護(hù)筒跟進(jìn)在溶洞樁基施工中的應(yīng)用

王濤

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

護(hù)筒跟進(jìn)是溶洞樁基施工中一項(xiàng)必不可少的技術(shù)，其對于溶洞樁基施工的穩(wěn)步推進(jìn)有重要意義，因此，需要引起施工管理人員的高度重視。應(yīng)在施工前把握護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用范圍，探索該區(qū)域的地質(zhì)特征以及水文條件等，并以此為基礎(chǔ)制訂科學(xué)、有效的跟進(jìn)方案，以發(fā)揮該技術(shù)的作用，推進(jìn)工程施工順利完成。

2 工程概況

某大橋建設(shè)在溶洞區(qū)域，經(jīng)過專業(yè)儀器探測，樁基位置最淺溶洞處于地面以下6.8～12 m，最深溶洞處于地面以下32.4～36.8 m。其中，最小溶洞高度為0.8 m，最大溶洞高度為30.3 m。大部分溶洞是空洞，其余溶洞為全充填或半充填溶洞。本文以其中一個(gè)橋墩的樁基施工為研究對象進(jìn)行分析，樁基下臥層分布有高分別為11.4 m、16.8 m、33.6 m、38.5 m 的4 層溶洞，層間中風(fēng)化石灰?guī)r層厚度分別為3.4 m、4.1 m、4.9 m、1.6 m。該樁基施工區(qū)域有較大的基礎(chǔ)溶洞，下臥4 層，巖層過薄，故而會(huì)在后續(xù)施工的各個(gè)階段出現(xiàn)卡鉆、漏漿以及脈鉆等問題，在影響成樁質(zhì)量的同時(shí)，出現(xiàn)夾雜樁、偏斜樁。并且若溶洞頂板過于薄弱，會(huì)使其難以承受上部比較重的荷載，若在施工時(shí)未注意該點(diǎn)，在其上方堆積一些比較重的物品，會(huì)造成坍塌，進(jìn)而將洞穴塞滿，給后續(xù)施工帶來較大的麻煩。因此，該工作是橋墩基礎(chǔ)施工的重要內(nèi)容，在具體的施工實(shí)踐進(jìn)程中，應(yīng)綜合考量各個(gè)溶洞的分布特點(diǎn)以及基礎(chǔ)構(gòu)造，可選擇護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)，以穩(wěn)定樁基周邊的巖土層，保障施工穩(wěn)步推進(jìn)。

3 巖溶樁基施工常見問題

3.1 漏漿

很多巖溶區(qū)會(huì)出現(xiàn)溶槽、裂隙、溶洞、溶溝、土洞等缺陷，使樁基存在各種形式的漏漿問題。部分漏漿速度較慢，大約為1 m/h，但是也有部分漏漿速度較快，可達(dá)到1 m/s。進(jìn)行樁基施工前，應(yīng)結(jié)合漏漿量、漏漿速度以及該區(qū)域地質(zhì)報(bào)告分析該區(qū)域地質(zhì)情況，采取對應(yīng)的處理措施。

漏漿相對緩慢時(shí)，表明存在裂隙、小溶洞，或者其內(nèi)含有填充物的溶洞。針對這一問題，可采取袋裝水泥、黏土、拋投片石的方式進(jìn)行回填，其后再通過重錘擠壓將樁基周邊的巖土、水泥混合物、片石黏土緊密結(jié)合，形成相對牢固的護(hù)壁[1]。

若是漏漿速度過快，表明存在比較大的溶洞，或者地下水直接與其他溶洞相連。針對這一問題，應(yīng)快速提起沖擊錘補(bǔ)漿，然后再將袋裝水泥、黏土、大塊片石拋填至穩(wěn)定部位，等到泥漿面相對穩(wěn)定時(shí)，借助低沖程高頻對片石進(jìn)行沖擊擠壓，形成相對牢固的護(hù)壁。

