巖溶地質(zhì)條件下灌注樁成孔質(zhì)量控制措施分析

張昌波

【摘要】巖溶地區(qū)在我國分布較廣，因其環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜，對工程施工影響較大。本文通過對巖溶地質(zhì)條件施工常見問題進行分析，提出影響灌注樁成孔質(zhì)量問題的處理，闡述了成孔過程質(zhì)量控制主要措施，為巖溶地區(qū)樁基基礎(chǔ)工程施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】巖溶地質(zhì);灌注樁;成孔質(zhì)量;控制措施

萬丈高樓基礎(chǔ)起，因此基礎(chǔ)的質(zhì)量對整個項目起著至關(guān)重要的作用，巖溶地質(zhì)在我國的分布廣，由于巖溶地質(zhì)條件的復(fù)雜性，給樁基工程的施工難度大，質(zhì)量要全靠經(jīng)驗和檢測手段來控制，并且存在一定的安全隱患。巖溶地質(zhì)巖面傾角較大，構(gòu)造復(fù)雜，地下水文地質(zhì)條件難以勘查，特別在溶洞、溶溝、構(gòu)造裂隙發(fā)育帶常常出現(xiàn)孔壁坍塌，鉆孔傾斜、斷樁等施工質(zhì)量問題，這些都會對灌注樁的安全和施工過程帶來影響。所以巖溶地質(zhì)施工中，只有充分掌握巖溶地質(zhì)條件，了解巖溶分布規(guī)律，一一排除潛在巖溶危害，才能有效控制灌注樁成孔質(zhì)量。

1、鉆孔偏斜

1.1 原因分析

巖溶地質(zhì)條件施工時巖性界線極其不規(guī)則，巖性強度、巖層傾角變化，以及鉆進參數(shù)選取未能及時改變等都是鉆孔發(fā)生偏斜的原因。而巖性界線處巖體強度大小不均，和巖層傾角變化大則是鉆孔偏斜的主要因素。

1.2 預(yù)防技術(shù)措施

（1）鉆進施工前應(yīng)正確進行成孔工藝選擇，灌注樁成孔鉆進中，沖擊鉆進方式可以及時處理解決巖溶發(fā)育和地層強度不均所引起的孔斜，且操作更為簡單，是巖溶地區(qū)較理想的工藝選擇。

（2）當(dāng)鉆進到巖層傾角大于45°的巖性分界面時，采用減慢鉆速、輕壓鉆機的鉆進方式，直到鉆進到分界面下樁的直徑距離時，再恢復(fù)正常鉆進。當(dāng)鉆進到巖層傾角小于45°的巖性強度分界面時，先采用小一徑的鉆頭向下鉆進分界面下一倍樁徑，再換回鉆頭用減慢鉆速、輕壓鉆機的鉆進方式再鉆進一倍樁徑距離，然后恢復(fù)正常的鉆進參數(shù)。

（3）當(dāng)工程對樁的垂直度有很高要求時，在鉆進深度在4米左右時要進行測斜，如果有偏差要及時進行修孔。

（4）鉆進到溶洞時，溶洞填充物質(zhì)硬度較小，填充界面易發(fā)生孔斜，溶洞鉆進時應(yīng)采用輕壓慢鉆的方式，當(dāng)鉆進到填充界面下一倍樁徑時恢復(fù)正常鉆進參數(shù)。

施工中發(fā)生樁孔傾斜時，常采用新建密實平臺和補實孔底兩種修正措施，既發(fā)生孔斜后拋填40—50cm厚石片，夯實成緊密平臺后再進行鉆進，和向斜孔內(nèi)拋填碎石或注入強混凝土重新造 “底”后進行鉆進。

2、漏漿和孔壁坍塌

2.1原因分析

漏漿常發(fā)生在鉆進巖層為松散巖土、粗質(zhì)砂礫石等強透水性巖層和巖體中構(gòu)造裂隙發(fā)育，且多與溶溝、溶洞、溶槽相互連通的巖層。樁基工程鉆進到溶洞和溶槽時，地下水來源較豐富，溶洞內(nèi)地勢的起伏變化，很容易形成暗流，在承壓水的作用下，泥漿容易消失;當(dāng)鉆進到未填實溶洞，鉆頭沖破灰?guī)r頂板時，泥漿就會瞬間掉入溶洞未填實空間發(fā)生漏漿現(xiàn)象;當(dāng)鉆進灰?guī)r巖層時，層內(nèi)裂隙節(jié)理較發(fā)育，裂隙連通性強，發(fā)生漏漿時，孔內(nèi)液面會急劇下降，孔內(nèi)壓力降低與外部承壓水形成壓力差，造成孔壁坍塌現(xiàn)象。

2.2預(yù)防技術(shù)措施

（1）鉆進時做好黏土、混凝土等物質(zhì)材料準(zhǔn)備工作，當(dāng)鉆進到溶洞或溶槽等復(fù)雜地質(zhì)條件的巖層時，要拋填黏土?xí)r孔壁壓實。

