溶巖地區(qū)沖孔灌注樁施工控制技術(shù)

楊松

摘要：溶洞地質(zhì)環(huán)境增加了樁基的施工難度，本文結(jié)合工程施工對(duì)溶洞地質(zhì)下沖孔灌注樁的成孔與澆筑進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：溶洞地質(zhì)；沖孔灌注木樁

1工程簡(jiǎn)介

本工程地區(qū)地貌屬潯江一級(jí)階地地貌單元。碼頭施工區(qū)位于潯江的西岸，地形起伏較大，上部覆蓋層為第四系沖積第6層，覆蓋層以下為中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r層厚約6m-25m，港區(qū)淺層巖溶較發(fā)育，其形態(tài)主要以溶洞（槽）、溶蝕裂隙為主。

2施工工藝

2.1施工準(zhǔn)備

沖孔樁施工區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，溶洞發(fā)育毫無(wú)規(guī)律，每個(gè)樁位的地質(zhì)情況都有所不同，有的樁位實(shí)際地質(zhì)情況跟勘探情況相差很大，沖樁過(guò)程中容易造成漏漿、塌孔甚至卡錘。

依據(jù)超前鉆資料，確定每根樁的樁身長(zhǎng)度，入巖深度，以書(shū)面交底的方式將地質(zhì)柱狀圖發(fā)放到現(xiàn)場(chǎng)管理人員，并組織相關(guān)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)。在每根樁沖孔之前由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員再次現(xiàn)場(chǎng)交底，使現(xiàn)場(chǎng)施工人員了解溶洞所在位置、范圍大小、充填情況。依據(jù)超前鉆資料推斷樁身溶洞大小，樁與樁之間可能存在溶洞貫通情況，施工前編制樁基沖孔計(jì)劃，避免同一溶洞上同時(shí)沖擊兩根樁，避免成孔、灌注時(shí)的相互干擾。

3施工過(guò)程

3.1護(hù)筒埋設(shè)校正

護(hù)筒埋設(shè)采用震動(dòng)下沉法施工，在施振前，選擇并固定好導(dǎo)向架，施振過(guò)程中，嚴(yán)格控制鋼護(hù)筒的平面位置及垂直度。按照現(xiàn)行2012版《港口工程樁基規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，其位置偏差：陸上樁≤50mm，近岸無(wú)掩護(hù)水域樁≤150mm，傾斜率≦1%。所以，鋼護(hù)筒的下沉振動(dòng)速度不宜太快，應(yīng)采用“小振幅，多振次”方式施振。應(yīng)將護(hù)筒底埋至巖面，護(hù)筒無(wú)法下沉為止。

埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，遇地下障礙物應(yīng)查明地下障礙物的性質(zhì)，若與勘探地質(zhì)報(bào)告不符，應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)和甲方監(jiān)理提出，協(xié)商處理。

3.2泥漿控制

泥漿作為沖孔過(guò)程的穩(wěn)定液，主要作用為保護(hù)孔壁和懸浮鉆渣。泥漿可在孔壁上形成一薄層泥皮，使水無(wú)法從內(nèi)向外或從外向內(nèi)滲透，溶洞地質(zhì)下沖孔樁施工極易出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象，泥漿對(duì)孔壁硬化、保護(hù)作用至關(guān)重要。鉆渣通過(guò)反循環(huán)、沉淀，清出孔內(nèi)。制備泥漿采用納制膨潤(rùn)土，泥漿比重控制在1.05。初次注入泥漿，盡量豎直向下沖擊在樁孔中間，避免泥漿沿護(hù)筒側(cè)壁下流沖塌護(hù)筒根部，造成護(hù)筒根部基土的松軟。在成孔過(guò)程中，確保泥漿高于地下水位2m，以有利于孔壁的穩(wěn)定。

3.3溶洞地質(zhì)下沖擊成孔

本工程沖孔灌注樁均為嵌巖樁，所以采用沖孔機(jī)沖孔，沖孔時(shí)將沖錐式鉆頭提升到一定高度后以自由下落的沖擊力來(lái)破碎巖層，采用泥漿反循環(huán)清渣，對(duì)于巖溶地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，沖擊鉆進(jìn)方法是嵌巖樁最有效的成孔方法。

3.4特殊部位及突發(fā)問(wèn)題的處理

在本項(xiàng)目施工中出現(xiàn)過(guò)溶洞頂坍塌、護(hù)筒內(nèi)泥漿面迅速下降等突發(fā)情況，下面針對(duì)兩種典型情況結(jié)合具體施工措施進(jìn)行分析。

（1）溶洞破頂措施

某樁樁徑為1.8m，樁長(zhǎng)23.1m，超前鉆鉆明溶洞位置在1.5-4.4m處，溶洞高2.9m。在施工沖孔至標(biāo)高4.8m處時(shí)，針對(duì)該地質(zhì)狀況，采用了少提輕擊，慢慢擊穿溶洞頂，防止溶洞頂破裂、突然塌陷，在沖孔至標(biāo)高4.5m時(shí)，出現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿面迅速下降，并伴隨掉錘現(xiàn)象。針對(duì)這種問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)立即加大泥漿供應(yīng)量，確保不發(fā)生塌孔的情況下進(jìn)行回填，填入直徑為20-30cm片石和粘土，初次回填至孔深2/3處，重新開(kāi)始沖孔，采用低錘快擊的辦法將片石沖入溶洞內(nèi)。當(dāng)片石充滿溶洞后，觀察鋼絲繩無(wú)明顯偏移、無(wú)漏漿、偏錘等現(xiàn)象后，進(jìn)行正常沖孔，直至成孔，若仍有漏漿等現(xiàn)象，則需要重復(fù)回填片石、粘土，重復(fù)沖孔。

