巖溶發育石灰巖地區橋梁樁基探測和成樁技術

高 榮

1 工程概況

京滬高速鐵路濉河特大橋全長65.594 km，起于江蘇省徐州市上山村，止于安徽省蚌埠市固鎮。其中濉河特大橋DK691+150(40號墩)～DK700+030(312號墩)段內的全部樁基、承臺、墩柱由土建四標5項目部施工，線路全長8.88 km。

施工管段內DK691+485.67～DK692+466.67為巖溶發育地段，本段位于黃淮沖積平原及淮河一、二級階地，主要出露上更新統粉土、粉質粘土、粘土，其下為灰巖，區域內有巖溶發育，多表現為小型溶洞，洞高由0.1 m～20 m不等，此段地下水不發育，主要為第四系孔隙潛水，均對混凝土無侵蝕性，本段地震基本烈度為7度。

2 樁基超前探測工藝

實際施工中，根據巖溶地區地質條件的特殊性、復雜性及工程特點，經過試樁檢驗，主要從以下方面來進行綜合判斷:

1)以樁孔實際見巖高程始，至少進尺50 cm后，可申報全巖面檢驗，超前鉆孔柱狀圖揭示的巖面高程只作為參考。

2)查閱機臺施工記錄，可將基巖進尺速度0.1 m/h～0.2 m/h作為進入全巖面的控制速度。

3)可觀察井口鋼絲繩的擺動情況，錘頭觸巖面時會出現輕微反彈。

4)使用細目篩網撈取巖渣，巖屑含量50%～70%，且含泥、含砂量小于4%時，認為入巖。如出現特殊情況或判斷標志不明顯，意見分歧較大時，則采用鉆探揭露的辦法來證實，即在樁孔中心四周均勻布設4個～5個勘探孔，用工勘鉆機進行鉆探，用觸探到的各點巖面高程進行比較，判斷出全巖面。通過以上方法較為清晰的探明了樁基入巖具體標高和溶洞位置，為樁基施工作好了準備。

3 巖溶地區鉆孔樁成樁技術

巖溶地區鉆孔樁施工，成孔方法基本上與普通石質地層成孔方法相同，采用CZ-6型沖擊鉆沖擊的方式成孔。根據地質說明本段地下溶洞有3種情況:

1)覆蓋層中的土洞內一般有充填物，但不密實，空洞范圍一般不大;

2)基巖中的小溶洞，洞內無充填物，或有充填物，但不密實，即小空洞;

3)基巖中的大溶洞，洞內無充填物，或有充填物，但不密實即大空洞。

3.1 巖溶地區樁基成樁施工工藝

1)對上述1)，2)兩種情況，要求施工采用常規的溶洞處理方法，即洞頂打穿后拋填粘土、碎石、整包水泥后沖擠壓密實，凝固后復沖，一般采用粘土加片石沖擊造壁、預壓漿堵漏填充等措施。粘土塊加片石沖擊成孔工藝如下:a.鉆至距離溶洞頂部1 m左右時，準備足夠的小片石(粒徑為10 cm～20 cm)和粘土，粘土要做成泥球(直徑15 cm～20 cm左右)，對于半充填和無充填物的溶洞要組織足夠的水源。b.鉆至距離溶洞頂部1 m左右時，在1 m～1.5 m范圍內變換沖程，逐漸將洞頂擊穿，防止卡鉆。c.對于空溶洞或半充填的溶洞，在擊穿洞頂之前，應有專人密切注意護筒內泥漿面的變化，一旦泥漿面下降，應迅速補水，然后根據溶洞的大小按1∶1的比例回填粘土塊和片石，進行沖砸堵漏，只有當泥漿漏失現象全部消失后才轉入正常鉆進。如此反復使鉆孔順利穿越溶洞。d.對于溶洞內填充物為軟弱粘性土或淤泥，進入溶洞后也應向孔內投入粘土塊、片石混合物(比例1∶1)，沖砸固壁。e.鉆頭穿越溶洞時要密切注意主鋼絲繩的情況，以判斷是否歪鉆。若歪鉆應按1∶1的比例回填粘土塊和片石或填充素混凝土至彎孔處0.5 m以上，重新沖砸。