（2）進行黏土壓實效果不明顯時，用混凝土充填并反復(fù)沖擊壓實，靜置幾天待漏漿裂隙充填堵塞后，再進行施工。

（3）根據(jù)超前鉆資料做好處理大溶洞準(zhǔn)備，一旦發(fā)現(xiàn)明顯漏漿情況，迅速提錘、添堵。

（4）遇到地下水位以下，充填不實的溶洞時，利用超前鉆進行提前補水，防止水頭突然下降而造成的坍孔現(xiàn)象。當(dāng)孔口坍塌不嚴重時，只需在孔口重新埋置護筒，周圍用混凝土進行固定，當(dāng)孔口坍塌嚴重時，首先要充填黏土到孔口并進行壓實，然后選取泥漿密度1.25g/cm3的鉆進參數(shù)重新鉆進。

3、地下水與灌注質(zhì)量

巖溶地區(qū)地下水發(fā)育，局部地下水運動劇烈，對灌注樁影響較大，容易引起樁身斷裂等工程事故。當(dāng)混凝土灌注到地下水發(fā)育處時，地下水流動將混凝土沉渣沖向一側(cè)，隨著孔內(nèi)混凝土升高，樁芯質(zhì)量受到影響。施工時保證沉渣厚度小于10cm，在混凝土灌注至距地下水通道處1m時，采用將導(dǎo)管埋入混凝土面3～4m，灌注漏斗內(nèi)裝滿混凝土，采用和初灌一樣的方法進行灌注使混凝土面快速升高到地下水通道上部，并上下竄動導(dǎo)管增加混凝土的密實度，在壓力作用下使混凝土有可能進入裂隙通道。

4、溶洞處理工藝

溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結(jié)果，按溶洞充填情況可分為大溶洞和充填溶洞，本文只探討無充填大溶洞。溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以內(nèi)，但存在嚴重漏水，護筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用片石加粘土回填沖擊，使其形成泥石護壁。反復(fù)多次回填片石粘土，反復(fù)沖擊直至形成泥石護壁不再漏漿為止。溶洞較大，洞內(nèi)無充填物或流塑充填物，漏水很嚴重，采取片石加粘土反復(fù)打密，仍然無法形成泥石護壁的，可采取鋼護筒跟進法施工。即一面沖孔，一面接鋼護筒，并且將其振動下沉至已鉆成的孔內(nèi)，以隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的活動。

穿越溶洞時采用沖擊鉆成孔常采用以下工藝進行控制：溶洞覆蓋層施工時，進尺速度快，因此應(yīng)選密度大的泥漿。溶洞頂板施工。要根據(jù)詳細的地質(zhì)報告推算溶洞頂板標(biāo)高，鉆孔時密切注意巖石的風(fēng)化程度，以確定合理的鉆進參數(shù)。當(dāng)鉆至溶洞頂1m左右時，首先準(zhǔn)備足夠的小片石和粘土，粘土要做成泥球（直徑15-20cm），對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1-1.5m 范圍內(nèi)變換沖程，準(zhǔn)備將洞頂擊穿，防止卡鉆。

5、質(zhì)量控制

鉆前利用地質(zhì)勘測找出溶洞具體位置，對溶洞大小及分布有初步范圍計算，同時將溶洞及周邊水文地質(zhì)條件摸清，為施工制定安全可靠的保障措施。備足漏漿和孔壁坍塌的修復(fù)材料，準(zhǔn)備好應(yīng)急工具。對孔徑、偏斜、垂直度要定期進行檢查，施工時要有專業(yè)技術(shù)人員對施工進行抽查，檢查地質(zhì)條件與設(shè)計是否相符，鉆孔結(jié)束后要檢查終孔深度對鉆孔進行質(zhì)量驗收。鉆孔達到設(shè)計標(biāo)高并清孔后，應(yīng)檢查孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質(zhì)是否與設(shè)計相符合，孔底泥漿沉淀厚度等是否符合要求，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，進行清孔。

結(jié)語：

在不同的地區(qū)，甚至在同一路段的不同樁號，溶洞的結(jié)構(gòu)和形態(tài)均存在差異，鉆（下轉(zhuǎn)105頁）（上接102頁）孔灌注樁施工方案和工藝也不盡相同。但是，不管采用哪種施工工藝，為了保證工程進展順利，必須最大限度地準(zhǔn)確掌握樁位處的地質(zhì)水文勘察資料，特別對于復(fù)雜巖溶地區(qū)，應(yīng)采取逐樁鉆探，探明具體樁號溶洞情況，確定合理的施工方法，并在附近備足必要的機具設(shè)備和材料，確保及時補救及回填復(fù)鉆，而且必須時時保證在緊急情況下人員、機具設(shè)備能及時撤出坍塌區(qū)。

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