巖溶地區超大直徑樁基施工概述

黃業勤

摘 要 巖溶地區超大直徑樁基的施工難度大，施工時間長，本文結合工程實例和現場經驗，針對超大直徑樁基施工的方法和出現的問題處理措施進行分析，為同類型樁基的施工提供借鑒。

關鍵詞 巖溶地區;超大直徑樁基;沖擊鉆成孔;問題處理

1工程概況

資江三橋位于湖南省新化縣境內，為平原丘陵地貌。橋長808米，寬18.5米，橋型為10*30mT梁+（50+80+80+50）連續梁+8*30mT梁，基礎均為鉆孔灌注樁。主跨11#、12#、13#樁基為排架樁設計，位于河道中，均采用超大直徑，達到3.5m，鉆孔樁長度為22.5m。根據設計地勘資料顯示，48個橋勘孔中有11孔揭露溶蝕洞隙發育，為確保質量，對全橋樁基進行逐樁探明溶洞分布情況。本例以13-2#樁基為例，對在施工過程中出現的主要問題及處理措施進行分析[1]。

2鉆孔大直徑樁巖溶區鉆進處理

根據13-2#樁基單樁探溶報告顯示，覆蓋層厚度薄，且自河床頂以下8m處，均存在巖溶發育。

成孔機具的選擇：因覆蓋層厚度薄，施工平臺搭設難度較大，且全橋總共有6根超大直徑樁基，采用大型回旋鉆機的費用較高，本項目施工采用沖擊鉆成孔，采用氣舉反循環清孔，既可以同步進行施工，加快工程進度，同時降低工程成本。樁基成孔采用直徑3.0m的5爪錘頭，在爪頭處加焊，滿足成孔直徑達到設計要求錘頭重量達到13.5T。

在施工過程中，因溶洞存在和樁徑過大，多次出現沖擊錘傾斜現象，無法正常鉆進。對沖擊錘出現的傾斜等情況，根據現場實際情況，采取了針對措施，主要采用的處理方法有：

2.1 一般溶洞的處理

對照補勘地質報告，當鉆至溶洞頂板1m左右時，減小沖程，控制在1～1.5m，通過短沖程、快頻率沖擊的方法逐漸擊穿溶洞，溶洞一旦擊穿，護筒內水頭迅速下降。這時立即向孔內補充泥漿，同時提鉆至孔口，并向孔內拋填片石、粘土，填充溶洞，當護筒內水頭穩定后，用測繩測量回填厚度，應使回填頂面高于溶洞頂1m，反復沖填，使在溶洞范圍形成護壁后，再繼續施工。每出現溶洞處，均按補勘資料及現場情況，拋填片石和粘土，一般按1：1的比例進行反復沖鉆，以兩次為宜。對溶洞高度大于1m的，增加溶洞處拋填次數，以確保溶洞填充密實。

2.2 低淺溶洞的處理

在溶洞較淺，但占比較大時，回填片石不能夠形成有效平面，容易出現沖擊錘傾斜，不能夠正常鉆進。針對此種情況，采用清孔后，灌注水下混凝土，混凝土強度不低于C30。灌注混凝土頂面高度比孔底巖層最高處高20～50cm，待強度達到80%后，再用小沖程鉆進。

2.3 孔壁傾斜的處理

因樁徑為3.5m，沖擊錘爪頭面積占比較小，回填混凝土強度比巖體強度低時，進行反復沖填后，沖擊錘傾斜鉆進，形成孔壁傾斜，樁基成孔豎直度不能夠滿足規范要求。采用了直徑1.0m的小直徑錘進行削補，沿樁身內切圓多點鉆進，形成整體成孔。

2.4 梅花樁的處理

因樁基直徑大，沖擊錘自重也大，鉆進過程中沖擊錘自轉緩慢，在溶洞區域內鉆進時，出現梅花樁。主要表現為在近孔壁處，部分巖層未削除，侵入孔徑內。在鉆進過程中，需要每鉆進1m左右，必須在沖擊錘頭焊接鋼筋，連接錘頭5個爪頭，形成圓周，進行成孔直徑的檢測[2]。

3大直徑樁孔底壓漿處理

本橋主墩13-2#樁基采用的直徑為3.5m，采用氣舉反循環清孔，清孔后泥漿相對密度嚴格控制在1.01～1.05之間，反復進行清孔。成樁后，經檢測單位進行超聲波檢測，在樁底兩相鄰檢測管之間存在波速、波幅小于臨界值。經分析如下：①樁基混凝土灌注過程正常，首盤混凝土埋管深度滿足要求。②在灌注過程中，混凝土頂面高度與灌注混凝土成正比，在穿過溶洞發育層時，沒有出現大的異常，說明溶洞處護壁穩固。③樁基直徑達到3.5m，在孔壁附件可能存在泥沙沉淀情況。④混凝土灌注時，首盤混凝土在導管底部擴散，也存在不能夠將孔底近孔壁處泥沙反推至孔頂，致使在孔底近孔壁處存在泥沙夾層。

樁底夾層的處理方案：經綜合分析后，在樁底通過高壓泵清洗，將泥沙等軟弱夾層全部沖刷出，回充水泥漿，固結后在樁底與樁體形成整體。充分體現了孔底壓漿設備簡單，處理費用低的優勢。決定采取孔底壓漿進行處理。在成樁直徑3.0m圓處5等分，采用地質鉆機鉆進成孔，成孔直徑為75mm，深度超過孔底20cm。在鉆進過程中，需要經常檢測鉆孔的豎直度。采用ZX-6水泥注漿泵進行孔底清洗，壓力達到3MPa，孔道清洗通暢后，逐孔封堵，直至無泥沙冒出。

壓漿漿液采用壓漿劑配置，強度達到M50，當各孔均流濃漿時，逐孔封閉完成壓漿。經處理后，重新進行超聲波檢測，各檢測值滿足要求。

4結束語

（1）在巖溶發育地域超大直徑樁基在成孔鉆進時，因巖溶發育，鉆進施工難度大，在溶洞位置需要反復沖填，確保溶洞處護壁密實。

（2）鉆進過程中出現沖擊錘傾斜情況，必須馬上停機，檢查機具和樁基成孔情況，進行回填片石處置。同時加大對現場孔徑的檢測頻率，避免出現梅花孔。

（3）超大直徑樁基的清孔質量要嚴格控制，因孔底面積大，孔壁附近沉渣不能夠全部清除，應優先采用埋置壓漿管。成樁后及時清洗預埋壓漿管，在樁基混凝土齡期達到7天后可進行壓漿，以確保樁底質量。

（4）超大直徑樁基的鉆孔機具選擇受作業平臺以及樁基長度總數的影響，施工時不會選擇正反循環回旋鉆機進行施工，導致在鉆孔過程中沖擊錘傾斜頻繁出現，單樁施工時間長，基本均在6個月以上。建議在同類型橋梁中樁基，設計時采用小直徑群樁。

參考文獻

[1] 楊文淵，徐犇.灌注樁施工故障處理[M].北京：橋梁施工工程師手冊（第2版）（精），2003：139-140.

[2] 史佩棟.深基礎工程特殊技術問題[M].北京：人民交通出版社，2004：349-351.