巖溶地區(qū)鉆孔樁基礎(chǔ)施工疑難處理措施

李斌

（武漢紡織大學(xué)，武漢430200）

1 引言

巖溶地區(qū)溶蝕作用的變化情況會隨著時間的推移擴(kuò)大溶洞的規(guī)模。由于巖溶地區(qū)地質(zhì)的不穩(wěn)定性，受外界因素影響頗大，在此地進(jìn)行施工，樁基施工的難度過高，常常會出現(xiàn)一些卡鉆、塌孔等情況[1]。若是對該種情況不重視，很容易出現(xiàn)意外事故。針對當(dāng)前所出現(xiàn)的問題，要以巖溶發(fā)育地區(qū)的地質(zhì)條件作為著手點進(jìn)行分析，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)對巖溶地區(qū)的工程項目進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，增強(qiáng)周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，制訂有效的溶洞處理方案，推動巖溶地區(qū)施工項目的順利開展。

2 目前巖溶地區(qū)鉆孔樁基礎(chǔ)施工中存在的主要不足

從巖溶地區(qū)的地質(zhì)分布來看，同一施工場地內(nèi)相近位置的土層分布不盡相同，從而增加了樁基施工的難度。目前，在相關(guān)工作中普遍存在設(shè)計深度不夠，施工處理方案單一，施工人員專業(yè)水平有待提高等問題。本文主要針對以下3個方面進(jìn)行全面的解析：首先是在施工中對巖溶的分類進(jìn)行分析；其次是常見溶洞類型的處理措施；最后從組織措施及管理方面進(jìn)行相關(guān)論述。希望通過這些分析可以為日后的工程項目提供更好的理論支持，能夠提供更多可選擇的措施。

3 巖溶類型分析及對鉆孔樁基礎(chǔ)施工的影響

3.1 巖溶的分類

根據(jù)巖溶的填充特點，可以分為充填型、半充填型和無充填型；根據(jù)巖溶垂向分帶個數(shù)分為單個溶洞和多層溶洞；根據(jù)巖溶大小可以分為大溶洞（溶洞高度＞3 m）和小溶洞（溶洞高度＜3 m）；根據(jù)是否漏水可以分為全漏水溶洞、半漏水溶洞、不漏水溶洞[2]。

巖溶的分類多種多樣，對此，本文主要根據(jù)巖溶的演變發(fā)育分為以下4種：

1）地表水會沿著灰?guī)r內(nèi)的裂隙面發(fā)生溶蝕，最終在時間的推移下轉(zhuǎn)變成石柱或石筍；

2）地表水會沿著灰?guī)r內(nèi)的裂隙面向下滲流，慢慢形成落水洞；

3）落水洞的地下水含水層會發(fā)生橫向移動，形成巖溶洞；

4）地下洞穴塌陷后形成的巖溶洞。

3.2 巖溶對樁基施工的影響

巖溶地區(qū)出現(xiàn)巖面不平整主要源于該地區(qū)的巖面傾斜、風(fēng)化差異大等情況。若是該情況不被重視，施工時會導(dǎo)致鉆頭或沖錐移位，致使沖擊時的能量損耗過大，發(fā)生一系列的施工安全問題。部分地區(qū)的巖溶發(fā)育區(qū)溶洞密集性強(qiáng)，各個溶洞相互交雜、填充，故一旦在鉆孔時擊穿過溶洞，會出現(xiàn)巖溶地區(qū)的漏漿塌孔等情況，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)地表局部的坍塌風(fēng)險。溶洞頂板的擊穿會有一定的卡鉆風(fēng)險，如果在該情況下完成混凝土灌注，會使混凝土直接流入溶洞中，致使規(guī)模較大的溶洞地質(zhì)條件很難形成灌注樁[3]。

4 巖溶處樁基的處理措施

針對不同的巖溶類型，應(yīng)采取不同的處理措施，樁基在溶洞地層的鉆孔施工。建議根據(jù)溶洞的類型采用填充片石黏土、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工方案，綜合巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性，巖溶地區(qū)的施工指導(dǎo)性方案可根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整。

4.1 填充法

采用黏土和片石填充適用于溶洞高度小于6 m的情況，片石與黏土可按1∶1的體積比回填，溶洞較大時，可加入部分水泥砂漿，當(dāng)鉆孔內(nèi)發(fā)生漏漿時，先對該區(qū)域的不平整區(qū)域預(yù)先回填1~2層水泥砂漿，再用鉆頭對其沖擊1遍即可確保周邊地區(qū)的片石和黏土密實統(tǒng)一，確?；靥蠲婢嚯x頂部1～2 m為止[4]。在溶洞完成回填后，要向鉆孔內(nèi)注入水泥砂漿，使其可以慢慢地浸入片石縫隙中。若一些地區(qū)無法靠自然力浸入縫隙內(nèi)，可利用鉆頭沖擊的方式將其直接擠入溶洞，確保周邊形成一項保護(hù)膜。

