淺析巖溶樁基施工問題及處理方法

孫彥超

（中鐵十一局集團第一工程有限公司， 湖北 襄陽 441000）

1 巖溶地質的形成

巖溶地質主要在石灰?guī)r地區(qū)形成，石灰?guī)r在遇到水和二氧化碳時會發(fā)生化學反應生成碳酸氫鈣，而碳酸氫鈣可溶于水，于是完整的石灰?guī)r就會被溶解，如此反復作用，形成越來越大的孔洞。

當巖石存在孔隙和裂隙時，為地層中的下滲提供了良好的渠道。巖石的孔洞越多、裂隙越大，巖石的透水性就越強，巖溶作用越顯著，如此形成一個惡性的循環(huán)系統(tǒng)。因此在巖溶地區(qū)溶洞會越來越多，形成的孔洞會越來越大。根據溶洞內是否有填充物，溶洞主要分為充填和無充填兩種。

2 巖溶地質樁基施工經常出現的問題

由于巖溶地質區(qū)復雜多變的地質環(huán)境和地質特點，樁基施工過程中易出現孔壁坍塌、泥漿漏失等現象，甚至可能導致場地失穩(wěn)，進而引起地表塌陷。巖溶地區(qū)樁基施工難度大、不確定因素多，在施工過程中容易發(fā)生以下風險問題：

（1） 漏漿。漏漿是巖溶樁基施工過程中最常發(fā)生的問題，是指孔內泥漿突然大量漏失，主要原因是在沖擊鉆施工過程中，鉆透沒有填充的溶洞，泥漿順著鉆透的孔洞進入溶洞內，造成孔內的泥漿突然大量減少，現場不得不填充溶洞，重新造漿，還有發(fā)生塌孔的危險，從而對樁基施工產生較大的影響。

（2） 塌孔。漏漿事故發(fā)生后，溶洞內部的孔壁將會逐漸喪失泥漿的壓力支撐作用，而溶洞本身的穩(wěn)定能力不夠，于是孔壁會發(fā)生坍塌事故而形成塌孔。當然塌孔的原因也可能是泥漿的性能不符合要求、鉆進過程中碰撞孔壁、中間停鉆時間過長等原因。

（3） 埋鉆。漏漿事故發(fā)生時，如果鉆錘不能馬上或者未來得及從地下提出來，而塌孔又隨之產生，就會造成鉆錘埋在地下難以取出來的結果。

（4） 卡鉆?？ㄣ@發(fā)生的主要原因是鉆進時由于鉆頭打破溶洞頂板，鉆頭進入容腔內，造成鉆頭無法上提，另一個原因是在鉆進過程中施工到較疏松的地質層或者有填充的溶洞處的時候，由于沖擊過程中隊相鄰地層的擾動，造成碎石或者溶洞內的填充物塌落，掩埋鉆頭，從而造成卡鉆現象的發(fā)生。無論是哪種情形都會影響施工進度，對施工造成較大的影響。

（5） 灌注混凝土漏失。樁基鉆進施工過程中，大多采用泥漿防護，在鉆進過程中形成泥漿護壁，維持孔壁的穩(wěn)定性，防止在鉆進過程中水分的流失，同時也降低了鉆頭的溫度。但是由于泥漿的密度相對于混凝土較低，所以對孔壁產生的壓力較小，在灌樁過程中，由于混凝土下落產生的壓力再加上混凝土自身對周圍孔壁產生的壓力，有可能使在鉆進過程中由于壓力較小而沒有破裂的溶洞孔壁在此時造成破裂，從而造成灌注混凝土漏失。

（6） 擴徑與縮頸。在巖溶地質地區(qū)，伴隨著溶洞的發(fā)育就是地質的疏松，并且多孤石、泥加石，由于這種特殊的地質情況，在鉆進過程中很容易出現擴徑與縮頸現象，尤其是擴徑現象更為常見。擴徑簡單地說就是實際鉆孔的孔徑大于設計鉆孔孔徑，造成該現象的主要原因是由于地質松散，加上鉆進過程中對附近地層的擾動，造成片石和粘土脫落，使該處孔壁直徑大于設計的孔徑，雖然擴徑對樁基的質量及設計所需的承載力沒有影響，甚至有可能大于設計所需的承載力，但是其造成混凝土的超耗過大，從而造成了企業(yè)經濟效益的流失，另外也容易在隊伍結算過程中產生由于責任界定不清造成扯皮拉筋的現象?？s頸是由于松散地層向內擠壓造成實際孔徑小于設計孔徑，此時可能出現樁徑不符合設計要求，地基承載力達不到設計要求的現象發(fā)生。

（7） 偏孔與斜樁。在巖溶發(fā)育地區(qū)不僅會存在松散，孔洞等地質現象，還會存在斜巖、孤石等地質現象。當施工過程遇到斜巖、孤石時，由于鉆頭受力不均勻，鉆具會沿著巖石斜面或者地質相對松軟處歪斜，使錘頭中心偏離鉆孔正中心，進而使實際樁孔的垂直度偏離設計樁孔的垂直度，造成鋼筋籠隨著樁孔發(fā)生傾斜（或者根本無法下鋼筋籠），灌注的混凝土也隨著樁孔發(fā)生傾斜，最終的結果是影響樁身質量，甚至造成廢樁。

