巖土工程施工職稱論文巖溶地區(qū)樁基施工

　　摘要：我國幅員遼闊，地質情況復雜多樣，在西南、華南地區(qū)，巖溶現(xiàn)象普遍存在，這給橋梁基礎施工帶來了較大的困難。對于巖溶發(fā)育地區(qū)的樁基，如何準確確定樁基持力層高程，如何在樁基設計、施工過程中確保樁基工程質量，如何采用安全、經濟、合理的樁基施工技術及溶洞處理方案，是樁基施工人員普遍關注的問題。本文首先分析了巖溶地區(qū)地質情況和樁基礎施工的特點，然后探討了基礎施工中的溶洞處理方法及水下混凝土灌注的技術，最后對施工中可能出現(xiàn)的事故問題提出了相應的預防措施。

　　關鍵詞：巖溶,樁基礎,溶洞,內注漿,漏漿

　　一、巖溶地區(qū)地質情況分析及樁基礎施工的特點

　　(一)巖溶地區(qū)的地質情況

　　1、基巖頂面起伏不平

　　由于受氣溫的影響，石灰?guī)r表面主要是在地表水以及地下水的強烈侵蝕作用之下，普遍出現(xiàn)參差不平、犬牙交錯的形態(tài)。起伏不平的基巖面，其高差一般為1m～5m，局部地段高差可達20余米，給樁基施工帶來了困難。

　　2、淺層溶洞

　　基巖面下2m～15m范圍內出現(xiàn)的溶洞稱淺層溶洞。淺層溶洞內一般有充填物，充填物一般呈軟塑—流塑狀態(tài)。溶洞發(fā)育形態(tài)非常復雜，這類淺層溶洞直接影響到基巖上樁基的安全。

　　3、軟土及地下水

　　在石灰?guī)r溶洞地區(qū)的基巖表面，普遍分布一層厚薄不一的軟土層，軟土層一般呈軟塑—流塑狀態(tài)。其天然含水量大、承載力低、工程地質條件差，是引起上部結構不均勻沉降的主要因素;且其性質對地下水位的變化非常敏感，當?shù)叵滤陆禃r，浮托力消減，土層固結變形，工程地質條件發(fā)生改變。

　　(二)巖溶地區(qū)樁基礎的施工特點

　　巖溶地區(qū)樁基礎施工主要有以下特點：

　　1、基巖面雖淺但是溶洞分布廣，而且多為串珠狀，在鉆進過程中會出現(xiàn)多次反復漏漿。

　　2、巖溶中裂隙水有流動性，在鉆進過程中一旦漏漿會出現(xiàn)投入孔中大量片石及粘土，但泥漿面上升不明顯的現(xiàn)象。

　　3、溶洞不是整齊的，頂板和底板犬牙交錯，高低不平，鉆進溶洞頂板及底板都存在偏孔甚至于卡錘的情況。

　　4、混凝土超方量較大。

　　5、樁基混凝土澆注完后混凝土面出現(xiàn)沉降。

　　6、回填片石會導致原巖層渣樣與回填片石渣樣混在一起，影響對地質情況的判斷。

　　二、基礎施工中的溶洞處理方法

　　(一)小型溶洞——鉆孔處理

　　對于高度小于5米的小型溶洞，可以采用拋填片石法進行處理。在鉆孔進入溶洞區(qū)時，首先可從孔內泥漿的變化來判斷溶洞是否存在地下水流。如孔內泥漿突然下沉，反復加漿能保持孔內泥漿和水位穩(wěn)定，說明此處溶洞沒有地下水流。如孔內泥漿無法灌滿，且泥漿稠度不斷變化，說明此處溶洞有地下水流。

　　1、無地下水流溶洞的處理

　　對無地下水流的小溶洞，當鉆至離溶洞頂部0.5m時，沖擊鉆由高沖程施工轉向低沖程施工，逐漸將洞頂擊穿。一旦發(fā)現(xiàn)泥漿面下降，應迅速補水，然后根據(jù)溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小沖程輕砸，讓粘土和片石充分擠入溶洞內壁。這樣反復拋填片石沖擠，使片石往樁孔四周的溶洞區(qū)內排擠，直至樁孔外溶洞區(qū)內擠滿片石，形成護壁。拋填片石時可適當摻入適量的碎石土，以增強溶洞區(qū)內樁孔四周擠填片石的密實度。