對于大面積的溶洞，應(yīng)用填黏土和片石很難了解到的孔隙變化情況，故要對成孔區(qū)域采用灌注低標(biāo)號混凝土對其進(jìn)行處理。此外，還需要將混凝土通過導(dǎo)管直接灌入孔隙內(nèi)部，確保混凝土可以直接灌注到溶洞頂1 m以上的位置，等到混凝土施工強(qiáng)度達(dá)到一定狀態(tài)后再對其進(jìn)行工程施工。

4.2 護(hù)筒跟進(jìn)法

當(dāng)溶洞高度不一時，可應(yīng)用鋼護(hù)筒進(jìn)行鉆孔，應(yīng)用片石、黏土塊等對該區(qū)域進(jìn)行封堵。而某些特殊形態(tài)的溶洞，則應(yīng)根據(jù)實際情況采用多層次的鋼護(hù)筒進(jìn)行鉆進(jìn)處理。鋼護(hù)筒應(yīng)用一些高質(zhì)量的鋼板制作，確保其在廠家生產(chǎn)之后應(yīng)用機(jī)械集中卷對其進(jìn)行工程加工。施工時，先將樁徑擴(kuò)孔10 cm，正常鉆進(jìn)至溶洞上方約1 m處，采用汽車吊輔助振動錘等打入設(shè)備，將鋼護(hù)筒分節(jié)打入土層中至溶洞底。

鋼護(hù)筒跟進(jìn)工藝流程：場地平整、定位→埋設(shè)外鋼護(hù)筒→沖孔至溶洞頂→下放內(nèi)鋼護(hù)筒→正常成孔至樁底標(biāo)高（終孔）[5]。

巖溶處理預(yù)注漿法施工步驟為：先在每個樁基周圍均勻布設(shè)6個注漿孔，注漿孔從地面鉆孔（鉆孔直徑D=108 mm）至樁底，鉆孔長度為從地面到樁底，鉆穿頂板后用直徑為89 mm,壁厚3.5 mm的鋼花管打入溶洞底部。鋼花管采用在無縫鋼管上鉆孔制作，注漿材料采用42.5R級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶1。水灰比根據(jù)現(xiàn)場情況可做適當(dāng)調(diào)整。為防止注漿過程中漿液流失過快，漿液采取1∶1水泥漿，并摻加早強(qiáng)劑及增稠劑（5%~6%的膨潤土）。對于填充物較少或溶腔較大的溶洞，可先通過鉆孔向溶洞內(nèi)填充黃沙，待溶洞填充滿后再進(jìn)行注漿加固。

4.3 施工注意事項

4.3.1 斜孔、彎孔的防治

在對周邊的基巖進(jìn)行沖擊的過程中，要考量搭配基巖埋深、溶溝、溶槽等施工中會涉及的特殊地質(zhì)。一旦遇到該種類別的地質(zhì)，需要放慢沖擊速度，依據(jù)現(xiàn)場實時調(diào)整沖擊頻率，維持低頻率、小落距?；靥钣操|(zhì)片石時，應(yīng)用低錘密擊有利于避免偏錘孔斜現(xiàn)象，配制適量低標(biāo)號混凝土回填斜孔或彎孔處，待混凝土強(qiáng)度提升，符合施工作業(yè)后才可再次被沖擊使用，確?？孜黄盥郎p小。

4.3.2 埋錘、卡錘的防治

進(jìn)行埋錘、卡錘的防治時，要根據(jù)集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息制定措施，實時調(diào)整沖程和速度，確保該地區(qū)的泥漿濃度符合規(guī)定，減小塌孔出現(xiàn)的概率。一旦發(fā)現(xiàn)巖溶洞隙，要向其中填入一定量的塊石和碎石，確保洞隙處被充實，溶洞施工區(qū)域要應(yīng)用鋼絲繩緊繃錘子，降低擊打時出現(xiàn)的沖程，主要源于巖溶地區(qū)施工的特殊性。此時，需要及時的關(guān)注鋼絲繩的變化情況，判斷鋼絲繩是否會出現(xiàn)斜孔問題。如果是由于一些意外事故出現(xiàn)埋錘、卡錘、掉錘等意外事故時，不可以盲目將錘子拔出，要在分析其實際原因后再采取針對性的舉措。若卡錘現(xiàn)象出現(xiàn)在砂礫層，可以通過沖、吸等方法對其綜合處理，使沖錘周邊的沖碴不斷松動并掉落，等待合適的時機(jī)順利提錘。需要注意的是，一旦出現(xiàn)塌孔埋錘現(xiàn)象，施工單位要配置大直徑的沖擊錘，將其用于清理周邊地區(qū)的雜質(zhì)物，再確保原錘與孔壁分離即可。

