巖溶地區橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施研究

張云龍

摘要：本文基于筆者多年鐵路工程相關工作經驗，就巖溶地區橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施研究，為同行提供建設性意見。

關鍵詞：巖溶；橋梁；樁基；鉆孔；溶洞處理

1引言

橋梁樁基的穩定性是確保道路工程系統穩定性與完備性的基礎。是考核橋梁竣工以及后續多年使用過程中的偏向應力擾動準則參數之一。而當前我國道路交通四通八達，時常會遇到巖溶地區的橋梁鋪設，該地區地形地貌復雜，地下巖石結構物性多樣?，F場施工過程中常因為鉆孔而遇到不同規模的溶洞和土洞。所以為保障這些地下隱蔽工程安全性必須首先弄清溶洞困難程度和不確定的成孔時間，保證樁基鉆孔施工的順利進行。根據筆者中鐵一局集團第四工程有限公司多年工作經驗，在該項施工前必須掌握橋區樁位所遇溶洞的發育規律、基本形態、溶洞大小、溶洞覆蓋層地層情況、洞內是否有充填物情況、持力層厚度等情況，然后制定切實可行的專項施工方案，并在專人監護前提下進行施工作業。

2工程概況

某鐵路分離式立交橋跨布置為19X25+30+3X35+30+19X25m，橋梁全長1121m。全橋有樁基184根，橋位處地形相對平緩，多辟為稻田地和果園，微波狀起伏，無明顯的分水嶺或突出的高山頂，地表植被較發育。根據勘察資料顯示，橋址區內地質條件較為復雜，主要不良地質現象為斷層、巖溶，場區下伏基巖均為中風化灰巖或微風化灰巖，鉆探顯示巖溶極發育，勘察時較多鉆孔中鉆時遇有溶洞或土洞。根據前期勘察資料及開始鉆孔施工時，發現沒有超前鉆孔的樁基地質情況與勘察設計資料出入較大，根據現場實際地質情況選擇逐樁超前鉆探，將前期勘察時沒有鉆孔的樁基全部逐樁鉆探，并完善相應的地質超前鉆資料。超前鉆探在完整基巖內加深9m。。

3巖溶地區橋梁樁基鉆孔施工溶洞處理措施

3.1裂隙處置措施

在裂縫發育的區域，施工過程中可能出現裂縫。如果回填不及時發生，就會發生滑坡。因此，在打樁施工中，施工人員必須密切監測孔內水頭。當發現水頭下降時，迅速鉆2-3米，同時放入粘土塊和少量水泥，調整泥漿的稠度；當水頭下降較快時，首先必須快速注水，以保證水頭在孔內的壓力，然后將板石粘土按體積比1：1的比例下降2-3m。井口穩定后，繼續鉆孔。

3.2溶洞處治措施

巖溶溶洞處理中最常用的方法是片巖粘土法。特別是，當喀斯特洞穴充滿了空腔、半填充、流體塑性充填或軟塑性充填（喀斯特洞穴的高度小于或等于3M）時，效果非常明顯。無論喀斯特洞穴有多高，當喀斯特洞穴充滿硬塑料時都不會被處理。施工時應在有控制的地質圖施工中進行，在鉆井距離洞頂1米左右時，減少沖擊鉆擊，控制在0.5～0.8M，采用短沖程快速沖擊擊穿水蝕洞洞的方法，洞頭被擊穿，洞頭迅速下落，然后立即將洞內添加泥漿，泥重控制在1.4以上，同時鉆入孔口，而孔成片狀粘塊，必要時與適當數量的水泥混合，燒堿和鋸末，回填材料沉到孔底，速度最快的沖擊錘擠壓，堵塞斷裂，洞的底部充滿了強粘結力的混合物，起到保護墻的作用。在井口的水頭穩定后，繼續鉆探。

