巖溶地質(zhì)橋梁樁基施工問題及施工處理方法

歐陽(yáng)松彪

橋梁工程建設(shè)全流程中，樁基為基礎(chǔ)部分，該處的施工質(zhì)量直接關(guān)乎橋梁的整體質(zhì)量以及后續(xù)的使用效果。而橋梁施工條件相對(duì)復(fù)雜，樁基施工難度大，易出現(xiàn)各式各樣的問題，因此，必須準(zhǔn)確掌握問題的本質(zhì)，采取有效的處理措施。

一、工程概況

贛州至深圳鐵路龍南特大橋道路下穿工程，其中橋梁建設(shè)內(nèi)容包含2座97m中橋，1座大橋102m大橋，1座右幅281.4m、左幅261.4m大橋，共占線路總長(zhǎng)的66.3%。橋梁結(jié)構(gòu)方面，下部結(jié)構(gòu)包含鉆孔灌注樁基礎(chǔ)（樁徑1.6m、1.8m），樁柱式橋臺(tái)，樁接蓋梁結(jié)構(gòu)的橋墩。地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，橋址區(qū)以巖溶為主，條件特殊，不利于橋梁建設(shè)工作的順利開展。

二、巖溶地質(zhì)條件下的橋梁鉆孔樁基施工技術(shù)

1.現(xiàn)場(chǎng)勘察

巖溶地質(zhì)條件特殊，于該處施工鉆孔樁基時(shí)難度較大，易由于前期勘察資料不全面而在施工階段出現(xiàn)質(zhì)量乃至安全層面的問題。為了更好地開展橋梁鉆孔樁基的施工作業(yè)，需要深入現(xiàn)場(chǎng)做詳細(xì)的勘察，準(zhǔn)確掌握地質(zhì)、地形、水文等基礎(chǔ)條件，且尤為關(guān)鍵的是明確巖溶地質(zhì)的溶洞、裂隙的具體分布位置，以取得的地質(zhì)勘察資料為準(zhǔn)，判斷巖溶的走向以及巖層的厚度，據(jù)此預(yù)測(cè)施工期間可能出現(xiàn)的問題，采取有效的預(yù)防措施，生成應(yīng)急預(yù)案，做到有的放矢。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察后，全面匯總信息，完整反饋給施工負(fù)責(zé)人，使其做到心中有數(shù)，以便高效施工。

2.樁基鉆孔施工機(jī)具及材料的配套

為了順利開展樁基鉆孔作業(yè)，需要準(zhǔn)備足夠的機(jī)具以及材料，為正式施工夯實(shí)硬件基礎(chǔ)。首先，遵循因地制宜的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖溶地質(zhì)條件挑選相適應(yīng)的鉆機(jī)，若現(xiàn)場(chǎng)以中低風(fēng)化巖地質(zhì)條件為主，則優(yōu)先采用沖擊鉆類的機(jī)具；遇強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，鉆進(jìn)難度較大，較為合適的是旋挖鉆類的機(jī)具，在合理選擇施工機(jī)具后，加之人員的正確操作，可順利施工，達(dá)到事半功倍的效果。除此之外，還需適配合適的材料，例如泥漿護(hù)壁所需的材料，以滿足樁基鉆孔施工要求。

3.鉆孔樁基施工過程設(shè)計(jì)分析

巖溶地質(zhì)條件下的鉆孔樁基施工涉及到的關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)包含護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)鉆進(jìn)、清孔、灌注幾大關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)于不同的地質(zhì)條件，需要生成與之相適應(yīng)的灌注樁施工方案。例如，易由于地基承載力不足而發(fā)生樁基塌陷事故，此時(shí)在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)考慮到樁基防坍塌措施，具體需要加強(qiáng)護(hù)筒埋設(shè)和鉆進(jìn)施工的技術(shù)優(yōu)化，首先嚴(yán)格控制護(hù)筒的埋設(shè)深度，以免因該項(xiàng)指標(biāo)不合理而塌孔；混凝土灌注時(shí)，遵循連續(xù)性原則，并及時(shí)清理樁基地面的土渣，以免因此類雜物的存在而影響混凝土的成型效果，在做好前述工作后，可保證成型樁體的完整性，避免斷樁。

