高偉奇

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責任公司， 北京 100855）

0 引 言

巖溶是石灰?guī)r長期受地下水溶蝕而形成的空洞，其大小、形狀各不相同。我國是個巖溶廣泛分布的國家，在我國中、南部地區(qū)，有數(shù)不勝數(shù)的巖溶景區(qū)，其形狀千姿百態(tài)、山峰陡峭秀麗和景觀奇異，吸引了大量中外游客。然而當橋梁樁基礎(chǔ)遇到巖溶地質(zhì)時，巖溶的隱蔽性、多樣性和無規(guī)則性給工程施工帶來了極大的困難，是工程施工中較為多見的不良地質(zhì)。筆者結(jié)合湖南省懷通高速公路江市特大橋的溶洞樁基施工，總結(jié)了該方面的經(jīng)驗，為從事類似的施工提供參考。

1 工程情況

江市特大橋位于包茂國家高速公路湖南省懷化至通道高速公路第 06 標內(nèi)，起點 K34+703.5，終點 K37+320.5，全長 2 617 m。本橋基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其直徑為：φ1.2 m、φ1.5 m、φ1.8 m 以及φ2.0 m，共計 670 根樁基；樁長多分布在 25 m～35 m，最大樁長為 50 m；均為嵌巖樁基礎(chǔ)，混凝土為水下 C25 混凝土。

橋位分布在粉質(zhì)黏土，沙礫層，強風化巖，中、弱地質(zhì)帶上。區(qū)內(nèi)河、渠、塘、湖縱橫交錯，水域密集，地表水系發(fā)達，地下水位較高。該地區(qū)破碎帶和溶巖地質(zhì)發(fā)育成熟，單體溶洞洞高 0.4 m～2.5 m 不等；且存在“糖葫蘆”狀的多層溶洞，最多 5 層，總深度達 5 m。溶洞多為半充填狀，個別溶洞內(nèi)無充填，充填物為軟-流塑狀黏性土及少量灰?guī)r碎塊。

2 監(jiān)理在施工方案中的建議權(quán)

2.1 鉆機選擇的建議權(quán)

監(jiān)理工程師應(yīng)了解地質(zhì)資料并結(jié)合現(xiàn)場實際情況對鉆機選擇提出指導性建議。目前在國內(nèi)進行嵌巖樁基成孔施工主要有人工挖孔、回旋鉆機成孔和沖擊鉆機成孔三種：人工挖孔適用無水或少量地下水地區(qū)；回旋鉆機適用土層地質(zhì)，不適用巖石地質(zhì)鉆孔；沖擊鉆機則適用各類地區(qū)及各類地質(zhì)條件。

通過對地質(zhì)資料的分析，發(fā)現(xiàn)絕大部分樁位處存在溶洞和裂隙，溶洞及基巖破碎帶，而且局部存在多層溶洞，嵌巖深度較大，故本工程采用沖擊鉆機施工。

2.2 施工方案選擇的建議權(quán)

監(jiān)理工程師是指導施工，而不是指揮施工，所以必須要做好對各種施工情況的全面分析，進行對比，最好的方法就是補充勘察，以事實說話。

根據(jù)逐樁補勘地質(zhì)資料和對地質(zhì)情況的分析，在假定施工方案的前提下進行優(yōu)缺點比較，從質(zhì)量控制、進度管理、投資效益、安全風險等方面進行綜合分析(見表 1)。監(jiān)理工程師應(yīng)切記分析是為了選擇當時合適方案，而不是否決方案，任何方案都有其優(yōu)缺點，即使暫時不是最合適的方案，但是遇到特殊情況也可以做為備選，或者作為應(yīng)急預(yù)案處理。

