巖溶地區樁基礎施工技術控制

林洲

（廣東晶通公路工程建設集團有限公司，廣東 廣州 510635）

1 概述

橋梁鉆孔樁基礎在巖溶發育的地層中進行施工，不可預見因素多，施工難度大。

某項目特大橋，橋墩基礎為鉆孔樁基礎，設計為8根或9根鉆孔灌注樁，樁長6.5～58.5m。大部分墩臺地處灰巖地區、巖溶、裂隙發育，存在有填充物或無填充物小溶洞及大溶洞，溶洞空洞最高23.4m。橋梁樁基處存在單層、多層溶洞，溶洞空洞最多有9層之多。施工中多次出現泥漿流失、卡鉆、塌孔等事故，成孔困難，成為制約施工工期、影響工程質量的技術難題。

本文根據該特大橋巖溶地區的鉆孔樁施工情況及采取的措施進行分析和歸納總結。

2 施工方案

在該特大橋樁基的施工中，主要采取了以下方案，即：地基注漿法、鋼護筒跟進法、直接回填沖鉆法共3種處理方法。

2.1 地基注漿法

適用范圍。當溶洞封閉且較小時，采用注漿處理巖溶地層，加固地基，提供成孔條件穿過溶洞。若溶洞內無填充物或少量填充物時，采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若填充物呈松散或軟塑狀態時，則直接注漿即可。地基注漿加固約7d后，按普通沖擊鉆孔樁要求施工。

施工要點：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，防止漿液流失。③為防止漿液流失，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。

2.2 鋼護筒跟進法

適用范圍。對于填充物為軟塑或黏性土的較小溶洞，采用單護筒沖擊造漿護壁法成孔；對于填充物為流塑或空洞較大的溶洞，采用雙護筒法成孔。

施工要點：①采用單護筒法施工，當鉆頭進入溶洞時，分層投入黏土和片石，每層厚1m，用小沖程(0.5～1.0m)反復沖擊,將黏土和片石擠入溶洞，并可摻入水泥、燒堿和鋸末，增大孔壁自穩能力。取樣測試泥漿各項指標，直至泥漿的性能指標滿足規范要求。

②采用雙護筒法施工時，首先用振動錘下沉外徑比設計樁徑大20cm，壁厚10～12mm的外護筒至基巖面，以防止孔壁坍塌。其次，當鉆穿巖溶頂板時暫停鉆孔，將直徑大于設計樁徑5cm的內護筒沉入巖溶層，隨鉆孔跟進至穩定巖面，以防溶洞填充物涌入孔內，防止灌筑的混凝土流失，并為清碴和清孔創造條件。最后，沖鉆至設計高程成孔，鋼護筒則留在巖溶中。

2.3 直接回填沖鉆法

適用范圍：對于一些溶槽、溶溝、小裂隙、石灰巖蜂窩狀巖溶地層，采用直接回填黏土塊、碎石、片石，利用鉆頭沖擊將其擠入溶洞及裂隙中，完成護壁和成孔工作。

施工要點

①為防止溶洞坍塌，鉆機就位時，鉆機下鋪長鋼軌，墊平方木，鉆頭中心與樁孔中心對齊。

②護筒采用6～8mm厚鋼板制作，直徑較樁徑大5cm，一般為1.5～2.5m高,我們現場取2米。

③開挖時用小沖程沖擊鉆孔，鉆進至護筒底2～3m 后加大沖程，主繩放長量為3～5cm。

④鉆穿巖溶時及時投放黏土、碎石、片石并補水，保持孔內水位高度。

3 關鍵工程施工技術和措施

3.1 傾斜巖面或遇孤石

該特大橋36號墩3號樁基施工中遇到傾斜巖面或孤石情況，出現鉆孔速度降低、鉆頭擺動、偏孔等現象。采取的措施是，當鉆頭接近傾斜巖面或遇孤石時，馬上提出鉆頭，拋填厚1.5～2.0m，粒徑25～30cm的片石、粒徑10cm左右的碎石和黏土塊，以45cm小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋填厚0.8～1.0m，相同配比的混合物,以80cm大沖程沖孔，反復進行，直至成孔。實踐證明，采用此辦法對于不是太復雜的溶洞處理起來比較有效果。若因巖層面傾斜導致樁孔偏移，采用回填片石仍無法糾正，可采用清孔后灌注高標號混凝土進行處理，一般采用不低于C30的水下混凝土（摻早強劑），待混凝土達到一定強度，與基巖形成整體后該，再進行鉆進。