3 巖溶樁基施工要點

（1） 由于巖溶地區(qū)樁基實際施工過程中情況復雜多面，為了應對各種突發(fā)情況，要求巖溶樁基施工前，首先要對橋區(qū)進行地質鉆探，并根據地質鉆探資料進行全面分析，掌握樁基所在地區(qū)的地質情況，比如溶洞的深度、大小、樁基是否穿過溶洞等情況，提前做好應對措施，防止由于準備工作不足，造成實際施工過程出現手忙腳亂的現象發(fā)生。

（2） 在巖溶樁基施工過程中要根據現場實際的地質情況提前做好應對措施，隨時調整施工節(jié)奏，比如在遇見溶洞時，鉆機鉆進速度應減慢，降低鉆頭提拉的高度，防止卡鉆現象的發(fā)生。當遇見斜巖、孤石時放慢施工節(jié)奏，防止偏空現象的發(fā)生。當遇到較完整的巖石時可加快施工節(jié)奏，提高鉆頭高度。

（3） 在施工前制定出如塌孔、漏漿等情況的處理方法，備足處理所需的材料，常見的設備和材料有片石、粘土、水泥、泥漿泵、挖機等。

（4） 巖溶樁基施工前，準備的泥漿池容量應大于200m3，以便漏漿時及時補充泥漿，防止塌孔。

4 巖溶樁基施工處理辦法

4.1 回填處理

（1） 粘土回填：適用于小型溶洞（小于1m） 或有填充物溶洞漏漿時處理，采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時，根據漏漿的速度判斷溶洞的大小，根據漏漿穩(wěn)定后的泥漿液面確定溶洞的頂面位置，及時補充泥漿防止出現塌孔，處理時反復投入粘土，并減小鉆機的沖程（控制在1m以下） 利用鉆頭沖擊將粘土擠入溶洞和巖溶裂隙中，根據處理的實際情況，必要時還可摻入水泥、以增大孔壁的自穩(wěn)能力。

（2） 粘土+片石回填：適用于小型溶洞（1～3m） 處理，采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時，確定溶洞的尺寸和位置，反復投入粘土和片石，控制粘土和片石的參入比例，回填過程中減少片石回填量的同時加大粘土的用量，也可加入水泥，增大孔壁的自穩(wěn)能力。片石、粘土和水泥需分層加入，回填高度為高于溶洞頂板2m 處；回填片石加粘土還可以處理片偏孔，發(fā)現偏孔應及時向孔內拋填片石，回填高度2.0m，不斷反復回填片石同時減小鉆機沖程（控制在0.6m～0.8m 為宜），回填片石的強度應大于孔內斜巖本身的強度，通過不斷的反復沖擊達到處理偏孔的目的。

4.2 注漿處理

采用此種方法處理巖溶樁基，主要的依據是施工前的地質勘探資料，通過地質勘探資料對樁基要穿過溶洞的樁基進行注漿處理的方法，這種方法目前較為有效。該項方法應在樁基施工前提前進行，首先根據地質鉆探資料，找出需要進行注漿處理的樁位，然后進行鉆孔、注漿，其實鉆孔注漿的過程也是對地質情況更加詳細的鉆探過程，有助于了解樁位處的地質情況，為后續(xù)的樁基施工提供更多的依據。施工時，注意漿液中要加入一定量的水玻璃以提高漿液粘結能力，其次為了防止?jié){液流失過遠造成材料的浪費，可采用間斷式的注漿方法，使先注入的漿液充分與碎石或粘土初步達到粘結后在注漿，防止?jié){液流失過遠，造成漿液的浪費。

4.3 鋼護筒跟進處理

適用于大型溶洞（大于5m 且無充填或層間距較大的溶洞）、多層溶洞處理。3～5m 的溶洞或多層間距較小的溶洞，先正常施工，當鉆穿溶洞漏漿時，反復投入粘土、片石或素混凝土進行處理，當處理次數到5 次以上仍漏漿或塌孔時，這時就要考慮鋼護筒跟進法進行施工，先進行擴孔處理，再用振動錘將鋼護筒振動下沉至溶洞底部。

在實際施工過程中，回填處理、注漿處理、鋼護筒跟進可以同時組合交叉使用，以使巖溶樁基處理效果最佳。在回填片石時，需邊回填邊壓實，每回填1m 進行壓實，使回填料充分擠入溶腔內，形成穩(wěn)固的護壁，可有效減少混凝土超方，避免出現卡錘等情況。對于巖溶樁基回填粘土、片石和水泥處理時，水泥必須整袋進行投放，提高泥漿密度和粘度，水泥與泥漿混合填充漏漿縫，水泥與泥漿混合凝結，可以有效堵塞漏漿縫，形成堅固的護壁，防止塌孔。等到漏漿停止后需再次進行施工，鉆進至漏漿部位的時間要控制在水泥終凝之前，防止由于水泥終凝造成強度增大，給鉆進增加難度，然后暫停5～9h，這樣反復操作直到沖擊過程中新形成的水泥粘土漿把漏漿的地方有效堵死，不再漏漿為止。

5 結語

綜上所述，在巖溶地區(qū)進行鉆孔樁基施工操作時，施工前要做好充分的準備，嚴格按照要求進行施工，遇到問題及時分析原因，采取行之有效的措施，爭取在保證樁基施工質量的前提下，提高施工進度，減少施工成本。