3.3采取合理鉆孔方式

在橋樁地基的地層鉆井過程中，必須選擇科學的鉆井方式，如果在鉆井過程中出現裂縫或巖溶，應注意鉆井的進展，良好的控制位和洞間距離，在2M距離頂部的洞內周圍鉆孔時應減少鉆機的行程，增加鉆井過程中的泥漿比例，降低鉆井速度，它可以在鉆頭頂部一點一點地鉆洞，避免在頂部鉆洞，因為鉆頭由于中風而卡住太大。在鉆樁地基的過程中，有時會遇到傾斜的巖石。一旦傾斜的巖石處理不當，孔樁的施工周期將受到很大的影響。斜巖施工過程中必須控制好鉆井過程，這是井樁施工中的一個重要難點。在鉆孔過程中，應注意樁孔的鉆孔條件。一旦發現偏差過大，就要立即糾正。同時，需要調整鉆孔的速度和頻率，控制起重錘的高度。一般來說，最合適的方法是在0.5米至0.7米之間控制升降錘的高度。糾正偏差孔后，鉆孔正常。

3.4單層鋼護筒跟進法

單層鋼盾適用于高度在3至5M之間，覆蓋層厚度在20M以下的喀斯特洞穴頂部以上的單一喀斯特洞穴?；蛑闋羁λ固厝芏?，喀斯特溶洞之間的巖石層總厚度小于3M，在喀斯特溶洞充填空腔、半充填、流塑充填或軟塑充填時，采用單層鋼套施工方法。在適用單層鋼襯套時要依法進行地質圖施工控制，采用適當的鋼管保護鉆頭鉆孔管直徑，使其遠離洞頂約1米下鋼管到洞底，并配合樁徑鉆頭的影響，采用小沖程繼續失效，直到擊穿溶洞，然后用方向振動錘將鋼護管沉入洞底。為了防止巖溶溶洞中灌注樁地基的混凝土流失，防止水流對巖溶溶洞中的混凝土的侵蝕，應首先采用c15混凝土進行水下灌注密封，然后倒在上面的喀斯特洞穴2～3M的底部。達到一定強度后，應將孔重新鉆入設計高度形成孔。

4巖溶地區處理橋梁樁基溶洞的注意事項

（1）施工前的充分準備與基礎地質資料的掌握，在模擬充分的前提下進行溶洞位置，溶洞發育規模和巖層物性的估算，確保后續應急處置措施恰當有效。

（2）在技術措施完備性與可行性評估上應針對性分析溶洞的樁位地質、水文地質資料。在當前工藝方案成本可控前提下保證后續施工的安全性。

（3）基礎地質資料與施工記錄細則上應針對性梳理每個孔位的地質柱狀圖并在施工方案后部進行標注性附錄。確認現存施工人員交底清楚，技術負責人對地質模型掌握充分。能指出當前施工進度遇到的溶洞的位置、大小、充填情況。方便后續施工方案的完善和現場應急指揮。

（4）備品備件及其相關設備設施方面，需要將成孔用水、黏土、片石、水泥等物資進行中轉庫式調運。并注意儲存，確?，F場施工前的物料到位和補水、補漿、預防塌孔作業過程的連續性。其次在特殊施工過程和緊急情況時需要進行打撈、急救以及不同性能的其他鉆機、鉆具的調配，該項也因格外注意。

（5）鉆機支撐點部署時應該遠離樁位，特別是在坍塌范圍的估算與部署過程應格外注意。其次機應用“八”字攬風繩拴拉確保工作過程中的底座、頂端平穩，嚴防設備底座移位或沉陷

（6）鉆孔的進尺參數需要格外注意，特別是在擊穿洞頂之前應注意護筒內泥漿面的變化情況，防止缺液而照成的損失。

5結語

巖溶地質中樁基的施工是復雜的，充滿了許多未知因素。施工前、施工中、施工后必須采取有效的控制和檢查措施，保證樁基質量，消除隱患。在洞室、灌漿、洞室、斜巖面等情況下，有必要制定切實有效的措施?？傊?，要根據實際地質條件，綜合考慮洞穴治理中的各種因素，選擇安全、經濟、合理、有效的設計和施工治理方法，確保工程質量和施工安全。

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（作者單位：中鐵一局集團第四工程有限公司）