巖溶發(fā)育地區(qū)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

毛文森 李國麗 張?jiān)僭?/p>

摘要：巖溶發(fā)育地區(qū)由于長(zhǎng)期受到溶蝕作用，形成了較多的溶洞，地質(zhì)復(fù)雜不確定因素較多，對(duì)橋梁樁基施工作業(yè)帶來了很大困難，特別是操作不當(dāng)極易造成卡鉆、漏漿、塌孔等質(zhì)量問題。因此，在巖溶發(fā)育地區(qū)的樁基施工必須做好地質(zhì)勘查，掌握地質(zhì)特點(diǎn)，制定科學(xué)的溶洞處治方案，保障工程施工質(zhì)量。文章通過介紹了巖溶發(fā)育地區(qū)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，通過橋梁樁基溶洞處治實(shí)例，為后續(xù)相關(guān)工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū);鉆孔灌注樁;質(zhì)量控制;溶洞處治

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）12-0144-02

1工程地質(zhì)條件

昭瀘高速公路二工區(qū)樁基集中在云南省鎮(zhèn)雄縣境內(nèi)，工區(qū)地處喀斯特地貌，巖溶較為發(fā)育，根據(jù)地質(zhì)資料顯示洗白村大橋、王家灣大橋和法丈溝大橋橫跨“u”溶蝕槽谷，槽谷內(nèi)多為被土層覆蓋，基巖多裸露，為中一厚層灰?guī)r，地表巖溶發(fā)育，溶腔、裂隙極為發(fā)育，總體地質(zhì)條件較差。結(jié)合工程地質(zhì)勘察資料和周邊現(xiàn)場(chǎng)隋況分析，上述3座大橋樁基采用沖擊鉆成孔的方案。

2施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

巖溶發(fā)育地區(qū)的沖擊鉆成孔施工與普通地區(qū)施工方法有所差異，在巖溶地區(qū)施工需嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，控制施工參數(shù)，每顆樁基施工前必須認(rèn)真研究設(shè)計(jì)圖紙與地質(zhì)勘察資料，分析判斷地下情況，結(jié)合實(shí)地隋況展開施工部署，確保樁基成孔質(zhì)量，一般來說，喀斯特地區(qū)樁基施工采取“先長(zhǎng)后短、先外圍后中間”的原則，具體施工要點(diǎn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：

2.1鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工質(zhì)量控制

結(jié)合巖溶發(fā)育地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，一般選擇鋼質(zhì)護(hù)筒，其具備較強(qiáng)的承載力和抗變形能力。當(dāng)鉆頭穿過溶洞時(shí)，鋼護(hù)筒是不可或缺的，鋼護(hù)筒提前跟進(jìn)，撐住溶洞，能有效的避免卡鉆的發(fā)生，并能良好的控制鉆孔的豎直度，保證鉆孔不偏位。護(hù)筒的直徑要根據(jù)鉆頭直徑來確定，一般超過鉆頭直徑0.1～0.15m即可滿足施工要求。護(hù)筒長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際施工需要，分節(jié)段制作拼裝。

2.2鉆孔施工質(zhì)量控制

在橋梁施工中尤其需要重視鉆孔豎直度的控制，以護(hù)筒為圓心，周圍要進(jìn)行平整工作，嚴(yán)格控制鉆頭與樁位中心是否對(duì)準(zhǔn)、鉆頭傾斜度等。確定各項(xiàng)參數(shù)均滿足施工要求后，再進(jìn)行沖擊鉆孔。鉆孔時(shí)保證鉆進(jìn)速度的平穩(wěn)，同時(shí)鉆孔過程中還要觀察壓力指數(shù)，如果壓力指數(shù)過大，說明可能是遇到了堅(jiān)硬巖層，此時(shí)需要降低鉆頭沖程，減緩鉆進(jìn)速度，防止鉆頭受損或出現(xiàn)卡鉆問題。另外，要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)特殊地質(zhì)情況的處治，在溶洞上端進(jìn)行破壁時(shí)，需注意鉆頭工作隋況，采用小沖程進(jìn)行沖孔，在穿越溶洞時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆頭位置，嚴(yán)格控制吊繩的水平擺動(dòng)幅度，確保鉆孔施工質(zhì)量。

2.3成孔嵌巖深度施工質(zhì)量控制

由于巖溶地區(qū)地下條件復(fù)雜，在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，很有可能存在嵌巖承載力不足，不滿足設(shè)計(jì)最小嵌巖深度的情況。故鉆孔施工過程中必須準(zhǔn)確的記錄和描述巖性，與設(shè)計(jì)圖紙、地看資料進(jìn)行比對(duì)，保證鉆孔樁最小的嵌巖深度是完整的巖層，而且承載力滿足要求。如果不能滿足設(shè)計(jì)要求的，必須上報(bào)給設(shè)計(jì)、監(jiān)理和業(yè)主方，四方到現(xiàn)場(chǎng)勘查，根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行樁基長(zhǎng)度變更處理。同時(shí)，在沖孔達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，需進(jìn)行水下孔底地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，確保樁孔下安全范圍內(nèi)無發(fā)育的溶洞，保證樁基穩(wěn)定。

3溶洞處治方法

本工程3座大橋樁基溶洞施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溶洞裂隙發(fā)育情況、尺寸大小，分析后采取了直接回填、鋼護(hù)筒跟進(jìn)和低標(biāo)號(hào)混凝土填充等3種處治方法。

