉆孔相對(duì)較小的情況下，以便能讓空氣有效的排出。并在此基礎(chǔ)上，通過使用水表或者容器進(jìn)行注水量的記錄，從而判斷出溶洞是不是為空洞或者水洞利用超前鉆的鉆孔，使用高壓水管向溶洞內(nèi)注水（對(duì)高度在0.5m以上的溶洞），水管長(zhǎng)度能保證伸入溶洞內(nèi)，其外徑比鉆孔略小，并在判斷溶洞的大小與高度等特征上有明顯的要求。注水必須灌滿方止，避免進(jìn)尺穿透溶洞時(shí)，孔內(nèi)泥漿突然漏入空洞而造成坍方事故。

2.3 已探明的溶洞規(guī)模及類型

表1

3 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采取的針對(duì)性方案

表2

4 處理的方法過程

4.1 回填

此法只適用于高度小于1m的溶洞。用編織袋將粘土、片石、或碎磚的混合物裝好投放到樁底，投放量填高到溶洞頂板以上，再用樁錘將其沖擠至孔壁周圍，以減小溶洞空間和溶隙、裂隙及其它跑漿出口。

4.2 預(yù)處理靜壓化學(xué)灌漿

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)采用：

（1）溶洞內(nèi)有填充物填滿；

（2）有流砂；

（3）溶洞為空洞或填充物不滿，且深度在1m以上3m以內(nèi)。

因此，在整個(gè)鉆孔施工的過程中，要采用噴射灌注漿的方式進(jìn)行技術(shù)處理，并在固體結(jié)體之后然后進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度施工。①在布孔方面，要全面確定好溶洞的四周樁的位置，形成4個(gè)分布均勻的灌漿孔。②在鉆孔布置方面，要形成孔徑80mm的底部，在孔深達(dá)到溶洞底部的位置要求上在進(jìn)行接下來的一些工作。③材料控制方面，對(duì)于高水速凝的一些材料，要全面控制好相應(yīng)的膠凝固的時(shí)間，一般控制在3～30min，0.5～1h就可以產(chǎn)生相應(yīng)的強(qiáng)度。④在工藝控制這一塊?？梢圆捎秒p液灌漿進(jìn)行全孔封閉式管理，并采用自上而下分段的方式，可以重復(fù)攪拌。并在整個(gè)工藝控制中，形成GJY的系列灌漿自動(dòng)記錄儀，形成對(duì)相關(guān)參數(shù)的具體控制，并制作出詳細(xì)的曲線圖。

圖1

4.3 套內(nèi)護(hù)筒

當(dāng)溶洞為空洞，且空洞高度在3m以上的，采用套內(nèi)護(hù)筒法施工。

（1）確定內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)度

護(hù)筒長(zhǎng)度：L=h+3（m）（h為地質(zhì)超前鉆確定的溶洞高度）

（2）確定內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑

根據(jù)地質(zhì)鉆探的結(jié)果，確定每節(jié)內(nèi)護(hù)筒的內(nèi)徑大小。如同一樁位只有一層溶洞，內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑采用173cm，壁厚為1cm，外徑為175cm。外護(hù)筒內(nèi)徑為190cm。

當(dāng)遇到第二層溶洞時(shí)，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒（即第三次護(hù)筒）選用170內(nèi)徑。依此類推。

（3）確定鉆頭直徑

鉆頭的直徑由下一層內(nèi)護(hù)筒的外徑確定，如鉆頭外徑比內(nèi)護(hù)筒小2cm，擴(kuò)孔后能形成比內(nèi)護(hù)筒大5cm左右的樁孔，能滿足內(nèi)護(hù)筒下沉的需求。

如該樁孔無溶洞，鉆頭直徑以樁基設(shè)計(jì)直徑限值；如樁孔內(nèi)有多層溶洞，該樁實(shí)際上成為從上往下逐段變小的截面變化，但最小段不小設(shè)計(jì)樁徑。