3.2 卡錘

施工過程中，將溶洞頂部擊穿或鉆進(jìn)不均勻質(zhì)地、斜巖巖土層時(shí)，若操作不規(guī)范很容易導(dǎo)致卡錘。當(dāng)鉆進(jìn)過程中發(fā)生偏移時(shí)，鉆錘吊索會(huì)在巖壁上不斷摩擦而發(fā)生損壞。此外，吊索老化、加固吊索時(shí)未擰緊等情況都會(huì)導(dǎo)致卡捶甚至吊錘。為避免該類事故，在鉆進(jìn)前，應(yīng)把握好該區(qū)域的地質(zhì)情況，謹(jǐn)慎鉆進(jìn)，在遭遇質(zhì)地不均勻或斜巖巖土層時(shí)，可通過拋投質(zhì)地堅(jiān)硬片石來進(jìn)行糾偏。在用小錘擊穿頂部時(shí)，應(yīng)把握溶洞具體填充物，然后再制定對應(yīng)措施加強(qiáng)護(hù)壁[2]。

3.3 埋錘

在進(jìn)行該橋梁4#墩的樁基施工時(shí)，出現(xiàn)了孔壁坍塌埋鉆事故，在發(fā)生坍孔后隨即將吊索拉近，意欲將鉆錘提出。而在提出大約0.4 m 時(shí)，由于坍孔量較大，其內(nèi)夾雜大量石塊，難以提起。因此，埋錘較深、情況復(fù)雜時(shí)，需借助專業(yè)人員與專業(yè)工具進(jìn)行打撈。若條件不允許，則需借助重錘將被掩埋沖擊錘擊碎，避免意外情況發(fā)生。

3.4 偏孔

巖層質(zhì)地不均勻、基巖溶蝕程度不均勻、巖層呈臺(tái)階狀、巖面傾斜等情況很容易導(dǎo)致偏孔。當(dāng)鉆進(jìn)至溶洞底面或巖土界面時(shí)，應(yīng)對鉆進(jìn)沖程進(jìn)行適量調(diào)整，并選擇高頻率、低沖程的鉆機(jī)。再通過灌注混凝土或拋填一些土石混合物的方式，人為制造勻質(zhì)、水平?jīng)_擊界面，以此確保穩(wěn)定穿過斜巖面[3]。

3.5 縮孔

向黏土層鉆進(jìn)時(shí)，部分黏土含水量較大，塑性也相對較大，較容易粘連沖擊錘，部分鉆孔在經(jīng)過黏土層穿過巖層后，其上部黏土層會(huì)出現(xiàn)縮孔。出現(xiàn)縮孔后，應(yīng)及時(shí)使用錘擊錘將縮孔處理好。當(dāng)縮孔長度相對較大時(shí)，需通過拋投碎磚、片石的方式加固護(hù)壁。一些塑性較強(qiáng)的黏土層，提錘會(huì)很困難，因此，可根據(jù)提錘難易來判別土層性質(zhì)。還可通過袋裝木屑與土石混合物拋投的方式加強(qiáng)護(hù)壁，使其順利穿過黏土層。此外，在各個(gè)工班交接班間隙，可利用上下往復(fù)掃孔方式解決縮孔問題。

4 護(hù)筒跟進(jìn)在溶洞樁基施工中的應(yīng)用

4.1 護(hù)筒跟進(jìn)施工方法

護(hù)筒材質(zhì)一般選擇卷制鋼板，護(hù)筒外徑在設(shè)計(jì)時(shí)一般大于設(shè)計(jì)樁直徑20～30 cm，壁厚控制在10～12 mm。設(shè)置8 根墩位樁，樁徑1.6 m、內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑1.9 m、壁厚為10 mm 的鋼板、2.1 m 內(nèi)徑的外護(hù)筒、12.1 mm 厚度的鋼板。將4 cm 厚的加勁箍縫焊在鋼護(hù)筒頂內(nèi)側(cè)，使用操作調(diào)車一一吊起護(hù)筒，在應(yīng)用定位樁完成定位工作之后，對中鋼護(hù)筒底，再以專業(yè)的測量設(shè)備來重復(fù)、細(xì)致地測量護(hù)筒的垂直度，使其保持垂直狀態(tài)，最后將護(hù)筒垂直擱置在孔底。在護(hù)筒頂放置4.5TDZ-90 振動(dòng)樁錘，通過振動(dòng)使其下沉，在護(hù)筒跟進(jìn)過程中，通過外部專門支架和預(yù)埋外護(hù)筒之間的卡具控制護(hù)筒的垂直度，還應(yīng)在跟進(jìn)過程中根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整振動(dòng)錘的振動(dòng)點(diǎn)，使護(hù)筒保持勻速下沉。

