巖溶地質鉆孔樁施工措施

賈林鵬

（中鐵二十局集團 第四工程有限公司，山東 青島266061）

1 工程設計情況

1.1 工程概況

跨216省道特大橋，橋址位于廣西博白縣亞山鎮附近，橋位處位于平原低丘區，屬南流江沖洪積平原地貌，地形平坦，大部分辟為水田、水塘以及民房等；本橋主要為跨越S216省道、鄉村公路以及河溝而設。橋梁全長2342.145m，全橋孔跨布置：13-32m+1-24m+16-32m+(40+56+40)m連續梁+1-32m+1-24m+7-32m+1-24m+27-32m+1-24m預制后張法預應力混凝土簡支T梁。

1.2 地質狀況

橋址區巖溶形態及分布規律：橋址區下伏基巖為泥盆系中統東嶺崗組(D2d)石灰巖，巖溶較為發育，據鉆孔揭露，巖石常見溶隙、溶洞。本區屬隱伏巖溶區，地表被覆蓋，僅靠鉆探揭露，在已鉆的249個鉆孔中，239孔揭示石灰巖，見溶洞總數290個，見溶洞的鉆孔173個，鉆孔見洞率為72.4%。鉆孔揭露可溶巖總進尺4791.87m（含溶洞深度），見溶洞總深度350.5m，無填充（272.7m/250個），全充填溶洞（77.8m/40個）；根據《鐵路工程不良地質勘查規程》（TB10027-2001)中的附錄E判定，橋址區巖溶發育強度分級強烈發育。

覆蓋型巖溶區的主要工程地質問題：除溶洞發育外，橋址區分布大量的沖積物，上覆地層多為粉質粘土、細沙、中砂、圓礫土等，在與基巖面接觸多為圓礫土，由于地下水位較高，第四系地層多受地下水影響，對施工有一定影響。

2 巖溶樁基鉆孔中常見處理措施

為了保證巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工過程中不漏漿，或漏漿但不發生坍孔，保證樁孔順利成孔、成樁并滿足承載力要求，施工時應根據地質鉆孔柱狀圖來判別溶洞地層情況、空洞大小、溶洞填充物情況采取不同方法，采用常規泥漿護壁方法、向孔內拋填片石、回填素混凝土、壓力注漿以及采用鋼護筒跟進等不同施工方法。

2.1 泥漿護壁常規成孔

當溶洞有填充物，是可塑或軟塑的亞粘土，且溶洞不漏水，這時不管溶洞有多大也不管溶洞垂直方向數量有多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按正常地質情況施工。采用沖擊鉆成孔，洞內的土質和溶洞外的土質沒有什么區別，可以按無溶洞施工。

2.2 回填片石、粘土、水泥

鉆孔時，當鉆穿溶洞漏漿時，反復投入粘土和片石，利用鉆頭沖擊將粘土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，還可摻入水泥、燒堿和鋸末，以增大孔壁的自穩能力。

1）摻加比例：為有效利用片石，片石與粘土的比例為3:7，摻加水泥時，摻加比例為每延米2包，摻加鋸末時，摻加比例為粘土的10%。

2）片石采用強度≥30MPa石灰巖，石塊粒徑以15-50cm為宜，粘土、水泥采用整袋投放為佳。摻加方法為：片石、袋裝粘土（可選擇添加水泥、鋸末，也可不添加）分層間隔摻加，回填高度為溶洞頂板以上1m處。

3）施工注意事項：密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止不正常情況發生，發現漏漿現象，立即處理。

根據地質柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣來判斷是否接近巖溶地層。

接近巖溶時主繩松繩量應為1-2cm，防止穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時，一旦漏漿，要及時投放粘土塊、片石并補漿，以保持孔內水位高度。

4）主要適用范圍及優勢：適用于較小溶洞（溶洞高度小于3m），無填充物或半填沖，施工方法簡單，造價較低。

2.3 回填素混凝土

鉆孔時，當鉆穿溶洞漏漿時或遇到傾斜巖面時填入低標號混凝土，間隔一定時間后采用沖擊鉆成孔。

1）混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，為盡快提高混凝土強度，節約施工時間，應在混凝土中摻加一定早強劑，提高素混凝土的早期強度。

2）摻加方法：對于傾斜巖面，為校正孔位，回填素混凝土應與斜巖面頂面平齊，對于溶洞處，回填頂面應高于溶洞頂板50cm。

3）施工注意事項：回填48小時后待回填混凝土強度達到70%后，應在樁基范圍內取芯檢驗填充效果，待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

