胡鵬飛

摘 要：巖溶地質(zhì)在我國有著廣泛的區(qū)域分布，研究巖溶地質(zhì)條件下施工問題有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要通過介紹廣東省韶關(guān)市廣樂高速韶關(guān)段武江上水中超厚中密卵石及溶洞層樁基成孔技術(shù)的研究，并在實(shí)踐中提出了“三個(gè)八”施工工藝，有效地解決了樁基成孔難的問題。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū) “三個(gè)八”施工工藝 樁基成孔

1.項(xiàng)目概述

武江大橋位于韶關(guān)境內(nèi)武江上，據(jù)現(xiàn)場考察，由于當(dāng)?shù)厝嗽诤哟膊缮白鳂I(yè)，河道中央設(shè)計(jì)時(shí)原為沙洲，現(xiàn)為砂場，且采砂預(yù)棄卵石于河床上，形同土堰。

武江大橋水中樁基施工受溶洞、卵石層、裂隙發(fā)的影響較大，而且沖孔樁鉆進(jìn)過程中，遇到溶洞、裂隙發(fā)育的位置時(shí)，泥漿會(huì)向溶洞或裂隙處泄漏，泥漿泄漏迅速來不及補(bǔ)給，造成泥漿水頭下降，破壞孔內(nèi)外水壓平衡，從而導(dǎo)致卵石層漏漿、坍孔、埋鉆、掉鉆，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致水上鋼平臺(tái)塌陷、鉆機(jī)傾覆，嚴(yán)重威脅施工人員安全。因此，如何確定武江大橋水中樁基施工工藝是武江大橋樁基施工的一個(gè)難點(diǎn)，也是確保水上作業(yè)平臺(tái)人員安全的一個(gè)重點(diǎn)。

2.沖擊成孔過程中事故分析

武江大橋水中卵石溶洞樁基溶洞形式多樣：串珠溶洞，填充、半填充溶洞、無填充均有，最大溶洞達(dá)9.2m。如何防止漏漿和保證溶洞不坍塌是水中超厚卵石溶洞樁基成孔的關(guān)鍵，其一般出現(xiàn)的問題有：

（1）孔內(nèi)泥漿水位突然下降，導(dǎo)致互通下沉或偏位；（2）沖進(jìn)時(shí)鉆頭懸空、偏錘，可出現(xiàn)掉鉆、卡鉆；（3）溶洞坍塌，可出現(xiàn)擴(kuò)孔、埋鉆；（4）清孔困難，出現(xiàn)清孔過程中塌孔。

其可根據(jù)孔內(nèi)水頭的變化判斷溶洞的類別，并根據(jù)不同的類別進(jìn)行不同方式的處理：

（1）孔內(nèi)水頭突然下降，且泥漿稠度和相對(duì)密度不斷變小，補(bǔ)充大量泥漿仍出現(xiàn)下降，這時(shí)可判斷該鉆進(jìn)區(qū)域可能為較大溶洞或是連通式溶洞；

（2）孔內(nèi)水頭下降迅速，泥漿稠度不變化或變化較小，向護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充泥漿可以維持水頭，這時(shí)可判斷該鉆進(jìn)區(qū)域可能為半填充溶洞或溶洞較?。?/p>

（3）進(jìn)尺突然加快，孔內(nèi)水位無明顯的變化，有時(shí)候提錘而錘自動(dòng)下沉，這時(shí)可判斷該鉆進(jìn)區(qū)域可能為全填充溶洞；

（4）孔內(nèi)水位無明顯變化，但在沖進(jìn)過程中出現(xiàn)偏錘，這時(shí)我們判斷該鉆進(jìn)區(qū)域可能進(jìn)入了巖溶范圍，鉆錘可能在溶洞的側(cè)壁或頂部。

對(duì)于大型、串珠式溶洞樁基采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法、改進(jìn)樁基施工工藝；由于大型、串珠式溶洞采用拋黃泥片石回填在成本和效率上都是非常高的，采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)，鋼護(hù)筒全程穿過溶洞，改進(jìn)施工工藝，能很好的防止出現(xiàn)漏漿情況；

對(duì)于半填充、無填充溶洞較小的樁基采用拋填粘土、片石（粘稠劑）方法進(jìn)行施工，當(dāng)回填片石黃泥效果不是很明顯時(shí)，澆筑少量低標(biāo)號(hào)混凝土，在混凝土即將初凝時(shí)采用低錘、低沖程沖擊，將混凝土擠入樁基孔壁對(duì)其進(jìn)行加固。