4.4 灌注問題處理

采用灌注混凝土處理溶洞時，混凝土的灌注量與樁孔徑大小息息相關(guān)，但過多的混凝土?xí)黾踊炷劣昧?，并且在施工過程中，灌注阻力的變大直接降低了混凝土的和易性，致使其出現(xiàn)堵塞導(dǎo)管、漏斗的情況，甚至危害工程的安全性。此時，要提高設(shè)備起重承載力，使其直接應(yīng)用漏斗加混凝土。若是起重承載力不足，會導(dǎo)致施工出現(xiàn)晃動情況，故應(yīng)當(dāng)應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī)拉緊漏斗，使混凝土直接灌輸?shù)娇椎准纯?。灌注混凝土?xí)r，會出現(xiàn)不連續(xù)情況，故要有效做好水下導(dǎo)管的設(shè)計。在整體工程施工完成后，施工人員應(yīng)當(dāng)了解當(dāng)?shù)氐目卓诘胤禎{情況，規(guī)避后期的灌注不密實情況。為增強(qiáng)該地區(qū)的灌注密實度，應(yīng)有效減小漏斗高度落差，防止其出現(xiàn)樁孔坍縮等意外情況。但是，根據(jù)實際的工程施工需求，應(yīng)當(dāng)確保每根灌注樁的混凝土灌注時間少于8 h，灌注高度大于10 m。

5 針對巖溶地區(qū)樁基施工人、材、機(jī)的管理

5.1 設(shè)計階段的把控

在設(shè)計前期，應(yīng)收集翔實的地勘資料，在公共建筑中提前進(jìn)行超前鉆，為設(shè)計提供盡可能準(zhǔn)確的地勘資料，有助于樁基結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計及施工造價的把控。對此進(jìn)行簡要分析：

1）明確工程施工要求，了解每一個地區(qū)的樁基施工規(guī)范，制定適合當(dāng)?shù)厥┕さ氖┕び媱澮约芭e措，待相關(guān)工作者核實之后，直接進(jìn)行下一步操作；

2）制訂施工計劃后，要對樁基的情況全面分析，應(yīng)用計算機(jī)設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，了解巖溶洞的一些基本情況，經(jīng)過長期性的分析與檢驗之后制訂游戲計劃；

3）對不同地區(qū)的樁基位置做好核實，一旦發(fā)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)存在差異，要聘請專業(yè)設(shè)計單位以及建立單位做好現(xiàn)場情況的重新核實。

5.2 相關(guān)的技術(shù)人員職業(yè)素養(yǎng)提升

在巖溶地區(qū)樁基施工中，工作人員的綜合素養(yǎng)與其施工質(zhì)量息息相關(guān)。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的、專業(yè)性強(qiáng)的技術(shù)人員的十分重要。但就當(dāng)前的社會發(fā)展過程情況可知，這類人才極度缺乏。故管理者必須重視對專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，引進(jìn)更多的專業(yè)人才加入巖溶地區(qū)樁基施工團(tuán)隊，確保工程施工的質(zhì)量。當(dāng)前，各類專業(yè)技術(shù)人員的水平參差不齊，各種施工質(zhì)量問題屢見不鮮。為了從根本上解決些問題，可以通過諸多途徑進(jìn)行專業(yè)人才的培訓(xùn)和培養(yǎng)，通過多種渠道、多方式吸引人才，聘請專業(yè)的講師進(jìn)行知識宣傳。另外，還要定期或者不定期地對施工人員進(jìn)行考核，使施工人員主動地利用閑暇時間進(jìn)行專業(yè)知識學(xué)習(xí)，從而不斷提升自身的綜合素養(yǎng)和技術(shù)水平。

5.3 關(guān)鍵的機(jī)器設(shè)備的提檔升級

在巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)的使用過程中，對設(shè)備的要求十分高，但目前行業(yè)發(fā)展過程中，某些機(jī)器設(shè)備的配備難以滿足施工需求，直接影響了施工質(zhì)量。為進(jìn)一步保障行業(yè)的發(fā)展前景，要不斷更新相關(guān)的機(jī)器設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行升級，確保使用最優(yōu)的工程施工工藝。目前，我國巖溶地區(qū)樁基施工的技術(shù)水平比較落后，設(shè)備的更新與升級速度慢，導(dǎo)致施工問題屢見不鮮。如果不能保障機(jī)械設(shè)備的購置，很難開展工程施工。故在后續(xù)的行業(yè)發(fā)展中，要重視機(jī)器設(shè)備的引進(jìn)，提升對巖溶地區(qū)樁基施工質(zhì)量和水平。

6 結(jié)語

盡管巖溶地區(qū)樁基施工情況復(fù)雜，影響因素較多，但通過翔實的勘探、深化設(shè)計，在施工中進(jìn)行及時的溝通，提出切實可行的施工方案，再進(jìn)行精細(xì)化的施工部署，依據(jù)樁基施工規(guī)范，可以較好地確保樁基施工的質(zhì)量、工期及造價。在今后的基礎(chǔ)建設(shè)中，巖溶地區(qū)的樁基施工不可避免。希望本文所述對巖溶地區(qū)的樁基施工有所幫助，為基建行業(yè)提供一些有益借鑒和參考。