巖溶區橋梁鉆孔灌注樁處理對策探討

王智全

(中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250000)

0 引 言

巖溶區橋梁鉆孔灌注樁處理對于保證巖溶區橋梁的施工質量有重要意義，因此本文對巖溶區橋梁鉆孔灌注樁處理對策進行探討，主要研究了三種方法，分別是回填法、護筒法、注漿法。

1 巖溶區橋梁鉆孔灌注樁溶洞判定特征

施工時，施工人員要對鉆孔的資料進行充分分析[1]。另外，上部鉆進應逐步改為小沖程，低頻鉆進[2]。

在洞口頂部受到破壞時，泥面急劇下降，是判斷洞口是否被破壞的主要特征。這時應提前做好泥漿泵的準備，用泥漿泵填充孔內，防止泥漿面脫落引起孔壁塌陷。

鉆進過程中，鉆機需要反復抬升沖擊器，需要在孔頂和孔厚范圍內緩慢地上下運動。碰撞器無明顯堵塞，說明頂部有孔，平滑垂直。利用擠石法等巖溶處理方法砌筑墻體時，應盡量擴大頂面的穿孔范圍。充填完畢，在這個部位打一個洞，以免沖頭卡住[3]。鉆孔方向如下圖1所示：

圖1 鉆孔方向

鉆完孔后，用繩索測量孔底高度，與孔高相結合，計算孔內空間高度，取剩余鉆頭樣品。應同時執行這些任務以減少完成這些任務所需的時間。

鉆孔過程應注意如下要點：

(1)鉆進后，易引起泥漿流失，泥漿面急劇下降，導致井壁塌陷，此類問題最為普遍；

(2)鉆透后造成巖溶塌陷、表層塌陷，此類問題多發生在洞穴較大、表土質量較差時；

(3)鉆完后，由于操作不當，導致卡或掉進洞里，此類問題在施工過程中經常遇到；

(4)所鉆的斜巖發生位移；

(5)混凝土在水下澆注時，止灰面在澆注一定高度后驟然下降，止灰面暴露于管底，導致樁斷；

(6)即使在鉆井過程中采取可靠措施防止洞穴入口塌陷，由于地下河洞穴的溶解性，即使加入大量的泥漿，泥漿仍保持地下水位，導致泥漿無法流動，也不能鉆渣孔和停止鉆井；

(7)即便可以形成洞，混凝土在水下澆筑時，當止灰面到達較大洞穴后，也會有大量混凝土流入洞中，且止灰面長期不能上升。長久以來，表面硬化，導致樁身破裂；

(8)鉆進時，鋼絲繩經常由于檢查不慎而折斷，導致鉆頭掉進井中。

2 溶洞處理

巖溶工程施工中，應先對外樁排樁，后對中樁排樁。長樁施工完畢后，要先鉆深孔、大孔、溶洞，并進行短樁施工。監理工程師的檢查報告和監理報告到現場的錄象邀請。工程建設過程中要和地質工程師共同分析數據。

處理過程如下圖2所示：

圖2 處理過程

2.1 回填法

回填法主要適用于已充填或半充填，高度小于2 m，深度小于1 m的溶洞。在洞穴或洞穴的頂部進行鉆孔，可能會在洞穴的內部發生泄漏，也可能以鉆孔的速度確認是否進入洞穴區域。鉆進時，應立即取出巖石(礫石)、粘土、水泥等填料，小沖程、緩慢施工，使填料擠入孔中，形成樁孔墻。灌注，擠壓3～4次，以保證氣壁穩定。回填時，若孔洞內有泥漿滲漏，應及時補漿，防止孔洞塌陷。回填現場分析如下圖3所示：

圖3 回填現場分析

回填法施工中，鉆機通過洞室頂時，鉆孔次數增加，沖程次數減少。專利技術通過洞頂進入洞壁區域，仔細觀察洞壁水位，立即用沖擊錘敲擊洞口，再用砂礫(片狀石)、碎石，水泥和粘土進行多次回填，直到水位不變，并將水槽填充。

2.2 注漿法

如果出現填塞或流沙溶洞，如空填或不滿意填塞或流沙溶洞，則用這種方法在鉆孔灌注樁施工之前，填塞或流沙溶洞在樁內形成水幕；增加土的承載力和剪切力，使填土或流沙溶洞發揮水幕作用，形成擋墻，防止坍塌。注漿方向如下圖4所示：

