橋基施工法在復(fù)雜礦層中的應(yīng)用

韋 然

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局418隊(duì)，湖南 婁底 417000）

在礦山工程施工過(guò)程中，經(jīng)常遇到各種各樣的復(fù)雜礦層，這些礦層由于地表變化，水流搬遷，地下水溶蝕，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和礦石本身性質(zhì)等因素的影響，使礦石遭受破壞，失去了原有的穩(wěn)定性和完整性，變?yōu)樗缮ⅰ⑵扑?，具有裂隙或空洞等等。特別在沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中，往往由于鉆孔漏失，涌水而無(wú)法維持沖洗液的正常循環(huán)，或因沖洗液的性能及沖洗液在環(huán)狀空間流動(dòng)的水力因素和孔壁礦石性質(zhì)不相適應(yīng)而造成孔壁掉塊、坍塌等使鉆孔超徑、縮徑，以至鉆進(jìn)工作不能正常進(jìn)行，導(dǎo)致出現(xiàn)各種孔內(nèi)事故，筆者在復(fù)雜地質(zhì)層施工過(guò)程中采取不同鉆探處理法的成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出來(lái)供大家參考。

1 工程及地質(zhì)概況

工程施工地的地層較為復(fù)雜，地質(zhì)自上而下是種植土、粘土、細(xì)砂夾卵石層、灰?guī)r層。祥勘報(bào)告揭示為典型喀思特地形，施工位置均發(fā)現(xiàn)有溶洞，況且溶洞非常發(fā)育、裂隙密布、洞內(nèi)漏水，部分溶洞有軟塑充填物，并且分布層次多、復(fù)雜，通過(guò)超前鉆探勘查探明最大單個(gè)溶洞高為11.2m。

2 采用工藝及設(shè)備選型

根據(jù)地質(zhì)情況采用沖擊鉆進(jìn)成孔工藝，選用“十字形”實(shí)心鉆頭，JKL-8和JKL-10型沖擊鉆機(jī)。

3 復(fù)雜礦層施工的思想原則

復(fù)雜的礦層是客觀存在的，由于地層性質(zhì)，成因類型，構(gòu)造類型或地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)水文等情況不同，形成的孔內(nèi)復(fù)雜情況和程度也就不一樣，因此，預(yù)防復(fù)雜礦層孔內(nèi)事故發(fā)生，首先必須根據(jù)復(fù)雜礦層在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)發(fā)生的復(fù)雜實(shí)際情況，采取以之相應(yīng)的對(duì)策，往往是根據(jù)孔內(nèi)地質(zhì)情況不斷變化的情況，針對(duì)性的來(lái)靈活運(yùn)用多種方法來(lái)進(jìn)行處理的。如果采取的技術(shù)措施適當(dāng)，孔內(nèi)復(fù)雜情況是可以減輕或消除的，相反，如果對(duì)復(fù)雜礦層的固有特性及規(guī)律缺乏了解，措施不當(dāng)或思路不對(duì)，通常是會(huì)加重施工情況的復(fù)雜程度，為此，根據(jù)上述復(fù)雜地質(zhì)情況，針對(duì)特殊地質(zhì)情況采取不同的處理施工方法進(jìn)行處理。

4 投片石法

在地層厚度小于3m范圍內(nèi)，伴有斜巖出現(xiàn)，這和本身礦石的產(chǎn)狀、節(jié)理、地層構(gòu)造等有相關(guān)聯(lián)系，施工過(guò)程中容易發(fā)生斜孔，加之溶洞多層分布，稍不注意就會(huì)伴隨漏漿、垮孔等孔內(nèi)安全質(zhì)量事故，在這一情況下常用的方法就是投片石法，此法具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但施工時(shí)需注意：①鉆孔施工前，要做好施工準(zhǔn)備，準(zhǔn)備足夠的片石、性能合格的泥漿或造漿黃泥，以及機(jī)械設(shè)備。②準(zhǔn)備的片石，礦石硬度要高于孔底巖性硬度或基本一致。③注意觀察孔內(nèi)情況，進(jìn)入斜巖面馬上投入片石等及時(shí)進(jìn)行糾斜。④施工前對(duì)相關(guān)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。

5 鉆孔灌注樁護(hù)筒埋設(shè)法

大橋主橋墩15#四根樁徑2.2m，處于河中間，揭示溶洞高度均在3m～11.2m，單個(gè)高度11.2m溶洞內(nèi)有充填物，根據(jù)溶洞落差大，分布不多的情況采用鋼護(hù)筒法，此法施工成本高、操作復(fù)雜，施工分為井口和洞內(nèi)鋼護(hù)筒埋設(shè)兩步驟。

