巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工的特點、難點及其技術(shù)措施

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北石家莊050031）

0 引言

對于巖溶地區(qū)較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，沖擊鉆孔方法是最先進的巖洞打孔方法，沖擊孔的形成過程隨成形而變化很大，而打孔的成敗取決于孔形成過程的合理性，所以在進行孔樁施工之前，我們應(yīng)該對現(xiàn)場的地質(zhì)條件有詳細的了解，分析該巖溶地區(qū)的施工難點和易出現(xiàn)的故障，針對每個巖溶地區(qū)做定制化鉆（沖）的設(shè)計，確保在短時間內(nèi)達到高效性、安全性、全面性。

1 巖溶地區(qū)形成條件與分布特點

1.1 形成條件

如圖1所示是一般巖石現(xiàn)象的示意圖，形成巖溶需要一定的內(nèi)力和外力條件，其可以在氣候和溫度以及水流動力作用下形成，也可以在碳酸鹽的溶解現(xiàn)象中形成；內(nèi)力是由地層的結(jié)構(gòu)引起的，例如地層傾斜，褶皺，斷層和地層起伏等等，這些現(xiàn)象能夠形成各種巖溶形式，導(dǎo)致地表水滲入深層巖層，并對巖石產(chǎn)生溶解的作用。巖溶的發(fā)育有三個原因：首先，碳酸鹽巖在地表附近節(jié)理發(fā)育；第二，有一定中強度的降雨量；最后就是循環(huán)通暢的地下水。地學(xué)領(lǐng)域的研究者對巖溶現(xiàn)象提出的新論據(jù)是地幔中的氣體、水蒸氣使石灰石溶解并形成洞穴。

1.2 巖溶分布特征和特點

我國獨特的巖溶地形在一次次的地殼運動以及長期的風(fēng)化和溶解中形成。自新生代以來，西部地區(qū)的地面已大大上升，形成了雄偉的巖溶地貌；東部的巖溶具有裸露型、埋藏型（非碳酸鹽巖層下的巖溶）和覆蓋型（被疏松的沉積物覆蓋）的交替分布特征，現(xiàn)在我國巖溶形式多種多樣，如圖3所示。

2 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工的特點

2.1 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工的特點

巖溶洞穴分布廣泛，規(guī)模大，分布復(fù)雜，基巖起伏大，導(dǎo)致樁基施工具有以下特點：

（1）在巖溶地層中，由巖溶引起的裂縫較多。巖溶洞一旦在沖擊成孔的施工時出現(xiàn)裂痕或巖溶，樁基的泥漿很快就會從出孔口流出，如果不進行及時補充漿液，很容易造成泥漿表面塌陷，擴孔、塌陷等情況，更有甚者會造成孔位的整體破壞，最后導(dǎo)致地面塌陷。

（2）該區(qū)可溶性巖層主要為高強度灰?guī)r，不易對此類巖溶進行鉆孔。（3）局部巖溶侵蝕使基巖一半露出，使位于沖孔樁的直徑范圍內(nèi)水平和垂直波動較大，在鉆孔的過程中容易使樁卡住或者斜樁的現(xiàn)象。

（4）巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工和澆筑施工比較困難。巖溶地區(qū)大部分富含地下水，在鉆探過程中，位于孔底部的泥沙較難控制.

（5）大多數(shù)巖溶地區(qū)和洞穴都分布在基巖上。在使用該地層作為樁的承載層的情況下，在地質(zhì)調(diào)查中遺漏的巖溶洞穴可能會出現(xiàn)在樁的末端，在發(fā)生這種情況后，如果洞穴的頂部厚度比較小，則在樁施工過程中可能會出現(xiàn)一定的施工安全風(fēng)險。

2.2 施工期間可能發(fā)生的情況

1）灌漿的泄漏：這是巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，在洞穴時出現(xiàn)灌漿，泥漿會迅速流入洞穴空間。

2）塌陷的孔洞：如果存在大量的巖溶洞穴或巖溶洞穴之間有連通現(xiàn)象，在灌漿過程中，灌漿表面將急劇下降，并且將在短時間內(nèi)添加灌漿以將灌漿表面恢復(fù)至一定高度，否則會導(dǎo)致孔洞塌陷。在更嚴(yán)重的情況下，漏斗狀的塌陷會發(fā)生在地面，這個問題將會危及鄰近的建筑、器械和工作人員的安全。

3）埋藏式鉆孔：通常在孔塌陷時發(fā)生，由于地面塌陷，機械傾斜或鉆桿發(fā)生形變，鉆頭會從原始孔位置移開并且不容易拔出。

3 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工的難點和相應(yīng)的技術(shù)措施

3.1 巖溶地區(qū)鉆孔（沖孔）灌入樁施工中的高度控制與技術(shù)措施

難點分析：

1）由于對巖溶地區(qū)的發(fā)育規(guī)律、發(fā)展的形成過程了解不足，摸不準(zhǔn)巖溶的大致范圍等影響因素，會增加鉆（沖）孔灌注施工的高度控制的難度，對后續(xù)的施工工作買下了安全隱患。

2）因為巖溶地區(qū)有著特殊的地質(zhì)條件，致使不能充分了解高級鉆探和勘察工作時整個灌注樁區(qū)域的地質(zhì)信息，不能精準(zhǔn)得出鉆井的數(shù)據(jù)和實際情況的數(shù)據(jù)，對施工中高程控制造成了一定的影響。