2)對3)種情況，則要求施工先進行溶洞內的充填加固，把土、溶洞用水泥、粉煤灰漿填滿，7 d后再進行成孔。對少量上面覆蓋層地質較差的、砂礫層很厚的、一旦漏漿會塌孔的情況，則采用加大鋼護筒護壁措施。護筒跟進應根據溶洞大小、層數、填充物情況采取，主要包括:a.單護筒分段成孔，接高護筒下沉，再沖孔，再接高護筒下沉，反復進行至終孔標高。b.大護筒內套小護筒，應在開鉆前根據溶洞情況擬定護筒的層數，確定各層護筒的直徑及壁厚。當采取以上方法難以解決，采取注漿法是十分有效的措施。根據地質情況在每一根樁的中心位置或橋墩承臺的四角鉆注漿孔，鉆注漿孔也是對地質情況的進一步勘探，通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情況。

3.2 施工注意要點

1)每根樁開鉆前，應對施鉆人員進行地質、安全技術交底，并將地質柱狀圖交鉆機班，便于施工過程中對穿頂板、斜面開孔、處理探頭石等采取相應有效措施。

2)為防止意外，沖孔前應有備用措施，備好材料，一旦泥漿泄露，及時向孔內投放粘土、水泥和片石，依靠沖擠在溶洞內形成片石夾粘土的圍護結構墻，保持孔內泥漿高度，使得沖鉆順利進行。

3)加大泥漿質量和密度。采用優質泥漿，當缺少優質粘土時，可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末，以提高泥漿膠體率和懸浮能力，其質量配合比為黃土∶水泥∶燒堿 =1∶0.2∶0.4，鋸末按黃土體積的10%摻入。

4)當巖面的傾斜較大時，鉆頭擺動撞擊護筒或孔壁，這時，回填片石，使孔底出現一個平臺后再轉入正常沖孔。

5)接近巖溶地段，采取輕錘沖擊、加大泥漿密度的方法成孔，以防卡鉆和掉鉆。

4 專項安全措施

4.1 用電作業安全措施

1)安裝、維修或拆除臨時用電工程，必須由專職電工完成，電工必須持證上崗，實行定期檢查制度，并做好檢查記錄。檢修電氣設備時應停電作業，電源箱或開關握柄應掛“有人操作，嚴禁合閘”的警示片或設專人看管。必須帶電作業時應經有關部門批準。2)照明電線絕緣良好。照明燈具的金屬外殼必須有效接地。室外照明燈具距地面不低于3 m，室內距地面不低于2.4 m。開關箱與用電設備實行一機一閘保護，箱內開關電器必須完整無損，接線正確，并設置漏電保護器。

4.2 機械作業安全措施

1)嚴格執行國家頒布的《建筑機械使用安全技術規程》，嚴禁違章指揮、違章操作。各種機械必須有可靠的安全防護裝置，由使用者專門負責。2)各種機械操作人員和車輛駕駛員，必須經過培訓并考試取得操作合格證，對機械操作人員建立檔案，專人管理。3)機械作業前須進行詳細檢查和能力鑒定，嚴禁機械設備帶病作業，超荷載作業。

5 環境保護管理制度及目標

5.1 環境保護管理檢查制度

完善環保管理工作制度，明確各參建方責任，分級管理，層層落實。建立“三級”檢查落實制度，即領導層抓全面，管理層抓重點，實施層抓具體落實。

環保監理制度。積極配合環保監理對全線施工期的環保工作進行全面監控，定期檢查沿線重點環境敏感點，根據檢查報告針對性進行整改落實。

措施審查制度。對沿線重點臨時工程、環境敏感點的施工環保措施實施堅持上報審批制度。

5.2 環境保護和水土保持目標

1)采取一切合理措施保護現場內外的環境，避免由于施工操作引起的粉塵、有害氣體、噪聲等環境污染，或其他由于環境污染的原因造成的人身傷害或財產損失。2)確保因施工產生的氣體排放、地面排水、水土流失及污染等，不超過規定數值，也不超過適用法律規定的數值。3)采取可靠措施保證原有交通的正常通行和維持沿線村鎮的居民飲水、農田灌溉、生產生活用電及通訊管線等的正常使用。4)嚴格棄碴有序地堆放，防止因任意堆放棄碴而降低河道的泄洪能力和影響其他單位的施工以及危及下游居民的安全。5)保護飲用水源免受因施工活動造成的污染。6)保證沿線居民房屋、樹木、農作物不受損害。

6 結語

盡管巖溶地區地下情況千變萬化，但通過認真分析，采取有效的巖溶地區樁基沖樁施工技術對策、措施來處理施工，做好超前鉆孔，重點注意沖樁成孔，控制灌注混凝土，巖溶地區樁基沖樁施工質量安全也是容易控制的。

［1］代強波.嘉紹大橋φ3.8 m超長鉆孔樁施工［J］.山西建筑，2010，36(10):345-346.