　　2、有地下水流溶洞的處理

　　對于有地下水流的小型溶洞，如果地下水流較緩，孔內水位比較穩(wěn)定，則仍可采用拋填片石進行處理，且拋填時可摻入適量的碎石土及絮狀物，仍至整袋水泥，以增強溶洞區(qū)內樁孔四周擠填片石的密實度和強度，減小地下水流速度或阻隔地下水流。如果反復漏漿，則可考慮參照中型溶洞處理措施處理。

　　(二)中型溶洞的施工處理——拋填片石

　　高度在5～10m的中型溶洞，如果僅采用拋填片石的方法，通常會出現(xiàn)反復漏漿的現(xiàn)象，無法有效治理，因為片石護壁在自重及振動的作用下容易垮塌，一般采用鋼護筒跟進的方法進行處理。當沖擊穿過溶洞頂部后，用鋼絲繩活扣綁住護筒，用吊機(或鉆機自吊)把護筒放至孔底。注意在沉入護筒前，應采用檢孔器檢查鉆孔的大小及傾斜度，保證護筒能順利沉入溶洞區(qū)內。護筒長度一般宜比超前鉆所確定的溶洞高度值長3米。在內護筒底部100cm范圍內導管灌填小碎石素水泥混凝土，待固結后即可重新沖孔至終孔標高。但鋼護筒長度太長也會給施工及后續(xù)施工帶來一定困難。

　　(三)大型溶洞的施工處理——溶洞內注漿

　　大型溶洞、串珠狀溶洞及特殊地段巖溶樁基的施工處理，溶洞內注漿是溶洞預處理的重要方法，其目的是為了加固溶洞填充物和填滿空洞。防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等施工工序的順利完成。其在跨越既有線樁基礎施工及大型溶洞區(qū)樁基礎施工時，效果明顯。注漿施工的技術要點如下：

　　1、用注漿泵注漿，壓力控制在0.5～1.0MPa范圍，速度為15～20L/min，滲透直徑不小于3m，水泥漿配合比為水∶水泥=0.8:1.0。

　　2、采用間歇注漿，使先注入的漿液與砂或碎石初凝后再注漿，防止?jié){液流失。

　　3、為防止?jié){液流失，應及時向孔內投放黏土、水泥和片石，加大泥漿密度，采用優(yōu)質泥漿或在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿，以提高泥漿膠體率和懸浮能力。

　　4、采用抽碴法(換漿法)清孔。

　　三、水下混凝土灌注的施工技術

　　水下混凝土的施工條件、灌注方法都不同于水上施工的混凝土。水下混凝土除了要保證有足夠的強度，同時還要有良好的和易性和適宜的初凝時間，這也是保證灌注過程連續(xù)順暢的關鍵。為此在施工中我們在混凝土的配比中加入了2%的JUV—1型緩凝劑，延長混凝土初凝時間，避免了由于混凝土的過早初凝造成堵管現(xiàn)象。

　　混凝土灌注速度控制：灌注樁基混凝土的過程中，仔細核對灌注混凝土的數(shù)量，認真量測混凝土的頂面標高。在灌注混凝土標高達到溶洞位置時要放慢灌注速度，導管埋深盡量縮短，以減少混凝土對側壁的壓力，避免造成混凝土將溶洞處孔壁沖開的現(xiàn)象。

　　四、施工中易出現(xiàn)的事故及防治措施

　　(一)漏漿

　　漏漿是溶洞地區(qū)鉆孔施工常見的問題之一。鉆孔前應準備充足的水源和水泵、粘土、片石、草袋。穿透溶洞時，應密切注意護筒內泥漿面的變化，一旦泥漿面下降漏漿，應立即提出鉆頭，向孔內補漿或補水，保持住孔內水頭壓力并投入粘土和片石混合物，然后查明原因進行處理。

　　當鋼護筒底發(fā)生漏漿時，采取復打下壓鋼護筒，用粘土加固封閉護筒周圍縫隙，防止地表水滲入樁內，并往孔內填粘土和小片石至高出鋼筒底1m左右，用小沖程反復沖砸，加固鋼護筒底部孔壁，達到堵漏的目的。

　　當漏漿發(fā)生在透水性強或巖溶裂縫部位時，應加大泥漿比重，改善泥漿性能和控制鉆進速度等措施進行處理。通過松散地層發(fā)生漏漿時，將泥漿比重增加，并使用加強型泥漿。

　　當鉆頭擊穿枯板進入溶洞時，要提前準備足夠的袋裝粘土、水泥、片石等堵漏混合材料。此時，若能保持孔內水壓力，就繼續(xù)投入堵漏混合料直到高出頂板底一定高度，然后以小沖程反復沖砸，形成新造孔壁。若保持不了水壓力，表明空洞較大或空洞與其他處連通，此時應先撤離鉆孔即進內護筒，投放堵漏混合物，按護筒底發(fā)生漏漿時方法處理。