圖4 注漿方向

砂礫石等溶洞充填時，泥漿是滲透形成的致密砂礫土；稀土、壤土等溶洞充填時，用充填法將泥漿剖分為未充填或半充填的溶洞。是否允許注漿判斷如下圖5所示：

圖5 是否允許注漿判斷依據

使用中，化學漿料固化時間可達幾十秒，漿料在一定范圍內不會流失，并能控制泄漏，提高物料利用率。z可以使用水玻璃膠泥。

注漿布置：根據鉆孔柱圖確定最大注漿孔徑。若有連通的洞，只有最大的洞可以用灌漿加固。

按漿液擴散半徑在樁的四周設置4個灌漿孔，灌漿后在樁的四周形成防水帷幕。孔徑為80 mm，孔深應達到待加工孔的底部。

調節灌漿壓力：用灌漿泵對漿液進行灌漿。灌漿壓力應控制在0.5～1.0 MPa，用于漿液滲透固化(含碎石)。最低穿孔直徑為3.0 m，以保證足夠的粘結度，沿灌漿面緩慢抬升。升得不要太快。依據灌漿速度的不同，把貫入半徑控制在允許的范圍之內。

2.3 護筒跟進法

護筒跟進法用于全孔灌漿，灌漿體積小，且需反復進行。護筒跟進設備如下圖6所示：

圖6 護筒跟進設備

配合基樁施工，可形成流線作業，保證工期。

隨后的施工工藝為：預埋鋼套管→鉆孔→沉降輔助套管→振蕩套管→經溶洞鉆進→在溶洞頂部注漿→進入基巖。單孔僅需一層鋼制保護管，多層大孔需插入2～3層保護管。在第一層保護管安裝完畢后，保護管的底部用水下混凝土封堵，防止鉆孔時泥漿泄漏。耳肋焊在保護管底部的第二層外部，用以引導和防止傾斜。套長為孔底至層底的深度。若第一孔的頂板破碎，則應將第二層護盾降至第一孔底板上。采用振錘將鋼套固定到位，根據鋼套的大小，侵徹深度及地層情況，確定振動錘擊力。在15 m范圍內的一般土質，可用65 kw振動錘；在15 m范圍內，可用90 kw振動錘。在振動沉降時，應注意控制套管的垂直度，調整夾鉗的位置。

3 巖溶區橋梁鉆孔灌注樁處理注意事項

當樁身在土石邊界時，樁身偏硬偏軟；樁身在洞穴中時，樁身偏硬偏軟；樁體在洞穴中時可能會出現偏心。

糾偏措施：一般在吊錘后，以填孔為主，強度大于40 MPa，粒徑30 cm以上，最大不超過樁直徑的2/3。填充體的高度應該是斜巖最高點的50～100 cm。鉆孔。對因傾斜巖面、洞穴引起的傾斜孔，可反復進行填充校正，直至消除。

在跟進前后要選擇有資質的工程師進行地質勘察，分析地質情況，給出有效的地質判斷方案。

改變鉆頭的形狀。原十字形鉆頭焊接成環形，與十字形鉆頭連接，減速，每次鉆一個孔，每次鉆一個圈。嚴禁在卡鉆過程中強行抬起鉆頭。若由于強行提升而使鉆頭掉落，應先確定鉆頭位置及卡鉆原因。采用緩慢旋轉試驗的方法，搖動繩索或鉆頭，松開鉆頭，然后提起鉆頭。

鉆進時，要經常檢查鉆具、鋼絲繩、鉆頭直徑是否磨損。磨耗過大應及時更換。

鉆井施工中采用小沖程，一般宜保持2～3 m的沖程。

因此處理時，要使用合適的打撈工具如打撈鉤、沖擊機等打撈錘子，如打撈不到，可向設計單位提出樁基改造方案。

鉆進時，分析判斷溶洞結構狀態，計算首次混凝土澆筑量(增加計算量20%)，確保地面安全。建設過程中，通過測量混凝土表面升降速度，判斷具體損失大小，保持混凝土的埋深為4 m以上，同時加大混凝土澆筑。為了防止混凝土擠壓孔壁而引起樁裂，在漏水處澆注混凝土以增加管子的埋深，管子的埋深應大于4 m。

澆筑前必須要對設備的狀態進行檢查和分析，并保持現場交接會議，使施工人員達成一致意見，分工十分明確，流程緊密相連，確保混凝土澆筑的連續性。

4 結束語

本文提出回填法、注漿法、護筒跟進法三種巖溶區橋梁鉆孔灌注樁處理方法，通過分析發現三種方法均能有效解決灌注樁問題，并總結出了灌注樁處理中需要注意的事項，以求為施工質量的提升提供參考。