表1 各類施工方案比較

經(jīng)詳細對比，監(jiān)理分析如下。

①針對地下水豐富、無充填和半充填溶洞較多，假定方案一工藝復(fù)雜、造價高，且本工程地下水豐富，故不采用。

②假定方案二的適應(yīng)性較強，且造價低，工程所在地有豐富的片石和黏土資源，因此本工程選用方案二施工。

③假定方案三適用各種情況但其工程造價過高，因此作為“糖葫蘆”狀的多層溶洞施工的應(yīng)急方案。

3 鉆孔施工過程監(jiān)理需要掌握的內(nèi)容

3.1 監(jiān)理工程師必須掌握溶洞類型及判別

根據(jù)江市特大橋地質(zhì)資料進行分析，將溶洞按發(fā)育程度分為三類：輕微溶蝕、一般溶洞、無填充物溶洞。其判定方法如表 2。

表2 溶洞類型及判別方法

3.2 監(jiān)理工程師要熟知溶洞處理方法

施工前，監(jiān)理工程師應(yīng)根據(jù)鉆探所得地質(zhì)資料，預(yù)先判別溶洞類別，熟悉掌握以下 3 種方法的監(jiān)理程序和控制要點。

3.2.1 回填片石、黏土法的監(jiān)理控制

對于輕微溶蝕和一般溶洞，監(jiān)理工程師在鉆進至近溶洞頂 1 m～2 m 時，采用 50 cm 短進尺，指定專人觀察，判定是否進入溶洞區(qū)。

在進入溶蝕地段后，迅速督促施工單位采用黏土+片石回填，并及時補漿?；靥钣闷笮∫刂圃?15 cm～30 cm之間，回填用黏土含砂量要小于 5%，回填時片石和黏土含量為 6：4。

鉆進采用低錘輕擊，監(jiān)理工程師應(yīng)要求施工單位每進尺0.5 m～1 m 回填一次，反復(fù)沖擊回填時，成孔，直至穿過溶洞。

鉆進過程中采用優(yōu)質(zhì)泥漿，加大泥漿的懸浮能力。如孔底標高超過溶洞底標高后仍有泥漿泄漏等溶洞未能完全封閉現(xiàn)象時，應(yīng)督促施工單位立即進行回填片石+黏土，必要時可摻入適量的水泥；若孔內(nèi)泥漿水頭正常，即可繼續(xù)鉆進成孔。

3.2.2 回填素混凝土法的監(jiān)理控制

對采用回填片石、黏土處理后鉆孔仍然漏漿溶洞處孔壁薄弱的，應(yīng)督促施工單位立即采用不低于 C20 混凝土加片石(等量)進行回填，利用鉆頭低沖程沖擊，使混凝土充分擠入孔壁(為防止裹鉆，每投 3～5 袋攪動一次)，直至填至溶洞頂以上 1 m～2 m，然后用黏土填滿鉆孔，靜止 10 d～15 d 后，重新進行鉆孔施工。

3.2.3 全護筒跟進法的監(jiān)理控制

在本橋施工過程中，遇到最大 5 層的“糖葫蘆”狀溶洞，且洞內(nèi)充填物少、兩洞間的間隔厚度小(最小 0.5 m 左右)，此時應(yīng)要求施工單位必須采用全護筒跟進法施工。

根據(jù)溶洞埋置深度選擇鋼護筒壁厚，一般選擇 δ=10 mm鋼板，底節(jié) 1.5 m 護筒選擇壁厚 δ1.5=16 mm 鋼板制作。鋼護筒焊接時，以內(nèi)壁對齊焊接。

沖擊錘頭直徑與鋼護筒直徑選擇：

沖擊錘頭直徑 φ=φ0+2δ1.5-40 mm。

鋼護筒內(nèi)徑 φ1=φ0+20 mm。

鋼護筒長度 L=L1+1m。

其中 φ0為設(shè)計鉆孔樁直徑；δ 為鋼護筒壁厚；L1為孔頂標高至最下層溶洞底標高差。

監(jiān)理工程師應(yīng)在入巖后，要求施工單位開始第一次跟進鋼護筒，鋼護筒下沉采用自重輔以振動錘，下沉過程中監(jiān)理工程師應(yīng)嚴格控制鋼護筒垂直度。在巖層中鉆進時，鋼護筒每 1 m 跟進一次；并對鉆頭進行補焊，以確保成孔直徑。

在穿越溶洞過程中，監(jiān)理工程師應(yīng)督促施工單位及時向孔內(nèi)回填片石，片石強度要求不低于溶洞巖層的本身強度，同時嚴格控制沖程，防止鋼護筒受擠壓變形。鋼護筒達到最后一層溶洞底下 1 m 后，即更換正常直徑的錘頭進行鉆進，直至終孔。