3.2 穿越溶洞頂板

溶洞頂部巖層傾斜該，巖石強度不一，易導致偏孔、卡鉆等問題,因此必須在鉆進過程中仔細核對地質情況，隨時檢查鉆機和孔位。在鉆至溶洞頂0.5m左右時要改用小沖程鉆進，做到輕擊、慢打。當主繩擺動加大，并偏離樁設計中心時，說明已偏孔，應回填片石至原孔位置以上0.5m左右，繼續鉆進進行糾正。

在該特大橋相當多的墩樁基施工中，當鉆孔擊穿溶洞頂板薄弱部位時，采用了小沖程通過。因為頂板較厚部位容易形成探頭石或臺階，大沖程穿透時，會出現泥漿急劇下沉導致鉆頭斜臥在溶洞內的現象。孔內水位急劇下降時，應立即向孔內補充水泥漿，保持孔內水頭高度，將鉆頭提起，然后投放黏土、碎石、片石，采用小沖程沖擊，每循環進尺5～10cm，待填充物完全擠入溶洞內后，再加大沖程造孔。

3.3 漏漿和塌孔

由于通過與地下水暗流相連的強透水性地層或未填充的溶洞，常會發生漏漿和塌孔現象。此時，應采用長鋼護筒跟進或在短時間內集中拋填片石、黏土、水泥和鋸木屑混合物，反復沖擊，并向孔內補漿、補水，保持孔內水頭。該特大橋鉆孔樁施工中存在不同程度漏漿現象，采取的措施是立即拋填黏土、水泥、片石等混合物，補漿、補水，反復沖擊成孔。

3.4 穿越溶洞的施工方法

穿越溶洞頂后，鉆進速度明顯加快又無偏孔現象時，表明已進入溶洞。進入溶洞后，應根據溶洞的大小和洞內的填充物采取不同的技術措施。

穿越洞高小于1.0m小溶洞的施工：擊穿溶洞頂板后，要注意孔內水位、泥漿稠度變化。當孔內水位變化較大和泥漿稠度、顏色發生變化時，說明溶洞頂板已被擊穿，應加大泥漿容重，用大功率泥漿泵補漿，并向孔內投放泥包、片石等，等泥漿面不再下降后，繼續鉆進。在鉆進過程中，保持泥漿合適的稠度 (泥漿比重以1.15～1.25g/cm3，粘度以 25Pa·s左右為宜)，使泥漿充滿溶洞后再鉆進。

穿越洞高較大且無填充物或填充物呈軟、硬塑狀溶洞的施工:先鉆進至溶洞底板，然后用片石、礫石混合物回填溶洞，回填高度應超出溶洞2m，每回填一次后用小沖程擠壓，再回填，再擠壓，如此反復，直至完全充滿溶洞后再進行鉆進。在鉆進過程中，應適當增加粘土數量，提高泥漿密度。若溶洞充滿后孔內有漏漿現象，可拋填水泥包、粘土包。

穿越洞高較大且填充物為流塑狀溶洞的施工:由于溶洞較高，且泥漿的側向壓力較大、自穩性較差，如果采用單一的回填片石和礫石等或回填片石后下鋼護筒的方法，回填物可能隨流塑狀填充物涌向樁孔，拋填數量難以估計，清孔困難，在施工砼灌注樁時存在質量隱患，且大量泥漿涌入樁孔或砼大量流失極易造成斷樁。因此，在穿越填充物為流塑狀的大尺寸溶洞時，鉆孔至溶洞底板后，不用清孔，即向孔內灌注水下砼到溶洞頂0.5m左右，待砼達到7d強度后，重新鉆進。灌注的砼會在樁孔周圍形成一個圓形或半圓形圍護，有效防止溶洞內流塑狀填充物涌入或砼流失引起斷樁。

4 結束語

巖溶地基鉆孔灌注樁施工，應充分進行地質核對，盡量全面地了解巖溶的分布和填充情況，根據不同的巖溶類型和深度、大小等，針對性地制定相應的施工方案和措施，可有效地保證成樁質量，加快施工進度。實際施工中，各種復雜的地質情況經常有可能出現，預備幾套施工預案就顯的十分重要。同時，對地質情況的了解和分析是確保方案制訂可行的關鍵。

實踐證明，采用上述施工方法是可行和有效的。在我們已經施工的樁基中，經檢驗成樁合格率達到100%，類樁比例高達90%。通過對該特大橋的巖溶地區樁基礎施工和檢測的總結，可為巖溶地區橋梁鉆孔樁基礎施工提供一定的參考經驗。

[1]《樁基工程手冊》，中國建筑工業出版社.

[2]《橋涵》，人民交通出版社.