◎藍(lán)國雄 中交四航局第二工程有限公司

1.前言

在巖溶強烈發(fā)育的地區(qū)，由于地下存在大小不一、形狀各異、且分布不均勻的溶洞，橋梁樁基在鉆進(jìn)施工過程中容易出現(xiàn)的問題比較多，最常見的問題為漏漿、偏斜、掉鉆等，給整個工程項目的施工質(zhì)量和施工安全造成了不同程度的影響。所以，必須提前進(jìn)行綜合地質(zhì)勘察，查明樁基基巖巖溶的分布及發(fā)育情況，了解樁基施工過程中可能出現(xiàn)的溶洞的各種情況,根據(jù)不同溶洞情況制定相應(yīng)的處理方法,以確保樁基施工的可靠性。

2.工程概況

廣東省肇慶高新區(qū)大旺大道快速化升級改造工程位于肇慶市四會市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，南起于大旺大橋，沿現(xiàn)狀大旺大道自南向北，北至將軍山體育公園，線路全長7.574km，沿線與13條現(xiàn)狀及規(guī)劃道路相交，周邊有小區(qū)樓盤、廠區(qū)等建筑物，是貫穿高新區(qū)核心中部南北向的公共交通骨干道路。

場地內(nèi)巖溶發(fā)育強，溶洞見洞率達(dá)到61.94%，而且基巖溶洞發(fā)育規(guī)模大，洞高較大，呈多層發(fā)育，部分樁位下樁基穿越溶洞多達(dá)4個。溶洞埋深相對較深，洞高在0.3～33m之間，呈不均勻分布，其中小型溶洞（洞高小于1m）占7.30%，中型溶洞（洞高在1-3m）占29.93%，大型溶洞（洞高在3-5m）占21.90%，特大型溶洞（洞高大于5m）占40.87%。

3.樁基施工分析及溶洞處理原則

大旺大道北段地下巖層溶洞發(fā)育很強，頂板偏薄，其頂板巖面以上的圓礫、卵石層極易透水，且往上為較厚的易塌砂層，極其容易出現(xiàn)塌孔，而較厚的易塌層，一旦因擊穿溶洞時產(chǎn)生的塌落連帶震動，甚至?xí)韰^(qū)域性地面塌陷等安全事故。而且本工程是對現(xiàn)狀道路的升級改造，橋梁位于現(xiàn)狀大旺大道上，其所在位置周邊有小區(qū)樓盤、廠區(qū)等建筑物，兩者間距離最近約17m。一旦發(fā)生地面塌陷的安全事故，有可能影響周邊建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。所以，在橋梁樁基施工時，要采取積極的措施保護(hù)成孔，項目部對現(xiàn)場巖溶發(fā)育情況進(jìn)行全面的了解，以溶洞高度類型為依據(jù)，制定出完善的處理辦法。

4.沖孔式樁機施工方法

目前，巖溶地質(zhì)的橋梁樁基施工多采用沖孔鉆進(jìn)成孔法成孔，因為在溶洞強發(fā)育地區(qū)，樁基成孔施工過程中容易出現(xiàn)漏漿、塌孔、埋鉆等，甚至區(qū)域性塌陷等安全事故，要想使填充物全部填充到溶洞中，就要使用沖孔式樁基完成施工任務(wù)，顯著提升孔壁的安全性和穩(wěn)定性。

4.1 準(zhǔn)備工作

（1）施工現(xiàn)場準(zhǔn)備：①場地應(yīng)完成三通一平要求，對現(xiàn)狀道路進(jìn)行破除，對地基不好處的作業(yè)面換填處理，平整后需滿足鉆機設(shè)備的穩(wěn)定性要求，在鉆進(jìn)施工時，對移動偏位和鉆機不均勻沉降問題進(jìn)行高效的管控；②使用圍蔽將發(fā)電機保護(hù)好，圍蔽外設(shè)置安全警示標(biāo)志，檢查接地情況，配置滅火器，積油盤；③現(xiàn)場需準(zhǔn)備樁位的地質(zhì)柱狀圖、管波探測成果圖,備好渣樣盒及渣樣袋；制作檢孔器，標(biāo)定測繩；備齊經(jīng)標(biāo)定后的泥漿比重計、砂率儀、粘度儀。

