沖孔灌注樁施工遇到溶洞的處理方法及其施工質量控制對策探析

藍垚錳

（廣西交通設計集團有限公司，南寧530029）

1 工程概況

廣西百色某項目屬于II 類場地，地基基礎等級為甲級，該項目總建筑面積為85 231.2m2，為地下1 層+地上30 層結構，地下室可以連接成一個整體，由5 棟建筑物構成。由于該地區為喀斯特地貌，地質條件復雜程度較高，前期地質勘察報告中確定巖溶不良地質存在復雜多變情況。根據前期地質勘察報告結果，本次施工采用沖孔灌注樁施工模式，沖孔灌注樁樁徑為1.2～1.8m，樁長為18～30m，數量為320 根。樁端持力層為較為完整石灰巖層，樁端阻力為7450kPa，部分樁端持力層阻力為4550kPa，沖孔灌注樁進入持力層深度在0.50m 以上。

2 施工工藝流程

2.1 施工準備

首先，在鉆機安裝階段，應盡可能增加鉆機觸地面積，進行枕木合理安放。并在樁基后側，利用纜繩，將鉆機張拉固定。同時，在鉆孔周邊預制溶洞位置鋼護筒設置的基礎上，為避免突發風險，可以增加一定數量的鋼護筒設置[1]。

其次，在前期施工材料、設備準備完畢之后，可以在鉆孔口周邊位置進行探測。即在施工前期根據樁位300cm 范圍內的管線分布情況，事先對重要管線、鄰近建筑物進行防護處理。同時在進入砂層前期，要儲備一定量的黏土和片石。具體黏土、片石儲備量可以根據本項目遇到的溶洞大小確定。在這個基礎上，對于地質資料中出現的溶洞樁基礎，可以適當增加泥漿制備量及稠度，以便避免施工階段出現的漏漿情況。

2.2 過程控制

對于一般溶洞，可以結合地質報告、場地周邊情況，準備回填材料及回填設備。其中回填材料主要為15.0MPa 強度、粒徑約為35cm 的花崗巖，黏土應為優質黏土，黏土與花崗巖比例為1/3；而在設備準備階段，可以準備1 臺專門的挖掘機，以便保證回填物料及時供給。

在樁基沖孔階段，可以根據泥漿比重，適當加入黏土（或者膨脹土），進行漿液制備。首先進行預注漿處理，調整注漿壓力約為0.15MPa，充分填充溶洞、裂隙，保證頂部順利返漿。

其次，對于高度小于100cm 的小型溶洞，可以采用輕錘慢打的方式，將溶洞頂擊穿。在溶洞頂擊穿之后，進行掃孔。在確定溶洞內進尺無卡頓后，依據輕壓鉆進的原則，每進尺一段進行一段回填，直至沖孔灌注樁樁底。若在鉆孔階段，孔內泥漿水位出現不正常下降，應立即進行片石、黏土回填，以避免孔洞坍塌；若在鉆孔階段出現泥漿面下降可以依據1/3 的比例，進行黏土、片石回填。同時利用樁錘作用，控制片石、黏土堆積邊角約45°，回填高度在溶洞頂板上部約100cm。

最后，對于高度為100～300cm 且為半填充、填充式溶洞，可以首先向其內部填充片石、注水泥漿、砂混合物。隨后利用小沖程，沖擊片石，并促使片石進入溶洞邊緣，形成嚴密的泥漿碎石外護壁。在水泥漿初步堵塞片石空隙24h 且水泥強度達到2.50MPa 后，可持續沖擊直至溶洞擊穿；而對于高度為100～300cm 且為空洞的溶洞，可以首先利用超前鉆孔的方式，向孔內進行混凝土干料（42.5#普通硅酸鹽水泥）灌注直至填滿溶洞。隨后在混凝土干料達到2.50MPa 后，進行沖孔施工。

此外，在溶洞高度超出300cm 且與其他溶洞距離較大時，可采用大小鋼護筒法處理方法。即選擇護筒內徑超出設計樁徑約18cm 的內護筒，若存在第2 層溶洞，則可以選擇外徑比上層內護筒內徑小約3.50cm 的內護筒。鋼護筒厚度為120cm，同時預先埋設外鋼護筒至覆蓋層頂面。在沖孔樁沖擊值溶洞頂部后，利用小沖錘持續沖擊。隨后利用100t 沉拔樁機作為輔助裝置，促使下沉內鋼護筒順利進入溶洞底部巖面。

2.3 移動設備

在前一根樁灌注完畢之后，施工方可以第一時間將沖孔灌注階段所產生垃圾、廢料清除出施工場地。隨后利用同樣的方法，進行下一個沖孔灌注樁的施工作業。

3 技術控制要點

3.1 測量定位技術要點

施工方應利用全站儀或者其他測量設備，對施工方案中定位樁的中心點進行再次探測，以保證遇到溶洞后樁位護筒孔徑、樁位中心點與設計要求相符。一般在具體施工階段，需要控制護筒超出原始地面位置50.0cm，護筒中心與樁位中心點偏差在5.0cm 以下。結合廣西百色市某項目地質資料，具體測量作用可以選擇超前鉆詳細勘測方式：（1）依據一樁一鉆的原則，進行鉆孔位置設置；（2）根據超前鉆勘探資料，對所遇到的溶洞進行合理劃分，逐步確定溶洞深度和高度；（3）與監理單位、設計單位合作，結合本項目實際情況及現有廣西巖溶地區樁基處理案例，綜合考慮施工質量、施工工期、施工安全、施工成本等因素，確定溶洞處理方案。

3.2 成孔技術要點

成孔技術控制是質量控制的要點。在具體施工階段，應恰當選擇鉆進技術參數，嚴格貫徹落實勤松繩、勤撈渣的原則。在沖孔開始階段，依據低錘密擊的原則，控制錘高約為60cm。在孔深達到護筒下方300cm 后增加錘行進沖程，并提高錘高至約180cm 處，隨后轉入正常運行狀態，開始連續沖擊。同時，為了避免沖孔階段出現泥漿泄露、孔洞坍塌情況，施工方在沖孔階段應定期測量泥漿密度。并結合土層情況，控制泥漿相對密度為1.25～1.50。在設計深度達到之前，可以每沖進150cm進行一次排渣，并定期補充泥漿。

3.3 混凝土灌注技術要點

在混凝土灌注階段，應嚴格依據混凝土強度，開展混凝土級配測試。并依據實驗結果，確定混凝土配合比，一般每盤混凝土攪拌時間應控制在1.0～2.0min，坍落度應為18.0～22.0cm。考慮到廣西百色市田陽縣某項目灌注期間極易遇到暗河，因此，可以采用水下灌注的方式。在灌注期間，控制混凝土導管管地與孔底位距離約為300～500cm，控制導管上升速度在2.0m/h 以上。

4 結語

綜上所述，廣西喀斯特地區工程施工困難較大，不僅無法對沖孔灌注樁進行逐根勘測，而且無法全面掌握每一根成樁階段遇到的特殊情況。因此，為了有效應對具體施工階段出現的特殊風險，施工方應結合前期勘測資料，預先制訂不同情況下巖溶地區的處理方案。選擇經驗豐富的操作人員，對鉆探過程進行全面觀察，保證作業地區地質巖溶問題的有效處理，控制沖孔灌注樁施工質量與施工進度一致。