（1）井口護(hù)筒的埋設(shè)。因鉆孔區(qū)域地質(zhì)發(fā)育情況不同，充填物為軟塑流塑狀充填，局部有空洞，鉆透溶洞頂板時(shí)常發(fā)生孔內(nèi)泥漿瞬時(shí)漏失，造成上部卵礫石層等不穩(wěn)定地層塌孔，因此為了防止漏漿塌孔影響鉆孔安全，護(hù)筒應(yīng)盡量穿透上部松散、軟弱覆蓋層到達(dá)下部基巖面。首先考慮到過(guò)程可能會(huì)采用多級(jí)護(hù)筒下入孔內(nèi)，護(hù)筒板厚選用δ12mm金屬板，護(hù)筒直徑為樁徑+80cm。護(hù)筒單件加工完后，根據(jù)施工需要、運(yùn)輸以及起吊能力，將單件護(hù)筒拼接成4.5m，拼接時(shí)護(hù)筒的縱向焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，間距不小于300mm，并不小于1/8周長(zhǎng)，底節(jié)護(hù)筒應(yīng)加焊一定厚度的金屬板加勁，護(hù)筒連接處應(yīng)采用金屬板加強(qiáng)，并保證其耐壓、耐拉和不漏水。護(hù)筒采用60T振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，保證護(hù)筒埋深。

（2）鉆孔內(nèi)埋設(shè)護(hù)筒。根據(jù)詳勘地質(zhì)資料，用直徑為2.6m鉆頭，沖砸鉆進(jìn)至地質(zhì)層頂，探明孔內(nèi)情況后，先埋設(shè)直徑2.6m的護(hù)筒（第一層），而后用直徑2.5m鉆頭進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，遇第二個(gè)鉆孔地時(shí)采用下直徑2.5m護(hù)筒（第二層），最后改鉆頭直徑2.2m鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。

6 注漿法

在沖孔施時(shí)伴隨出現(xiàn)泥漿漏失嚴(yán)重現(xiàn)象，多次采取投片石法處理效果均不明顯，經(jīng)分析，是裂隙分布過(guò)多、地下水量過(guò)大導(dǎo)致護(hù)壁能力差，堵漏失敗?？紤]到成本和質(zhì)量進(jìn)度，決定采用注漿法進(jìn)行，即在鉆孔位置出現(xiàn)漏失段用地勘鉆機(jī)先引孔，由水泥、水玻璃配成漿液，定向、定量、定壓進(jìn)行間歇注入漿液，通過(guò)重復(fù)注漿后，地質(zhì)層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化，最終堵漏效果顯著。注漿法施工注意幾個(gè)事項(xiàng)：①注漿孔的布設(shè)可沿樁孔邊距1.5m左右，可設(shè)計(jì)環(huán)狀或三角狀進(jìn)行。②注漿引孔深度要大于溶洞段深度。③在破碎或砂卵層段，若必須下套管引孔的，下套管前提前鉆好注漿孔。④注漿壓力、間歇時(shí)間、泵壓以及配比最好在正式注漿前做試驗(yàn)，以確定可靠參數(shù)。⑤注漿可在沖擊成孔施工前提早進(jìn)行，以保證工期進(jìn)度和質(zhì)量。

7 施工過(guò)程注意問(wèn)題

①當(dāng)鉆進(jìn)至溶洞頂1m左右時(shí)，首先準(zhǔn)備足夠的片石和粘土，對(duì)于半填充的溶洞要組織足夠的泥漿，在1m～1.5m范圍內(nèi)變換沖程，逐漸將洞頂打穿，以防卡鉆。②根據(jù)鉆孔的進(jìn)度情況，在擊穿洞頂之前，要注意觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，一旦下降，應(yīng)迅速補(bǔ)水；在對(duì)地層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)填充物的不同，要采取不同的鉆進(jìn)方法，當(dāng)充填物為軟塑粘性土或淤泥時(shí)，應(yīng)向孔內(nèi)投入粘土、片石，沖砸固壁；當(dāng)為砂層、卵石層時(shí)還應(yīng)提高泥漿的粘度和相對(duì)密度，只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)，如此反復(fù)使鉆孔順利穿過(guò)溶洞。③開(kāi)鉆前確保鉆機(jī)對(duì)中誤差小于2cm，水平誤差小于5mm，堅(jiān)持每天復(fù)檢，及時(shí)調(diào)整。④鉆進(jìn)時(shí)每隔一小時(shí)定期起鉆檢查金屬繩、穿梢和鉆頭的磨損情況，修補(bǔ)鉆頭，緊固繩卡或更換損壞的金屬繩或穿梢。⑤鉆進(jìn)時(shí)注意地層變化，按實(shí)際地質(zhì)情況繪制地質(zhì)剖面圖，出現(xiàn)異常情況立即報(bào)告并研究處理方案。⑥鉆頭外側(cè)磨損要及時(shí)修補(bǔ)，防止鉆頭磨損引起孔徑不夠；鉆孔過(guò)程中如遇特殊情況需停鉆時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加泥漿比重、粘度，以保持孔壁穩(wěn)定，并提出鉆頭，防止埋鉆。⑦群樁同時(shí)鉆孔時(shí)，相鄰鉆孔不允許同時(shí)開(kāi)鉆，要注意處理好作業(yè)面的交叉及先后關(guān)系，確保鉆孔樁施工的順利進(jìn)行。

8 結(jié)語(yǔ)

認(rèn)真總結(jié)這些復(fù)雜礦層的施工應(yīng)用技術(shù)，將有助于我們從主觀上提高對(duì)各類復(fù)雜礦層的認(rèn)識(shí)，幫助我們及時(shí)地積極有效的采取技術(shù)措施，從而預(yù)防和減少?gòu)?fù)雜地層孔內(nèi)事故的發(fā)生，確保工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。