（2） 護(hù)筒內(nèi)泥漿流失

某樁樁徑為1.6m，樁長(zhǎng)9.8m，超前鉆顯示該區(qū)域巖面較不規(guī)則，存在凸起斜巖，巖面下存在溶洞。在施工中該樁在沖孔穿過(guò)溶洞后出現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿持續(xù)緩慢下降，泥漿損失量約為2m？/h的現(xiàn)象。

針對(duì)這種現(xiàn)象，初步推測(cè)為溶洞內(nèi)仍存在空隙，導(dǎo)致泥漿流失。后采取了回填粘土、增加泥漿供應(yīng)量和調(diào)大泥漿比重的措施。在持續(xù)沖進(jìn)1m后，護(hù)筒內(nèi)泥漿仍然持續(xù)下降，泥漿損失量約為4m？/h，若采取原措施持續(xù)回填粘土、增加泥漿供應(yīng)量繼續(xù)沖孔，既不經(jīng)濟(jì)，又對(duì)后續(xù)混凝土灌注存在影響。結(jié)合地質(zhì)資料，該區(qū)域巖面較不規(guī)則，存在凸起斜巖的情況。針對(duì)這一情況考慮護(hù)筒底和巖面接觸處由于斜巖導(dǎo)致存在較大空隙，由于護(hù)筒內(nèi)泥漿面高于外側(cè)水位線，導(dǎo)致由于護(hù)筒內(nèi)外壓差，引起的泥漿滲漏。在不影響樁徑的情況下遂對(duì)護(hù)筒進(jìn)行接長(zhǎng)3m，再次打入已完成沖孔的巖面內(nèi)。后再進(jìn)行沖孔施工時(shí)，護(hù)筒內(nèi)泥漿面未出現(xiàn)下降，后順利成孔。

3.5下籠裝管

沖孔樁沖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行第一次清孔，清孔控制標(biāo)準(zhǔn)是循環(huán)清孔至出漿口處無(wú)巖碴為止。再進(jìn)行鋼筋籠的安裝，安裝過(guò)程中必須控制鋼筋籠垂直下降，防止出現(xiàn)因鋼筋籠剮蹭孔壁導(dǎo)致塌孔的現(xiàn)象。鋼筋籠下入孔內(nèi)受阻，應(yīng)查明原因并處理后方可下入，必要時(shí)應(yīng)起拔掃孔后再下籠，確保下放鋼筋籠和鉆孔的同心度。鋼筋籠下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行鋼筋籠的中心定位，中心偏差<2cm，然后沿周邊布置4道定位筋至護(hù)筒壁，以防止砼灌注時(shí)導(dǎo)管碰撞鋼筋籠造成鋼筋籠偏位。

導(dǎo)管應(yīng)按孔深拼裝，其底口離孔底0.3m-0.5m，安裝前檢查導(dǎo)管密封性，橡膠密封圈是否有遺漏，并檢查絲扣是否完好及導(dǎo)管圓整度，確保導(dǎo)管的嚴(yán)密性及其緊固性，防止灌注混凝土?xí)r出現(xiàn)漏漿堵管等狀況。

3.6灌注水下混凝土

溶洞地質(zhì)下灌注水下混凝土?xí)r易出現(xiàn)混凝土面不上升、迅速降低等現(xiàn)象，為保證成樁質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制灌注過(guò)程。針對(duì)地質(zhì)因素，存在溶洞的樁灌注時(shí)需每5分鐘測(cè)一次混凝土面高程，且提前準(zhǔn)備好充足的混凝土供應(yīng)，針對(duì)突發(fā)情況迅速做出修正措施。

某樁樁徑為1.8m，樁長(zhǎng)19.2m，超前鉆鉆明溶洞位置在標(biāo)高8.1-10.6m、11-12.5m處，沖孔過(guò)程中已采取措施順利成孔。灌注過(guò)程中當(dāng)灌注至標(biāo)高13.8m處，正在拆除導(dǎo)管時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土面在2分鐘內(nèi)下降至8.5m處，此時(shí)導(dǎo)管底標(biāo)高為9.4m，若繼續(xù)澆筑很容易出現(xiàn)斷樁的風(fēng)險(xiǎn)。初步分析原因?yàn)槿芏次幢惶顫M、存在空隙，當(dāng)受到混凝土壓力時(shí)，原洞壁破裂，混凝土流入溶洞中空洞處。

4結(jié)語(yǔ)

溶巖地區(qū)沖孔樁施工過(guò)程中，可能遇見(jiàn)各種突發(fā)情況，這就要求現(xiàn)場(chǎng)管理人員在施工前準(zhǔn)備充分，做好應(yīng)急預(yù)案；施工中密切監(jiān)測(cè)，針對(duì)各種情況，迅速做出反應(yīng)，第一時(shí)間采取措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]溶巖地區(qū)沖孔灌注樁成樁技術(shù)分析[J].盧仕明.居舍.2018.

[2]沖孔灌注樁施工方法探討[J].黃健寧.科技信息.2012.

（作者單位：安徽省滁州港航投資有限公司）