3.樁基成孔的關(guān)鍵

3. 1鋼護(hù)筒施工關(guān)鍵技術(shù)

鋼護(hù)筒每節(jié)3m，每沖進(jìn)3m，鋼護(hù)筒跟進(jìn)3m，鋼護(hù)筒刃腳與沖孔底高度不超過0.5m，因而跟進(jìn)施工最重要的是保證打入鋼護(hù)筒的垂直度、中心坐標(biāo)，確保不會(huì)因?yàn)殇撟o(hù)偏位導(dǎo)致樁心偏位、護(hù)筒傾斜導(dǎo)致護(hù)筒跟部掛錘；同時(shí)防止跟進(jìn)的鋼護(hù)筒在四周壓力及跟部巖層硬不同等條件下變形。

（1）針對(duì)鋼護(hù)筒偏位的處理辦法

采用精度高的測量設(shè)備，嚴(yán)格按照鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo)放樣，鋼護(hù)筒埋設(shè)點(diǎn)放樣后，應(yīng)在鋼平臺(tái)上焊接限位裝置對(duì)埋設(shè)鋼護(hù)筒進(jìn)行限位；在鋼護(hù)筒下放后、打設(shè)前，對(duì)其坐標(biāo)再次進(jìn)行測量復(fù)核。

（2）針對(duì)鋼護(hù)筒傾斜的處理辦法

選用夾口對(duì)稱布置的振動(dòng)錘，使錘沖擊力的合力作用點(diǎn)更接近護(hù)筒中心；在鋼護(hù)筒安裝前，采用定位導(dǎo)向架引導(dǎo)其垂直下沉；在焊接接長時(shí)，先糾正下沉鋼護(hù)筒的垂直度，然后利用導(dǎo)向架固定接長鋼護(hù)筒，保證接長段的垂直度；

（3）針對(duì)鋼護(hù)筒變形的處理辦法

增加第一節(jié)鋼護(hù)筒厚度，在第一節(jié)護(hù)筒最下端50cm高度內(nèi)進(jìn)行加厚，厚度為28mm，同時(shí)為了減小鋼護(hù)筒跟進(jìn)的阻力，在加厚度段跟部打磨出刃腳；若鋼護(hù)向跟部下方巖層堅(jiān)硬或不均勻，采用先沖擊后跟進(jìn)，逐步跟進(jìn)的辦法，防止鋼護(hù)筒變形。

（4）針對(duì)鋼護(hù)筒跟部卵石層塌孔、掛錘的處理辦法

為避免鋼護(hù)筒底漏漿、鋼護(hù)筒以下卵石層塌孔，要仔細(xì)分析設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，不同的地質(zhì)層、不同的樁位，需埋設(shè)不同深度的鋼護(hù)筒，埋設(shè)深度應(yīng)以穿過不良地質(zhì)為宜；同時(shí)在樁擊沖孔至護(hù)筒跟部時(shí)，澆筑少量低標(biāo)號(hào)砼，待砼初凝前利用樁錘將混凝土擠入側(cè)壁對(duì)該段孔壁進(jìn)行加固，起到裹住護(hù)筒刃腳防止掛錘的作用。3.2泥漿性能指標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)

泥漿的性能是泥漿的組成以及其各組分間相互物理化學(xué)作用的宏觀反映，是反映泥漿質(zhì)量的具體參數(shù)。泥漿性能及其變化，直接影響著機(jī)械鉆速、鉆頭壽命、孔壁穩(wěn)定和預(yù)防孔內(nèi)問題等一系列鉆進(jìn)工藝問題。泥漿的主要性能有泥漿相對(duì)密度和固相含量、泥漿的流變特性、泥漿的濾失性能，以及泥漿的含砂率、膠體率和酸堿度等。其最重要的主要為相對(duì)密度、粘度、含砂率。

（1）相對(duì)密度

泥漿的相對(duì)密度是泥漿與同體積的水的質(zhì)量之比，泥漿的相對(duì)密度增大時(shí)，在沖孔中對(duì)孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，孔壁也越趨穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆渣的能力也越大。但是，相對(duì)密度過大的泥漿，孔壁上的泥皮也增厚，這就會(huì)鉆錘產(chǎn)生較大的磨損，造成清孔和灌注混凝土的困難。