在護(hù)筒跟進(jìn)過程中，到達(dá)巖土位置時(shí)，若溶洞頂板不符合施工要求，護(hù)筒可繼續(xù)跟進(jìn)達(dá)到溶洞底板位置，之后再鉆孔。護(hù)筒較長時(shí)，可在焊接護(hù)筒之后立即使其振動(dòng)下沉，直至設(shè)計(jì)高程位置。整體跟進(jìn)順序?yàn)椋菏紫茹@孔，加入黏土與填片石混合物，然后護(hù)筒跟進(jìn)，再鉆孔，使護(hù)筒振動(dòng)下沉，跟進(jìn)之后再鉆孔，以此類推，實(shí)現(xiàn)混凝土整體澆筑[4]。

4.2 護(hù)筒跟進(jìn)施工要點(diǎn)

護(hù)筒安裝時(shí)，會(huì)受到內(nèi)外部各種因素的影響而發(fā)生振動(dòng)，直接影響相鄰孔位孔壁的穩(wěn)定性以及混凝土質(zhì)量，因此，護(hù)筒錘擊通常安排在相鄰孔位混凝土澆筑1 d 之后。

待安裝護(hù)筒至巖土界面時(shí)，及時(shí)鉆進(jìn)上部覆蓋層以及溶洞頂板。在覆蓋層中進(jìn)行成孔時(shí)，采取的方式與一般形式地層一致：巖層鉆進(jìn)時(shí)，選用“十”字實(shí)心鉆來鉆孔，并采用泵吸反循環(huán)的方式將泥漿排出。待溶洞頂板擊穿后，將錘頭挪開，應(yīng)用低標(biāo)號(hào)混凝土對溶洞空腔進(jìn)行水下灌注。為防止混凝土流失過多過遠(yuǎn)而產(chǎn)生浪費(fèi)，可根據(jù)具體情況適當(dāng)降低灌注速度或進(jìn)行間歇灌注，灌注高度控制在溶洞頂板1 m 以上。

4.3 巖溶樁基施工注意事項(xiàng)

4.3.1 需超前勘察巖溶區(qū)的地質(zhì)情況

在溶洞區(qū)進(jìn)行樁基施工前，應(yīng)先對該區(qū)域的水文條件以及工程地質(zhì)等進(jìn)行全面的勘察，明確墩臺(tái)處巖溶的實(shí)際發(fā)育狀況，根據(jù)其不同的地質(zhì)狀況制定實(shí)施對應(yīng)處理措施。在處理溶洞時(shí)，還需做好一系列準(zhǔn)備工作，在施工時(shí)不可完全依賴相關(guān)資料。

4.3.2 保持施工順序的設(shè)計(jì)合理性

先安置好外圍樁，而后處理中間樁，對于一些溶洞較多、較大、較深的樁孔，應(yīng)優(yōu)先安排施工。由外及內(nèi)，先在小洞以及長樁開口，在樁位間進(jìn)行交叉開孔，以實(shí)現(xiàn)步步包圍，并遵循封閉與隔開原則。按照該施工順序進(jìn)行樁基施工，沖擊中間樁成孔后，可使漏漿問題明顯減弱、減少，工效得到較大提升[5]。

橋墩巖溶較為復(fù)雜，溶洞有較大的變化，并且存在溶洞聯(lián)通樁孔的問題。因此，難以避免地下各工程結(jié)構(gòu)的相互影響與干擾。因此，進(jìn)行溶洞施工時(shí)，應(yīng)遵循由大到小、由多到少、由淺到深的原則安排鉆孔順序，以確保較快堵塞與封閉樁孔間通道與巖溶空洞。

4.3.3 溶洞樁孔護(hù)壁

樁孔護(hù)壁一般采取黏土泥漿護(hù)壁，若溶洞相對較大，則需拋填草袋黏土包進(jìn)行護(hù)壁。當(dāng)溶洞縱深、寬度與高度超過1 m，埋藏深度在5 m 以上時(shí)，樁孔護(hù)壁應(yīng)采取黏土與土石混填的方式，向溶洞拋填大量干黏土與片石。干拋片石比重為1.8～1.9，接近于混凝土，在護(hù)壁時(shí)不易被擊破。

