巖溶地區(qū)樁基礎施工技術
2016-09-26
前言
影響橋梁撞機施工的因素非常的多，從人為原因到自然因素，任何一方的處理偏差就可能出現(xiàn)劣質工程。對于鉆孔灌注樁成孔與后來的水下混凝土灌注施工來說，溶洞無疑是最大的挑戰(zhàn)。若施工總缺乏技術應對措施，那么灌注孔的質量與成孔率無疑會下降。溶巖地質條件下的鉆孔灌注具有較多病害類型、較為復雜困難的應對技術。比如會出現(xiàn)混凝土超灌、埋鉆、漏漿、卡鉆等。因為病害往往出現(xiàn)在施工環(huán)節(jié)，且發(fā)生位置比較深。所以，孔洞分離法或局部溶洞填充硬化法為其處理措施，完成溶洞跨越，再施工。本文主要談論了原有的施工技術方案，并根據在鉆孔樁基施工中的工作經驗，分析研究了在溶巖區(qū)如何進行橋梁基礎鉆孔灌注樁施工，希望對在建或將建的同類工程提供參考，完善施工設計。
確定巖溶地區(qū)地質條件
樁基礎施工前必須準確掌握地質構造條件，無論是常規(guī)樁基還是溶洞樁基礎。所以，施工作業(yè)之前，一定要對溶洞類型、大小、方位做準確判定，保證質量，為后續(xù)的溶洞處理提供可行性參考。鉆孔探測法與地址鉆探法是重要的溶巖地質確定法。
1.地質鉆探法
該法主要應用工程地質鉆探技術，對樁基安設處的溶巖發(fā)育的溶洞、溶溝與溶槽等將其標注在柱狀圖上。此項工作在設計橋梁基礎上不能忽略，重要性明顯。在施鉆樁基礎之前，應該對各根樁基位置地質情況，溶洞類型與大小等，以此制定后續(xù)的施工方案。若橋梁樁基處的地質情況處理起來相對麻煩，那么應保證樁位與地質情況的一一對應，不可漏缺，同時，鉆探資料也是每根樁基必不可少的。若地質資料缺乏，那么必須補充鉆探，群樁基要更加仔細。
2.施工探測法
對于溶洞位置的把握有多種方式，在施工時，通過漏漿位置、鉆頭處的沖擊響應、反饋則是施工探測法。此法技術與經驗要求高，工作人員需技術純熟，同時要結合地質探測資料、設計圖紙綜合判斷。此法可對溶洞柱狀高度、形狀、大小做分析，雖然此法的安全性不容了干，鉆孔事故多有發(fā)生，但是，并不能回避施工探測法，是必然的鉆孔施工環(huán)節(jié)，所以，要仔細應對。
巖溶地區(qū)鉆孔技術
在巖溶地質條件下樁基鉆孔非常困難，確保順利鉆穿溶洞層并沒有卡鉆、漏漿、掉鉆與坍孔情況是技術難點。這就需要鉆孔者事先要對鉆孔區(qū)的地質情況心中有數(shù)，時刻關注鉆孔時是否出現(xiàn)泥漿在樁基周圍流出、泥漿是否下沉等。工程鉆孔人員要結合具體情況，制定解決空洞、頂板穿越、護壁與造壁、斜面開孔等施工技術方案，確保鉆孔有序穩(wěn)定推進。本文根據自己的施工經驗重點介紹以下 3 種方法。
1.填充法
?。?）溶洞范圍小，溶洞高度1米至3米之間， 地質報告顯示溶洞內有全充填物，或半充填物且鉆孔過程中無漏漿現(xiàn)象可以判斷在該樁鉆孔過程中不必采取特殊的處理措施， 可按常規(guī)樁基礎施工。如果地質報告顯示該樁基礎溶洞內無充填物且鉆孔過程中出現(xiàn)嚴重漏漿現(xiàn)象。則根據地質報告和漏漿位置分別按以下方法處理。在卵石層與砂石層漏漿時，可將優(yōu)質黏土投入或提高泥漿的比例，以低沖程持續(xù)沖擊，讓卵石層與砂石層與黏土融合，可實現(xiàn)漏漿的良好防止。在鉆進巖層漏漿時，將含砂量不高的黏土塊投入孔內，通過沖擊將黏土擠入基巖裂隙中， 一般可防止?jié){液漏失； 在溶洞或嚴重破碎地層漏漿時，可將水泥、片石與黏土混合投入孔內，以沖錘持續(xù)積壓沖擊，構建人工造壁，可穩(wěn)固與膠結孔壁，對漏漿通道完全堵塞。24小時后待水泥強度達到2.5mpa后再繼續(xù)沖穿過溶洞。樁基礎成孔后在溶洞范圍內的鋼筋籠在溶洞上下1m范圍內定位筋上焊接4mm鋼板圓筒，保證混凝土質量。如圖如下圖（1）