三、巖溶地質(zhì)條件下橋梁樁基施工常見問題及防治方法

1.卡鉆、掉鉆

基巖不均質(zhì)時(shí)，在鉆進(jìn)過程中可能會(huì)卡鉆、掉鉆，嚴(yán)重影響鉆孔效果。究其原因，與如下幾方面有關(guān)：（1）鉆頭向下鉆進(jìn)時(shí)有明顯的抖動(dòng)跡象，孔壁缺乏圓順性，鉆頭卡至孔內(nèi)某處無法正常提起；（2）隨著鉆進(jìn)時(shí)間的延長(zhǎng)，鉆頭磨損，鉆進(jìn)成型的孔徑異常減小，后續(xù)更換新鉆頭后，其直徑相對(duì)較大，導(dǎo)致新鉆頭無法正常提起；（3）碎石層的護(hù)壁缺乏穩(wěn)定性，常見有孤石滾落現(xiàn)象；（4）鉆進(jìn)至溶洞頂層時(shí)，存在突發(fā)性的頂板擊穿問題，可見此時(shí)鉆頭有異常旋轉(zhuǎn)或傾斜的跡象，若強(qiáng)制性提起鉆頭，鋼絲繩負(fù)荷過大，可能斷裂，鉆頭自然向下掉落。

卡鉆、掉鉆問題的防治措施，如下：

（1）鉆孔施工期間定期檢查鉆頭，判斷其磨損程度，必要時(shí)采取更換或補(bǔ)焊措施。

（2）密切關(guān)注地質(zhì)勘察資料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)合理鉆進(jìn)施工，在接近溶洞頂時(shí)，用小沖程開孔，期間旋轉(zhuǎn)鉆頭，順利鉆穿該部分后及時(shí)采取回填措施（材料可以選擇片石、粘土）。

（3）遇卡鉆問題時(shí)，鉆機(jī)與吊車聯(lián)合作業(yè)，做多次提拔操作，將鉆頭拔出，必要時(shí)采取微量爆破的方法，先震松巖石，后提起鉆頭。

（4）對(duì)于掉鉆，重點(diǎn)在于預(yù)防，例如定期檢查施工機(jī)具，零部件受損時(shí)予以維修，或是采取更換措施，從源頭上規(guī)避掉鉆問題。

2.漏漿

在巖溶地質(zhì)條件下進(jìn)行樁基施工時(shí)，容易出現(xiàn)漏漿問題，具體表現(xiàn)為孔內(nèi)水頭忽然下降，由于溶洞和裂隙的存在，泥漿經(jīng)由該處向外流走，孔內(nèi)泥漿量短時(shí)間內(nèi)降低，嚴(yán)重時(shí)誘發(fā)塌孔問題。

漏漿的防治措施，如下：

（1）施工期間出現(xiàn)漏漿問題時(shí)，意味著現(xiàn)場(chǎng)存在空洞或裂隙，此時(shí)隨即向孔內(nèi)填入片石和粘土，并轉(zhuǎn)為小沖程鉆進(jìn)（0.2m），期間啟用泥漿泵，利用此裝置及時(shí)向內(nèi)部補(bǔ)充泥漿。在采取前述方法后，可借助粘土和片石緊密填塞空洞，可利用泥漿穩(wěn)定水位，切實(shí)保證孔壁的穩(wěn)定性。

（2）遇多次漏漿的現(xiàn)象時(shí)，在周圍注漿，采取此方法封閉四周的空洞，此外也可以采取直接灌注水下混凝土的方法，但此時(shí)灌注頂面需要在溶洞頂以上約1m的位置，隨著灌注量的逐步增加，待混凝土幾乎不再下降后，即可停止灌注，條件允許時(shí)繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.塌孔

鉆孔過程中急劇漏漿時(shí)，難以在短時(shí)間內(nèi)快速穩(wěn)定水頭，孔外壓力明顯超過孔內(nèi)壓力，由于壓力差的作用，孔壁穩(wěn)定性受到影響，可見孔壁坍塌；此外，護(hù)筒下松軟的土未得到有效的固定（此處泥漿護(hù)壁效果差）時(shí)，將連同地面塌陷。