　　(二)卡鉆

　　當沖擊鉆進時沖壞孔壁、孔壁不圓，或形成了梅花孔;外頭磨損未及時補焊，鉆孔直徑逐漸變小;新鉆頭或補焊后鉆頭直徑過大;以及由于其它原因停鉆后再次開鉆時，沖程過大，一下砸穿頂板，使鉆頭旋轉不能提鉆均可導致卡鉆。預防的方法是:

　　1、應及時補焊鉆頭或更換新鉆頭，并回填片石，以小沖程鉆進一段時間，逐漸加大到正常沖程，轉入正常鉆孔。

　　2、在即將擊穿溶洞時改用小沖程鉆進，并注意旋轉鉆頭。

　　(三)埋鉆

　　漏漿塌孔是造成埋鉆原因之一。埋鉆的另一個可能原因是穿越頂板較薄、埋深不深的溶洞時，沖程過大，砸跨溶洞頂板造成溶洞坍塌，地表下陷，掩埋鉆頭。預防的方法是:

　　1、發(fā)現(xiàn)漏漿時應及時提鉆頭，向孔內補水補漿，保持水壓力，采取相應措施，堵住漏漿。

　　2、穿越溶洞時應改用小沖程鉆進，防止砸跨溶洞頂板，并準備好拖拉設施，系好滑車鋼絲繩，做好鉆機撤離準備。

　　(四)漏混凝土

　　灌注混凝土時出現(xiàn)漏混凝土的原因通常是由于混凝土的比重大于泥漿的比重，灌注水下混凝土時孔壁壓力增大，沖破已形成的片石粘土孔壁封閉環(huán)而產生混凝土泄漏。預防的方法是：

　　1、對高度比較小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封閉環(huán)后，再次拋入粘土和片石混合物，并超過溶洞頂板底一定的高度，重新成孔以增加孔壁的厚度和強度。

　　2、對高度大無充填物的溶洞，應采用鋼護筒，對應于設計樁徑的鋼護筒要下至溶洞底，更換對應于設計樁徑的鉆頭繼續(xù)鉆孔至設計標高，灌注水下混凝土。

　　(五)鉆孔偏斜

　　因巖溶地區(qū)基巖面起伏變化較大、溶溝、溶槽、溶洞、裂隙等巖溶形態(tài)較為明顯，巖土并存現(xiàn)象較為普遍，鉆機鉆孔時產生位移、局部下沉或傾斜,或在傾斜的巖面上鉆孔、巖質軟硬不均時容易造成斜孔和偏孔。處理的措施是:

　　1、在入巖部位、溶洞處理部位要時刻觀察鋼繩在沖擊過程中的擺動情況，校正鋼繩與樁孔中心的偏差。

　　2、如遇到探頭石引起，可用小型鉆機對探頭石打眼爆破，或將鉆架略移向探頭石一側，用沖擊錘高錘猛擊，斬斷探頭石。

　　3、當發(fā)生孔斜時，應立即進行修孔。對于高度小于lm的斜孔段，用小沖程修孔，在傾斜的巖面上沖擊出一個臺階，再采用較大沖程沖擊。對于斜孔段高度在1m以上時，應采取向孔內反復回填片石，反復修孔的措施。

　　結語

　　綜上，巖溶地區(qū)因特殊的地質條件，樁基施工條件非常復雜。在巖溶地區(qū)進行樁基施工必須充分了解各種復雜地質條件對施工的影響，根據(jù)地質的不同情況和溶洞的不同類型，合理地選擇施工處理方法。對施工全過程加強監(jiān)控，切實執(zhí)行設計和規(guī)范要求，不因樁基施工場地發(fā)育有溶洞難以施工而降低規(guī)范標準;切實加強施工組織管理，制定相應的安全質量保證措施，并做好應急處理預案。以此確保橋梁質量的合格和施工的安全。

　　參考文獻：

　　[1]高歌今.巖溶地區(qū)橋梁樁基礎設計及施工技術措施[J].鐵道標準設計，2004.12.

　　[2]喬亞東.巖溶地區(qū)橋梁樁基礎的設計與施工[J].公路交通科技，2010.5.

　　[3]夏孜牧.巖溶地區(qū)橋樁基礎設計與施工質量控制的探討[J].四川建材，2010.4.