（2）粘度

粘度是液體或者混合液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，各分子或顆粒之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。粘度大的泥漿，產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，對(duì)防止翻砂、阻隔滲漏有利，對(duì)懸浮攜帶鉆渣的能力強(qiáng)，對(duì)正循環(huán)回旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有利。但粘度過大，容易“黏鉆”，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化的難度，進(jìn)而影響鉆進(jìn)速度。粘度過小、鉆渣不易懸浮，泥皮薄，對(duì)防止翻砂、滲漏不利。因此，粘度應(yīng)能保持泥漿中土顆粒呈懸浮狀態(tài)，且處于膠凝狀態(tài)的土顆粒具有一定的抗剪強(qiáng)度，能抵抗孔壁面土顆粒進(jìn)入泥漿中，而在孔壁處形成泥皮為宜。

（3）粘土

泥漿一般由水、粘土和添加劑組成。由于大部分人員對(duì)泥漿中的粘土組成成分不夠重視，因此泥漿成分的不合格主要為粘土的選擇不當(dāng)。為保證泥漿質(zhì)量，一般選用塑性指數(shù)大于25，粒徑大于0.074mm的粘粒含量大于50%的粘土制漿。

要求鉆進(jìn)過程中，泥漿指標(biāo)相對(duì)密度應(yīng)控制在1.3-1.4，粘度20-24s，含砂率<4%，膠體率>96%；泥漿清孔后，鋼筋籠下放完畢時(shí)間間隔不得大于2h，情況后特別是泥漿相對(duì)密度最好介于1.1～1.2之間。（當(dāng)清孔在2h以內(nèi)時(shí)用原漿清孔（相對(duì)密度1.1～1.2之間）排渣效果好，沉淀少，而用減少相對(duì)密度的泥漿清孔，排渣效果差，出現(xiàn)了塌孔現(xiàn)象，排渣效果差，沉淀厚，且時(shí)間越短越明顯。圖1為在靜止?fàn)顟B(tài)下沉渣厚度與時(shí)間的關(guān)系圖： 3.3“三個(gè)八”施工工藝的關(guān)鍵技術(shù)

“三個(gè)八”施工工藝指的是對(duì)樁機(jī)沖擊過程的控制：提錘高度80cm，八個(gè)小時(shí)的進(jìn)尺為80公分。

針對(duì)孔壁卵石松散程度較高的情況，選用小沖程80公分，有利于減小對(duì)卵石穩(wěn)定性的影響，沖進(jìn)過程中回填黃泥、片石，然后進(jìn)行沖進(jìn)，不斷的多次回填沖擊，將黃泥片石擠入孔壁，使孔壁更加密實(shí)。

為保證三個(gè)八施工工藝的實(shí)施，要求鉆機(jī)操作手控制沖擊頻率、沖擊沖程和懸距（沖擊頻率不得小于40次/min，沖程為0.8m，懸距不得大于0.5m，每次松繩長度不得大于0.5m）。

每沖進(jìn)20cm，回填粘土、片石50cm（粘土、片石質(zhì)量比1：0.5），2分鐘后再次沖進(jìn)，共2～3次，循環(huán)進(jìn)行直至鉆進(jìn)沖進(jìn)80cm為止；如按上述比例與高度施工樁基仍出現(xiàn)繼續(xù)漏漿現(xiàn)象，增加泥漿的膠體率，需增加回填高度（建議增至護(hù)筒底往上1m），必要時(shí)拋填水泥（拋填比例為1∶0.2）。

4.取得的成效

大大縮短了成樁時(shí)間，水中樁基成孔由原來平均每70天成孔1根樁基縮短為每20天左右就可成孔1根樁基，大大的加快了施工進(jìn)度；減少了塌孔反復(fù)回填成本，大大提高了一次性成孔率和減少了塌孔次數(shù)。

5.結(jié)語

巖溶地區(qū)樁基成孔，特別是巖溶地區(qū)水中超厚卵石樁基成孔的重、難點(diǎn)在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工過程中的不可預(yù)見性太多。要根據(jù)不同的溶洞發(fā)育情況，選擇不同的施工工藝及施工方法。通過實(shí)踐證明，鋼護(hù)筒跟進(jìn)和“三個(gè)八”樁基施工工藝結(jié)核性應(yīng)用能很好地解決溶洞地區(qū)的樁基成孔的問題。

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