4）主要適用范圍及優勢：適用于中、小溶洞，有無填充物均可采用此方案。施工方法簡單，造價相對較高。

2.4 注漿加固

通過對照地質柱狀圖，對樁穿過的溶洞進行填充和加固。

1）注漿孔布設：根據鉆孔柱狀圖，找出最大溶洞，如果溶洞為連通溶洞，只需對其中最大的溶洞進行注漿加固。

2）注漿壓力控制：用注漿泵注漿，注漿壓力不宜太大，控制在0.5-1.0MPa范圍，具體壓力值現場試驗確定。注漿速度為15-20L/min，其目的是使漿液滲透到填充物內（包含灌入的砂和碎石），然后固結，滲透最小直徑定位3.0m，以保證沖鉆成孔時有足夠的固結體。注漿時注漿管必須插入填充物底部，然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度不宜太快，根據注漿速度確定，應使滲透半徑控制在允許范圍內。

3）施工注意事項：為防止漿液流失造成浪費，可采用間歇注漿方式，使得先注入漿液與沙子（或碎石）初步達到膠結后再注漿，循環注漿多次，直至達到規定的注漿量和注漿壓力控制值為止。注完一個孔后，繼續對其余孔進行注漿，后注漿壓力必須調高，最后封孔。注漿順序由現場自行掌握。且應在樁基范圍取芯檢驗填充效果，待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

4）主要適用范圍及優勢：多適用于小型（高度小于1m）或多層溶洞（多層串珠狀小溶洞），也可用于各種有填充物的溶洞，但造價較高。

2.5 鋼護筒跟進加固

采用鋼護筒跟進法：一面沖孔，一面接鋼護筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內。

1）鋼護筒的選擇：內護筒長度和內徑的確定：護筒長度L=h+H（h為超前鉆確定的溶洞高度，H為溶洞頂到地面加30cm的高度）；單層護筒內徑大于樁直徑10cm，多層護筒最內層護筒內徑大于樁直徑10cm，其外面一層護筒內徑大于內層護筒外徑10cm，并以此類推。鋼護筒孔徑要準確，連接順直，用卷揚機成型。鋼護筒要有一定的剛度，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒，并以此類推。

2）內護筒的沉放：當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍慢放輕提，沖錘不明顯受阻，說明頂部已成孔并且圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內護筒，用汽車吊（或樁機）把內護筒放入外護筒內沉至孔底，必要時用振動錘下沉。

用沖擊鉆成孔鋼護筒跟進法施工時，施工中應充分利用沖擊鉆的擴孔性能，使鋼護筒能順利下沉。鉆頭直徑大于鋼護筒外徑3-5cm，護筒到位后鉆頭改為滿足成孔要求的鉆頭直徑。

如果沖擊鉆在堅硬巖石中的擴孔系數較小，不能滿足鋼護筒下沉要求的，回填并加大鉆頭直徑二次沖孔，以保證鋼護筒順利下沉。為保證鋼護筒順利下滑，要求樁孔豎直，無歪斜、縮頸。

3）主要適用范圍及優勢：適用于特大溶洞(溶洞高度大于3m)、無填充溶洞、半填充溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時。

3 巖溶地層鉆孔樁施工時的注意事項

3.1 采用投入粘土塊、碎石片石等加大泥漿稠度，并使之擠入松散破碎土層、溶洞及其裂縫中，保持孔壁穩定；同時應及時向孔內補水，保持孔內水位高度，防止坍孔。

3.2 密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止異常情況發生。

3.3 當接近巖溶時主繩應采用較小松繩量，防止擊穿巖殼時卡鉆。

3.4 鉆孔過程中應及時抽渣，并對渣樣取樣分析，認真核對地質資料。當鉆至樁底高程時應及時聯系設計部門進行樁底地質確認。

3.5 清孔時采用抽渣吹風法。

3.6 下鋼筋籠時必須要保證垂直下籠，避免刮塌護壁特別是溶洞部分。

3.7 灌注水下混凝土時要適當加大導管的埋深，灌注混凝土時每灌注一車都應量一次混凝土面，因為在溶洞特別大的樁位混凝土要填充溶洞常常發生連續灌注而混凝土面沒有上升的現象，遇到這種現象時：一是要勤量混凝土面，二要每隔一段時間上下活動一下導管，避免因時間過長混凝土凝固導管拔不出而斷樁。

4 小結

巖溶地區鉆孔樁施工是一項難度很大的工程，施工現場的情況是千變萬化，不同的孔位溶洞發育情況不同，處理方法也應實事求是，隨著地質條件的變化而改變。

［1］鐵道部第二勘測設計院,編.巖溶工程地質[M].中國鐵道出版社,1984.

［2］客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南TZ 203-2008[M].中國鐵道出版社,2010.

［3］樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M].中國建筑工業出版社,1995.

［4］方小睿,沈典棟.溶洞區橋梁鉆孔灌注樁的施工[J].公路,2003(12).