4.3.4 清理巖渣

鉆進(jìn)時(shí)，被擊碎的巖石大部分會(huì)通過泥漿循環(huán)、掏渣筒取出，其余的會(huì)擠入孔壁。巖渣太厚時(shí)，泥漿難以將其完全懸浮出來，沒有浮上來的部分會(huì)沉到底部變成沉渣。而樁底沉渣厚度會(huì)對基巖與混凝土的結(jié)合產(chǎn)生不利影響，因此，需控制其厚度。在清理巖渣時(shí)，需保證清孔時(shí)間與質(zhì)量，以確保能夠盡快實(shí)施樁基灌注。樁基較淺時(shí)，采用換漿法即可滿足使用要求。樁基較深時(shí)，則采取噴射法、掏渣發(fā)、換漿法。

4.3.5 保證樁基基巖的穩(wěn)定

對于地質(zhì)情況尚未探明的樁基，應(yīng)按照要求全范圍核查其地質(zhì)狀況。在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，補(bǔ)充使用小鉆，鉆入適宜深度。通過專業(yè)的機(jī)械設(shè)備檢查地質(zhì)的完整性，保證其不存在溶洞，在其中嵌入巖樁，然后清孔、安裝鋼筋籠，最后進(jìn)行地下混凝土灌注。若基巖揭示不完整，有溶洞等不良地質(zhì)存在，則需穿過這些不良地質(zhì)以保證樁基基礎(chǔ)穩(wěn)定性[6]。

4.3.6 保持鋼護(hù)筒封底嚴(yán)密

在地下水極豐富、巖溶極發(fā)育區(qū)域，護(hù)筒應(yīng)穿過卵石層、砂層，避免突然遇到溶洞漏漿，進(jìn)而導(dǎo)致孔口坍塌。

4.3.7 保證混凝土充足

在進(jìn)行灌注之前，要求相關(guān)的施工技術(shù)人員能夠綜合分析當(dāng)前的地質(zhì)情況，預(yù)測各種突發(fā)情況，準(zhǔn)備好對應(yīng)物資與設(shè)備，保證混凝土能夠滿足所需。在成孔時(shí)，孔壁底部或周邊可能存在裂隙、土洞、溶槽等情況，這些空間被充滿，在水下灌注混凝土?xí)r，會(huì)有一部分大容重的混凝土在土洞、裂縫中置換出其中含有的泥漿，其在占據(jù)這部分空間的同時(shí)，會(huì)增加混凝土體積，也有一些溶洞填充物密度不足，若是向其中加入混凝土，會(huì)導(dǎo)致其失衡，造成在成洞時(shí)耗費(fèi)更多混凝土。

4.3.8 嵌巖樁樁底高程的確定與終孔判斷

施工時(shí)，要將樁尖直接嵌入基巖中，并控制其深度≥3.2 m，需明確的是，樁徑與嵌巖深度存在正比例關(guān)系，因此，對整體基巖規(guī)模有較高要求。因溶洞裂隙發(fā)育，可能存在“鷹咀巖”“半邊巖”“烏龜殼”、石筍、溶洞、溶潭等，難以滿足各項(xiàng)成樁要求，故而在施工中要求相關(guān)施工工人時(shí)刻關(guān)注樁底基巖完整度與平整性。同時(shí)，石灰?guī)r比較堅(jiān)硬，在沖擊成孔時(shí)可能造成鋼絲繩反彈，在孔底發(fā)出“咚、咚”響聲?？筛鶕?jù)巖溶形態(tài)、巖面坡度、實(shí)鉆孔深、設(shè)計(jì)標(biāo)高，并考慮現(xiàn)場狀況來判斷能否成孔。

5 結(jié)語

綜述，本文就護(hù)筒跟進(jìn)工藝在溶洞樁基施工中的應(yīng)用進(jìn)行了論述與分析，強(qiáng)調(diào)了該項(xiàng)技術(shù)對于優(yōu)化溶洞樁基施工的重要性與必要性，要求相關(guān)施工人員給予其必要的重視，實(shí)現(xiàn)其在溶洞樁基施工中的合理應(yīng)用，以此來推進(jìn)該項(xiàng)施工的順利進(jìn)行。此外，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，還應(yīng)充分把握護(hù)筒跟進(jìn)的先決條件、溶洞樁基周邊的環(huán)境等，據(jù)此來制訂相應(yīng)的跟進(jìn)方案，以保證溶洞樁基施工的順利推進(jìn)。