2.鋼護筒跟進法
溶洞高在3-5m的多層溶洞，且多層溶洞間距較小，或者地質報告與實際地形不符合的情況畢竟勘察孔只能揭示一小部分， 就是說即使地質圖中標明的是小溶洞， 也有可能是大溶洞或與大溶洞相聯(lián)通，回填法無法止不住漏漿的情況下可采取鋼護筒穿越處理，先用沖擊錘進行沖孔、擴孔，然后采用振錘把鋼護筒振沉到溶洞底部（圖2）
3.壓力注漿方法
根據地質鉆探資料揭示溶洞裂隙較多，壓力注漿處理法也在可樁基施工時出現(xiàn)的塌陷、漏漿等嚴重情況時做預處理。溶洞內有填充物時，對溶洞采取提前注漿處理以固結填充物；壓力注漿法通常是將4個鉆孔布設在樁基處周圍注漿，如果溶洞很大，或者在質地鉆探后發(fā)現(xiàn)溶洞分布面積很廣，那么可擴大注漿預處理面積與增加注漿孔數(shù)量。以0.8：1～1：1為漿液水灰比，以0.3～0.5MPa為注漿壓力控制范圍。砂石在溶洞內完全固結后，便能以沖擊鉆施鉆。這種施工方法的前提條件是溶洞內必須富含砂石等充填物而不能為空洞。。這種方法雖然成本較高， 但操作簡單， 處理效果可靠。
常見問題及處理方法
1.卡鉆與處理辦法
以沖擊鉆施工，孔壁會因鉆頭的劇烈抖動而被沖破，導致孔壁不規(guī)則，抑或出現(xiàn)梅花孔的情況。另外，若鉆頭磨損嚴重，沒有有效補焊，鉆孔孔徑會慢慢縮小，在鉆頭補焊以后或使用新鉆頭，則發(fā)生重新鉆孔情況。在施鉆時，因為具有太大的沖程，溶洞頂板可能被突然擊穿，出現(xiàn)鉆頭旋轉提鉆失敗。這些情況都可能引起卡鉆。通常有以下預防辦法：鉆頭及時補焊或者更換，將片石重新填入樁孔中。首先使用小沖程鉆進，再慢慢的增大，直到沖程正常，實現(xiàn)正常鉆孔。小沖程鉆孔也可在施鉆溶洞頂板時采用，重視鉆頭旋轉，打開溶洞后，應將粘土或片石拋填在溶洞內，慢慢實現(xiàn)鉆孔正常。
2.埋鉆與處理辦法
埋鉆問題比較多見且處理起來非常困難，造成原因為孔壁的塌陷。當鉆孔位置處于巖溶地層，此處溶洞頂板非常薄且埋深不大。由于太大的沖程，溶洞頂板就會被砸擊，引起鉆頭掩埋、地表下陷、溶洞坍塌等事故。通常處理辦法為：若發(fā)現(xiàn)漏漿，則要將鉆頭及時提起，向孔內注漿并補水，穩(wěn)定水壓，并及時將漏漿位置堵住。在穿越溶洞時，盡量選用小沖程鉆進作業(yè)，避免溶洞頂板垮落。同時，預先備好拖拉裝置，為后續(xù)的鉆機撤離提供條件。
3.混凝土泄漏與處理措施
泥漿密度小于混凝土密度是混凝土在樁基鉆孔時出現(xiàn)泄漏的原因。因為，孔壁的測壓會在混凝土的水下灌注而增加，對已經產生的片石粘土孔壁封閉環(huán)構成壓力，進而造成混凝土的泄漏。一般的處理措施為：若溶洞的高度不大，在其內現(xiàn)行構建孔壁封閉環(huán)，然后將片石、粘土混合物拋入其中，高度應該比溶洞頂板地面更高，再以鉆孔方式提升孔壁強度與厚度。若空溶洞具較高高度且沒有填充物，那么要以鋼護筒跟進，鋼護筒的直徑要與設計樁徑相當，逐漸送到溶洞底部，在溶洞底部的堅硬圍巖為鋼護筒實現(xiàn)緊密連接后，再按設計標高機械施工，并以施工工序進行后續(xù)混凝土的灌注。
結語
工程質量安全不僅關乎資源的合理利用，也關系到人員的生命財產安全。在樁基施工中，溶巖地質是令人頭痛的劣質地質，處理難度大。本文以實際工作經驗為參考，說明樁基孔鉆時，應注意溶巖類型、大小與發(fā)育程度，巖溶水、地下水性質出發(fā)，做好技術應對。
?。ㄗ髡邌挝唬褐需F五局一公司）
作者簡介：李開封，男，（1982.10.10-），學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：公路橋梁工程、路基工程、隧道工程。