3.3 監(jiān)理工程師全過程控制還應(yīng)注意的事項

監(jiān)理工程師在監(jiān)理溶洞處理過程中，還應(yīng)注意以下幾點。

(1)進行混凝土填充施工時，必須待混凝土凝固后才能進行重新鉆孔，一般等待時間為 10 d～15 d。

(2)嚴格控制泥漿質(zhì)量，確保泥漿的高黏度、高懸浮能力。

(3)采用全護筒跟進法施工時，嚴格控制樁孔垂直度，并加強對鉆孔直徑的檢查，以確保鋼護筒順利下放。

(4)接近巖溶地段，在沖擊鉆錘頭擊穿溶洞頂板時，要采用低錘輕擊，此時提升鉆頭時要控制提升速度，出現(xiàn)卡鉆后不可強行用力提升，應(yīng)慢慢上下活動錘頭，待松動后再緩緩提出。

4 監(jiān)理工程師在灌注混凝土時的監(jiān)理控制

鉆孔達到設(shè)計圖紙規(guī)定深度，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，應(yīng)要求施工單位迅速清孔，并安裝鋼筋籠及時灌注混凝土。清孔時要采用優(yōu)質(zhì)泥漿轉(zhuǎn)換法進行清孔，不得用清水代替泥漿進行轉(zhuǎn)換清孔。

混凝土采用導管法進行，監(jiān)理工程師應(yīng)嚴格控制導管埋深，在整個灌注過程中，導管在混凝土中埋深 4 m～6 m。灌注過程中監(jiān)理工程師應(yīng)常用測深錘(測繩)探測孔內(nèi)混凝土面位置并及時調(diào)整導管埋深。整個監(jiān)理過程，從鉆孔至混凝土灌注完畢確保連續(xù)。并要求施工單位對機械、人員、材料等方面統(tǒng)籌安排，以最短的時間完成每一道工序，以防坍孔、堵管等問題的出現(xiàn)。

5 結(jié) 語

本文結(jié)合江市特大橋鉆孔樁施工的具體情況，針對不同的巖溶發(fā)育，總結(jié)出以下幾點作為監(jiān)理工程師指導施工單位的建議。

(1)對于輕微溶蝕和全充填溶洞采用回填片石、黏土法施工，能夠有效地控制樁孔護壁強度和完整性，能夠滿足鉆孔樁灌注要求，經(jīng)濟合理。

(2)對體積較大、形狀復(fù)雜的溶洞，采用預(yù)先回填混凝土，然后進行鉆孔施工，該方案經(jīng)濟，處理效果好，適應(yīng)性強。

(3)對于無充填的多層溶洞，采用全護筒跟進，輔以回填片石、黏土和注漿的鉆孔樁施工方案，不僅可防止孔壁滲透、坍塌、漏漿等嚴重的問題，且可有效控制水下混凝土灌注時凈漿的流失。

巖溶地區(qū)簡單的回填片石、黏土、水泥等處理方案進行鉆孔樁施工是一種經(jīng)濟、簡單的解決措施。但對超長超大的單層溶洞、多層溶洞以及嚴重涌水、嚴重塌方的溶洞采用全護筒防護更為有效。只有對不同的地質(zhì)情況采取對癥的預(yù)防、準備技術(shù)措施，才能安全、經(jīng)濟、有效完成樁基礎(chǔ)施工。本工程 99% 以上的樁基采用簡單的回填法施工，快速完成鉆孔樁施工任務(wù)，經(jīng)動測和鉆芯取樣，Ⅰ類樁 98%；相對采用預(yù)注漿法和全護筒跟法分別節(jié)約經(jīng)濟成本 10% 和 35%。工程實施達到滿意的安全、質(zhì)量、進度、經(jīng)濟效果。為以后溶洞地區(qū)樁基礎(chǔ)施工提供參考。

[1] GB/T 50319-2013，建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范[S].

[2] JTJ041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]羅騏先，王五平. 樁基工程檢測手冊-第三版[M].北京：人民交通出版社，2010.

[4]高曉玲.巖溶區(qū)段大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J]：鐵道建筑技術(shù)，2010(1)，

[5]顏建平.巖溶地區(qū)樁基施工淺析[J].巖土工程界.2009(4)，