（4）溶洞頂部沖孔

在溶洞頂部沖孔的設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合溶洞頂部的綜合需要，采用相應(yīng)的機(jī)械化操作，其中主要使用鉆機(jī)為回旋鉆的機(jī)械，形成鉆頭、鉆桿等方式，在換用沖擊鉆孔的基礎(chǔ)上，保持好良好的直徑，一般都是在173cm，其中，在沖擊穿過溶洞頂部的時(shí)候，就會(huì)呈現(xiàn)出沖錘的現(xiàn)象，此時(shí)，就要形成輕輕的捶打，慢慢的上下提動(dòng)，直至沖錘不明顯的受阻礙為止，在頂部的范圍內(nèi)采用上下慢提的方式，從而全面提升整個(gè)的高度，且不能超過50cm（見圖2）。

圖2 鉆頭慢慢沖破溶洞頂板

（5）沉放內(nèi)護(hù)筒

GPS鉆機(jī)就位，用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護(hù)筒，在鉆機(jī)鉆桿上附加壓架，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（如圖3）。

圖3 將內(nèi)護(hù)筒壓入溶洞底部

（6）處理內(nèi)外護(hù)筒空隙及內(nèi)護(hù)筒與溶洞底部間空隙

在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填砂、碎石，中部回填中砂（見圖4），然后用高壓噴射灌漿法（旋噴法）對(duì)回填體進(jìn)行灌漿處理，高水速凝材料使用較低水灰比，材料摻合比取值在15～25%之間（見圖5）。

圖4 向溶洞投放填料

圖5 噴射高水速凝材料

固結(jié)強(qiáng)度達(dá)到30MPa，抗?jié)B系數(shù)達(dá)到10-7m/s后，重新沖孔（見圖6）。

如在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填小碎石素水泥混凝土，內(nèi)護(hù)筒中部回填砂，則免灌漿處理。

圖6 重新開孔

5 溶洞的監(jiān)視

5.1 在以下現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，可判定溶洞的存在：

（1）入巖后漏漿或漏塌；

（2）樁錘入巖一定深度后，突然進(jìn)尺加快，有時(shí)不用提錘而錘自動(dòng)下沉；

（3）取到的巖樣中，風(fēng)化巖樣較多，且有鐘乳石碎塊；

（4）入巖后泥漿逐漸改變顏色。尤其是由黃色變?yōu)楹谏?，說明有溶洞，并且被軟塑——流塑狀態(tài)淤泥質(zhì)粘土所填充。

5.2 排除誤判

在現(xiàn)有地質(zhì)鉆探資料和超前注水的基礎(chǔ)上，并通過成孔過程中的監(jiān)測(cè)，基本上能正確分析斷裂層的走向，判斷溶洞的存在、大小、數(shù)量、填充狀況、溶洞或暗河等特性，但由于鉆孔位置與溶洞的相對(duì)位置存在多種形式，容易造成以下誤判情況。

6 預(yù)防措施

圖7

圖8

6.1 防止掉錘、卡錘、埋錘的措施

入巖前適當(dāng)減少樁錘的沖擊力，防止樁錘突然沖穿溶洞頂板時(shí)的瞬間拉力過大而拉斷鋼絲繩。

從溶洞頂板以下提起沖錘時(shí)，控制好提錘時(shí)的速度和力度。

6.2 防止斜孔的措施

使用高強(qiáng)度的錘齒，錘齒磨損后及時(shí)更換。通過觀察鋼絲繩的擺動(dòng)情況及適宜的測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)斜孔并進(jìn)行修正。

6.3 減少混凝土擴(kuò)散量的措施

用編織袋將粘土、片石、或碎磚的混合物裝好投放到樁底，投放量填高到溶洞頂板以上，再用樁錘將其沖擠至孔壁周圍，以減小溶洞空間和溶隙、裂隙及其它跑漿出口。已對(duì)內(nèi)護(hù)筒兩端作噴射灌漿的除外。

7 結(jié)束語

現(xiàn)在，隨著國家對(duì)西部開發(fā)力度的加大，山區(qū)公路的建設(shè)逐漸增多，我們遇到溶巖的機(jī)會(huì)也必然會(huì)增大。本文根據(jù)以住的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合佛山廣三高速公路擴(kuò)建工程潭頭村大橋的施工情況，總結(jié)了溶巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工中所采用的處理與預(yù)防的方法，以此積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，便于在以后的施工中借鑒。

參考文獻(xiàn)

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