3.1直接回填法

此方法具有施工工藝比較成熟，操作簡(jiǎn)便、效果良好、適用范圍廣的特點(diǎn)。主要適用于發(fā)育范圍小，豎向高度不高、漏漿量不大的溶洞，一般采取直接回填黏土、碎石、片石進(jìn)行處治，用沖擊鉆鉆頭將上述回填物沖擠進(jìn)溶洞腔體或裂隙中去，達(dá)到穩(wěn)定護(hù)壁的作用?；靥钗镏羞€可摻入木塊、水泥，以提高鉆孔護(hù)壁穩(wěn)定能力。

洗白村大橋右幅6-5#樁基，在鉆孔施工至灰?guī)r裂隙發(fā)育處，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿液面持續(xù)緩慢下降，對(duì)照地勘資料，綜合分析采用上述辦法進(jìn)行處治。

施工中需防止孔壁坍塌，減少對(duì)鉆孔擾動(dòng);回填料投放后及時(shí)補(bǔ)充漿液，加大泥漿比重，保持孔內(nèi)液面高度，然后采用小沖程進(jìn)行沖擊作業(yè)，每沖進(jìn)0.5m時(shí)投放一次黏土和片石，沖孔一回填一沖孔反復(fù)作業(yè)，反復(fù)作業(yè)共計(jì)4次，最終使回填料與泥漿充滿整個(gè)溶腔，安全通過溶洞。成樁后，洗白村大橋右幅6-5泥漿液面保持穩(wěn)定，基本無明顯漏漿現(xiàn)象。

3.2鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

該方法施工工藝較為復(fù)雜，操作要求高，要求配備大型吊機(jī)、振動(dòng)錘等機(jī)械，造價(jià)較高，但適用于溶洞極為發(fā)育的地段，如：極為發(fā)育的串珠式巖溶地區(qū)，對(duì)于上下間距較小的多個(gè)溶洞處理效果較好，是控制樁基施工質(zhì)量的重要手段。

法丈溝大橋左幅4-1#樁基設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)70m，設(shè)計(jì)圖紙中與地勘資料顯示在孔深42～65m區(qū)間內(nèi)發(fā)育有多個(gè)溶腔、裂隙，且無填充物，在沖孔施工至42m時(shí)成孔非常困難，經(jīng)常性出現(xiàn)塌孔、泥漿流失嚴(yán)重的情況，回填黏土、片石5次后，效果仍舊不明顯，綜合分析后，改為雙層鋼護(hù)筒跟進(jìn)來處治。施工時(shí)，外護(hù)筒選取比設(shè)計(jì)樁徑大20cm的鋼護(hù)筒，用振動(dòng)錘下沉至設(shè)計(jì)位置，護(hù)筒下沉應(yīng)嚴(yán)格控制傾斜度和錘擊貫入度，鋼護(hù)筒一，下沉量不宜過大。防止因護(hù)筒遇阻偏斜和筒壁變形，從而造成偏孔事故。當(dāng)鉆頭穿過溶洞頂板后暫停鉆孔，將直徑大于樁徑15cm的內(nèi)護(hù)筒沉入巖溶段，隨鉆孔跟進(jìn)至穩(wěn)定巖面以下0.5m，再按正常鉆進(jìn)。內(nèi)外護(hù)筒中間用注入砂漿，固結(jié)封口，保持護(hù)筒的穩(wěn)定性，最終順利成孔。

3.3低標(biāo)號(hào)混凝土填充法

該方法適用于溶洞發(fā)育較大、溶洞位置較深，不易探明溶洞發(fā)育狀況的情況，此方法施工方便，技術(shù)難度不高，但需要回填大量混凝土，處治成本較高。

王家灣大橋右幅7-1#樁基根據(jù)施工地勘資料顯示，深度為30m附近有一發(fā)育較大的無填充物溶洞，存在多條較為發(fā)育的裂隙，在沖孔施工中，多次進(jìn)行回填片石、黏土進(jìn)行沖擊，但效果不好，沖擊過程中泥漿流失較大，無法保住泥漿，造成孔壁坍塌，推斷地下可能存在較發(fā)育的暗河，綜合上述隋況，分析后采取水下灌注低標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行填充，依靠混凝土對(duì)溶洞、裂隙進(jìn)行充填和阻隔，達(dá)到穩(wěn)定孔壁的作用。

在水下灌注混凝土過程中，嚴(yán)格控制混凝土入孔速度，當(dāng)混凝土面高于溶洞頂部1m以上即可停止?jié)仓?4h后待強(qiáng)度達(dá)到要求值后，即可進(jìn)行沖擊作業(yè)，后續(xù)的成孔過程基本順利，解決沖孔難題的同時(shí)，一定程度上控制了水下樁基混凝土超方的問題。

4結(jié)束語

鉆孔灌注樁作為橋梁工程樁基施工中常用的技術(shù)措施，在地質(zhì)復(fù)雜、構(gòu)造特殊的巖溶發(fā)育地區(qū)的施工中，會(huì)遇到各式各樣發(fā)育狀況不一的溶洞，會(huì)經(jīng)常性發(fā)生卡鉆、偏位、塌孔等事故，施工質(zhì)量不易控制，因此，在溶洞發(fā)育地區(qū)進(jìn)行樁基工程施工前，需充分了解地質(zhì)信息，制定合理的施工組織，施工中多觀測(cè)、多記錄，分析問題原因，根據(jù)溶洞發(fā)育情況采取科學(xué)的處理措施，通過不斷總結(jié)和改進(jìn)施工方案，確保施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。