（2）測量控制準(zhǔn)備：①測量儀器需經(jīng)具備相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行檢測和標(biāo)定；②根據(jù)基準(zhǔn)坐標(biāo)點、水準(zhǔn)點，按要求布設(shè)施工測量控制網(wǎng)，控制網(wǎng)應(yīng)按規(guī)定時間要求復(fù)測。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備：①根據(jù)地質(zhì)資料，分析溶洞情況，擬定方案；②開孔前，對施工班組進(jìn)行單樁的施工技術(shù)交底。

4.2 測量放樣及埋設(shè)開孔鋼護(hù)筒

與普通結(jié)構(gòu)的定位精度進(jìn)行比較，樁基的定位精度要求非常高，在復(fù)核定位信息時，要采取積極的措施來控制精度。樁頂高程和樁位中心是測量放樣的主要內(nèi)容，樁位完成測量放樣工作以后，護(hù)樁布設(shè)要借助線繩來完成施工任務(wù)。

開孔鋼護(hù)筒采用普通鋼板卷制成型，厚度12 mm，長度2.0m～4.0m，內(nèi)徑比相應(yīng)樁徑大0.4 m，較溶洞處理鋼護(hù)筒直徑大0.2m。護(hù)筒埋設(shè)采用挖坑埋設(shè)法，根據(jù)樁位放樣開挖孔位位置，將坑底整平后放入護(hù)筒，并調(diào)整護(hù)筒，確保護(hù)筒豎直及位置準(zhǔn)確。護(hù)筒周圍對稱、均勻的回填粘土，分層夯實。

4.3 泥漿制備及清運

泥漿施工的過程中，會有一層泥皮附著在孔壁上，使土渣得以有效的浮懸，并將施工孔坍塌問題控制到最低。在鉆進(jìn)樁基孔時，對泥漿的性能指標(biāo)進(jìn)行及時的測量，結(jié)合地層信息和泥漿性能完成調(diào)整工作。

入孔泥漿比重可為1.3～1.4，粘稠度一般地層為22～26秒，接近溶洞地層適當(dāng)調(diào)大調(diào)制為28～32秒。

泥漿循環(huán)系統(tǒng)包含的內(nèi)容比較多，比如沉淀池、泥漿泵、循環(huán)槽和泥漿池等等，在左右幅中間的中央分隔帶位置完成布設(shè)施工。沉淀池和泥漿池四周要設(shè)置醒目的標(biāo)牌和安全防護(hù)欄并掛綠網(wǎng)，欄桿高度為1.2m，防護(hù)欄桿應(yīng)采用剛性材料并涂刷紅白相間的反光漆。考慮到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境因素，廢棄泥漿用專門泥漿車運至渣坑集中處理，泥漿坑設(shè)警示標(biāo)志，不得在施工場地內(nèi)或向水塘、河流任意排放，以避免污染環(huán)境。

4.4 溶洞處理方案

巖溶對于橋梁樁基施工及后續(xù)使用都會帶來很大威脅，若在施工過程中未能采取措施處理溶洞，則會對橋梁結(jié)構(gòu)的使用帶來嚴(yán)重的危害與事故。大旺大道北段地下巖溶發(fā)育強烈，溶洞發(fā)育規(guī)模大，洞高較大，在橋梁樁基沖孔施工時，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的施工問題，比如地面塌陷、塌孔或者是漏漿等，所以施工現(xiàn)場要以地質(zhì)情況和地勘資料中的巖溶發(fā)育情況為基礎(chǔ)，采用鋼護(hù)筒法來處理溶洞。