針對(duì)塌孔問題，其防治的關(guān)鍵要點(diǎn)在于：回填時(shí)適當(dāng)加大泥漿的稠度，發(fā)揮出優(yōu)質(zhì)泥漿的護(hù)壁作用；若回填過程中采用回填材料、增加水頭的方法仍無法避免塌孔問題時(shí)，需要適當(dāng)加大回填加漿量，保證泥漿有足夠的稠度，待稍微穩(wěn)定后再結(jié)合實(shí)際情況采取有效的處理措施。若為小范圍的塌陷，無需移位護(hù)筒，直接在護(hù)筒周邊用袋裝粘土加固即可；若孔位有明顯的偏離，則需要拔出鋼護(hù)筒，回填足夠的優(yōu)質(zhì)黃土，埋設(shè)長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn)重鉆。溶洞深度超過15m同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有發(fā)育較復(fù)雜的溶洞時(shí)，較為合適的是采用雙護(hù)筒跟進(jìn)的作業(yè)方法，在振動(dòng)錘的輔助作用下，使護(hù)筒下沉至穩(wěn)定巖面，在此前提下方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

4.斜孔

巖溶地質(zhì)條件錯(cuò)綜復(fù)雜，可能存在地層基巖軟硬不均、半巖半溶等特殊情況，此時(shí)鉆頭在鉆進(jìn)過程中的姿態(tài)控制難度較大，例如落底時(shí)水平度不滿足要求，會(huì)順著坡面發(fā)生歪斜，從而產(chǎn)生斜孔。為此，若施工過程中存在主繩傾斜或是進(jìn)尺急劇增加等特殊的情況，需隨即暫停鉆進(jìn)，向孔內(nèi)拋填適量的片石，直至達(dá)到巖面標(biāo)高20cm以上的位置為止，此后再轉(zhuǎn)為小沖程鉆進(jìn)的方法。適當(dāng)加密沖擊，有效修整陡坡巖面，在多次回填沖擊操作后，錐面可以恢復(fù)平穩(wěn)的狀態(tài)，此時(shí)可以繼續(xù)鉆進(jìn)。遇基巖斜度明顯偏大或是巖層硬度有顯著差異的情況時(shí)，可采取灌注水下混凝土的方法，具體需到達(dá)斜孔以上20cm的位置，待混凝土強(qiáng)度與孔底基本相當(dāng)時(shí)，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

5.混凝土漏失

孔周邊有未完全充填的溶洞時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)混凝土漏失問題，即此時(shí)混凝土側(cè)壓力明顯超過護(hù)壁的側(cè)壓力，壓力的分布缺乏均衡性，灌注時(shí)沖破片石粘土孔壁環(huán)，部分漿液從受損部位流失，可見混凝土面在短時(shí)間內(nèi)大幅度下降，無法維持在正常的液面高度，此時(shí)若未采取有效的處理措施，可能會(huì)誘發(fā)斷樁問題，造成嚴(yán)重的不良影響。

四、樁基施工注意事項(xiàng)

1.鉆孔時(shí)加強(qiáng)對(duì)鉆進(jìn)深度的檢查，即將接近土洞、溶洞的洞頂時(shí)，及時(shí)調(diào)整為低錘沖擊的方法，否則易卡錘、掉錘。

2.對(duì)于大規(guī)模的土洞和空溶洞，在施工時(shí)采取先注漿、后成孔的方法，此時(shí)有助于保證現(xiàn)場(chǎng)的安全性，避免地面下陷、卡錘、掉錘問題，此外先注漿的方式還可有效加固地基。

3.對(duì)于土洞、溶洞，需合理規(guī)劃，有效保證樁基尺寸和數(shù)量的合理性，并按照由深至淺的順序依次施工樁基。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巖溶地質(zhì)條件下的橋梁樁基施工環(huán)境復(fù)雜，存在諸多不確定因素。為了在安全的前提下順利完成樁基的建設(shè)工作，施工單位需要密切關(guān)注巖溶地區(qū)的具體地質(zhì)條件，采取安全防控措施，靈活優(yōu)化施工技術(shù)，針對(duì)漏漿、鉆孔偏斜、卡鉆、埋鉆、掉鉆等各類問題，需分析具體的情況，妥善處理，以便安全、高效地施工樁基。