技術(shù)措施：

1）在進行項目的實施前，應(yīng)提前對一樁一孔的鉆孔工作進行探測，應(yīng)在巖溶地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐亩囱ㄐ纬傻那闆r進行分析，明確應(yīng)該打孔的數(shù)量，對樁身的直徑加強控制，為后續(xù)的高程控制工作打下基礎(chǔ)，以滿足巖溶地區(qū)鉆孔（沖孔）灌入樁施工中的安全要求。

2）不同方法應(yīng)結(jié)合使用，例如加強對密集測量孔，地面雷達，鉆孔間的電磁層析成像，來完成對巖溶生長情況的全面分析，使鉆（沖）孔樁的高度控制更加合理，還應(yīng)豐富地區(qū)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，以確保項目實施的安全建設(shè)計劃。

3.2 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工中漿液泄漏和孔洞塌陷

難點分析：

1）巖溶地區(qū)分布著巨大的巖溶洞穴，洞穴之間相互串聯(lián)，施工過程中增加了漏泥的發(fā)生率，影響打孔的效率，地下水的低壓對施工的影響很大時，孔壁的承載力下降，導(dǎo)致塌陷的情況。

2）巖溶地區(qū)有著極其復(fù)雜的地質(zhì)條件，阻礙了進行鉆（沖）孔灌注樁施工計劃的實施，造成滲漏和孔洞塌陷，將帶來一定經(jīng)濟效益的影響，給建筑企業(yè)帶來損失。

技術(shù)對策：

1）應(yīng)對鉆進過程中泥漿濃度加強控制，當(dāng)出現(xiàn)漏漿問題時需及時補充泥漿，要保證鉆（沖）孔灌注樁施工中的的泥漿存儲量足夠并且泥漿質(zhì)量要好。如果在鉆（沖）孔灌注樁施工過程中注漿滲漏量太大，可以采取將適量的粘土和片石混合物填入其中，并用打樁機來進行小沖程的沖壓處理，堵住滲漏的通道，以保證其具有良好的樁孔質(zhì)量。

2）在處理泄漏問題時，應(yīng)設(shè)置孔口的長度，并對埋在土壤中保護筒的深度進行控制，并在保護管周圍填充粘土，以確?？變?nèi)的泥漿面可以位于保護筒上，用以減少泥漿泄漏的問題。在解決塌孔問題時，使用強效雙重保護管的方法，將地下水有效的隔離在管外，保護孔洞。

3.3 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工中的偏孔和傾斜樁

難點分析：

1）受巖溶洞穴、巖溶槽的發(fā)育特征以及施工區(qū)巖石不平整的影響，會導(dǎo)致產(chǎn)生各種角度的斜坡，施工過程中，鉆具沿著斜坡下滑，導(dǎo)致孔偏離原有方向，從而發(fā)生偏孔問題。

2）在鉆孔工作中，樁孔不夠垂直，不符合條件時，影響鋼筋籠的安置情況，會降低樁的質(zhì)量，并在鉆（沖）孔灌注樁施工中引起傾斜樁的問題。

技術(shù)對策的應(yīng)用：

技術(shù)對策：

1）應(yīng)對鉆具使用條件進行仔細的分析，與鋼絲繩的停止位置相結(jié)合，跟蹤分析鉆孔工作時有無發(fā)生偏孔現(xiàn)象，保證實施鉆（沖）孔施工計劃順利進行。

2）如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)樁孔有偏差角度時，應(yīng)立即暫停打孔工作，并放入碎石來填滿片石的頂面，其高度應(yīng)比偏孔位置高1m，然后進行沖孔，使碎石填滿部分孔的位置，將其變得緊實，然后再進行沖孔。如果堆石的矯正效果仍不能達到設(shè)計要求，可將高密度混凝土澆灌孔的斜段，使混凝土凝固后進行沖擊修復(fù)，要讓孔底面的強度受力均勻，使用錘子可以垂直來糾正斜孔。

3）可以進行沖孔。其裝置使用已焊上錘牙、提升結(jié)構(gòu)且直徑稍小的厚壁鋼制保護筒，長度通常＞5m，還應(yīng)具有良好的導(dǎo)正性能，以確保樁孔不偏斜。

3.4 巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工中的卡鉆或錘頭脫落

（1）難點分析：結(jié)合實際情況，發(fā)現(xiàn)巖溶洞穴和巖溶槽中的充填物具有多種形式，還能呈現(xiàn)出不同的形式。在這樣的施工條件下，在巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工中容易引起卡鉆或錘頭脫落的問題，降低了植樁的施工質(zhì)量，所以必須采取對策以提高施工質(zhì)量。

（2）技術(shù)對策：

在處理鉆頭或錘頭掉落的過程中，使用的技術(shù)對策：

1）施工前，要先了解鉆孔區(qū)域的地質(zhì)資料，當(dāng)沖向溶洞頂層時，請以較小的行程和緩慢的沖擊力來防止空錘。

2）在施工計劃執(zhí)行過程中，要定期檢查錘頭，進行相應(yīng)的修整，使其具有良好的使用性能。

3）全面提高泥漿質(zhì)量，保持孔壁的穩(wěn)定；如果在施工中出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象或鉆頭脫落的情況，需要及時在反向循環(huán)泵下進行泥漿循環(huán)操作。

4 結(jié)論

在目前的形勢下，巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工增加了許多難度，對施工工程的質(zhì)量造成了很大的威脅，也增加了鉆孔樁施工的安全隱患度。日后在巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁施工時，應(yīng)注意分析施工難度，并應(yīng)改進技術(shù)措施，以提高鉆孔（打孔）鉆孔樁的質(zhì)量和效率，可以有效地保證施工質(zhì)量，為后續(xù)的鉆（沖）孔灌注樁施工提供可行性建議，降低發(fā)生事故的可能性，使施工計劃的執(zhí)行取得預(yù)期成果。