（1）溶洞高度在0m＜h＜1m之間。采用樁頂以下范圍施打8m長護(hù)筒做土層保護(hù)，沖孔過程溶洞范圍內(nèi)拋填片石、粘土等，使溶洞范圍形成護(hù)壁后，再繼續(xù)施工。在沖進(jìn)過程中，密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面變化情況，當(dāng)泥漿面下降時，應(yīng)要盡快補水。

（2）溶洞高度在1m≤h＜3m之間。采取在樁頂施打長護(hù)筒，護(hù)筒底標(biāo)高施打至易塌層（淤泥層、砂層）以下2.5m，護(hù)筒單根長度為8m，采用現(xiàn)場焊接方式進(jìn)行接長，鋼護(hù)筒施打采用150kw振動，汽車吊配合。鋼護(hù)筒的垂直度控制在1/200以內(nèi)，接長時應(yīng)保證兩節(jié)護(hù)筒對齊。溶洞范圍內(nèi)則填充片石、粘土、水泥混合物，然后用小沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿外護(hù)壁。

（3）溶洞高度在3m≤h≤5m之間或h＞5m。采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行處理，護(hù)筒底標(biāo)高跟進(jìn)至巖面。鋼護(hù)筒直徑大于樁徑0.2m。鋼護(hù)筒施打采用150kw振動，汽車吊配合。鋼護(hù)筒的垂直度控制在1/200以內(nèi)，接長時應(yīng)保證兩接護(hù)筒對齊。沖孔在擊穿洞頂之前，采用小沖程，逐漸將洞頂擊穿，防止卡錘。發(fā)現(xiàn)泥漿面下降、孔內(nèi)水位變化較大時應(yīng)迅速補漿補水，同時及時提錘，防止埋錘。先進(jìn)行片石粘土回填，如反復(fù)超過3次仍有漏漿塌孔，則可以使用水泥粘土片石混合物拋填，然后用小沖程擠壓到溶洞邊，形成水泥漿碎石外護(hù)壁，初步堵塞后，停止沖擊，24小時后待水泥達(dá)到一定強度后，繼續(xù)沖擊，穿過溶洞。

4.5 清孔及灌注水下混凝土

樁孔鉆進(jìn)施工達(dá)到設(shè)計深度以后，要認(rèn)真核查鉆孔的位置、直徑和深度等信息，在清理施工孔時，使用的主要方法為換漿法。換漿達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以后，將鋼筋籠吊入，二次清理孔洞，對孔底沉淀厚度和孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)等信息進(jìn)行檢查，確保滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。

灌注水下混凝土是樁基施工的重要工序，為提高施工質(zhì)量，澆筑過程須連續(xù)作業(yè)。導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行水密試驗，確保導(dǎo)管接頭及接縫處不滲漏。灌注施工時，對混凝土面標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真的檢查，使導(dǎo)管埋管深度與孔內(nèi)水頭滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)混凝土灌注出現(xiàn)不連續(xù)時，每隔15分鐘上下提動導(dǎo)管，保證混凝土的正常翻漿。

在澆筑巖溶地層四周的混凝土?xí)r，需要對混凝土灌注的施工速度進(jìn)行科學(xué)的控制，以避免巖溶地層中壓力驟增導(dǎo)致孔壁塌陷。為確保樁頭質(zhì)量，砼面標(biāo)高控制在比設(shè)計樁頂標(biāo)高高1.0m以上。

5.全套管全回轉(zhuǎn)鉆施工方法

施工過程中，全套管全回轉(zhuǎn)鉆機施工主要針對溶洞高度大于5m的灌注樁，部分溶洞高度小于5m也可采用此工藝輔助施工。

5.1 鉆機就位

首先在地面上放置兩塊2×8m的4～5cm厚鋼板支墊，同時增加與地面接觸面積，再用履帶式吊機吊放全套管全回轉(zhuǎn)鉆機定位板于樁位點，確保全套管全回轉(zhuǎn)鉆機的轉(zhuǎn)盤中心與樁中心點重合，對中誤差小于±15mm，再將全回轉(zhuǎn)主機吊放至定位板。

5.2 鋼套管安裝

主機就位后，吊放安裝鋼套管，鋼套管壁厚為26mm，長度為5～11m，鋼套管采用90t履帶吊吊裝。安裝完成以后，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)主機，套管回轉(zhuǎn)驅(qū)動與套管下壓同時完成，套管被及時的鉆入到地層中。在鉆進(jìn)鋼套管的過程中，使用線錘完成X軸和Y軸的套管垂直度調(diào)整工作，使其滿足要求。

5.3 取土成孔

（1）套管的下壓力和扭矩主要是由鉆機套管驅(qū)動器來提供的，使得鉆進(jìn)施工任務(wù)得以高效的完成。

（2）開啟全套管全回轉(zhuǎn)鉆機旋轉(zhuǎn)及下壓功能使底牙緩慢切入土體，進(jìn)入土體1～3m后繼續(xù)調(diào)整鋼套管垂直度至允許范圍內(nèi)（第一、二節(jié)垂直度一定要控制在范圍內(nèi)，垂直度超出允許范圍的應(yīng)及時回填樁孔并拔出鋼套管進(jìn)行二次定位），待鋼套管鉆進(jìn)其管頂沉入至全回旋操作平臺面時用旋挖機取出土體于樁孔外，取土深度接近套管切削刃部位時停鉆。拼接第二節(jié)、第N節(jié)鋼套管并用專用套管螺栓鎖緊，然后繼續(xù)用旋挖鉆成孔至設(shè)計標(biāo)高并清孔至符合設(shè)計要求。

圖1 取土成孔圖

圖2 鋼筋籠下放圖

（3）在鉆機回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工的過程中，將垂直度、壓力和扭矩等參數(shù)信息登記完整。鉆機旋挖達(dá)到作業(yè)平臺要求以后，在鋼護(hù)筒中，將鉆機鉆頭放入其中。鉆進(jìn)施工時，鋼護(hù)筒與旋挖鉆機鉆桿保持在同一直線上，樁基的垂直度要滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，鋼護(hù)筒與鉆機鉆頭保持一定的距離，防止出現(xiàn)磨損和碰撞的問題。

（4）當(dāng)鉆機平臺上鉆井套管的長度還剩余2m左右時，開始測量取土深度，處理好套管接口位置以后，連接好下一根套管。套管口要進(jìn)行除銹、涂抹油脂，并加一層保鮮膜，便于拆裝。

（5）單次鉆進(jìn)距離設(shè)置為2m，抓斗取土?xí)r，不能給套管產(chǎn)生壓力。取土施工結(jié)束以后，測量取土的深度。套管取土?xí)r，要將樁直徑兩倍的土預(yù)留在套管中。旋挖鉆機取土存放于渣土箱內(nèi)，由自卸車運至棄土場。

5.4 鋼筋籠制作吊裝

成孔檢測合格后進(jìn)行安放鋼筋籠工作，鋼筋籠吊裝過程要平行起吊，保證鋼筋籠不變形，下放入孔時注意不要掛壁，并做好措施防止混凝土灌注時上浮。為了控制鋼筋籠保護(hù)層厚度，在主鋼筋上采用圓餅形混凝土墊塊替代定位耳筋，用作鋼筋籠定位并控制保護(hù)層。

6.結(jié)語

在巖溶地質(zhì)條件下開展樁基施工任務(wù)時，要認(rèn)真開展地質(zhì)勘探工作，對地質(zhì)情況做到全面的了解，然后有針對性地根據(jù)溶洞的高度采取具體合理的施工措施進(jìn)行處理,從而確保樁基施工的安全順利進(jìn)行，有效減低施工過程中發(fā)生事故的可能性，為今后同類型工程項目施工，提供可靠的信息支撐。