余新瓏

【摘要】對于石灰?guī)r地區(qū)復雜的地質(zhì)條件，采用沖孔樁是比較適宜的，但沖孔樁的施工仍存在一定的難點。本文通過對某工地沖孔樁施工實踐，認真分析其內(nèi)在的工程隱患，并針對施工中出現(xiàn)的難點提出了具體的施工方案。

【關鍵詞】石灰?guī)r 沖孔樁 塌孔

【中圖分類號】U445 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0227-02

一、工程概況

某二期擴建工程，全程約2公里，采用高架橋方式沿舊堤外側(cè)擴建。設計的45#-1號樁位于某路口45軸北側(cè)，單樁單柱結(jié)構(gòu)，屬于端承樁，樁徑1m，要求嵌入微風化巖石0.5 m，采用沖孔成樁的施工方法。根據(jù)超前鉆的地質(zhì)資料，該處從上到下的地質(zhì)資料為：第一層為約3m厚的填筑土，含大量塊石；第二層為3-10.5m淺黃色的軟塑性粘土；第三層為10.5～15.5m軟塑性淤泥；第四層為15.5-27m黃色的可塑粘土；底部持力層為石炭系石灰?guī)r，其中有溶洞，部分溶洞充填軟塑粘土。

二、影響施工安全的因素分析

對于軟土地層來說，其本身的物理特點為含水量高，可塑性強，高壓縮性。在成孔過程中，土體一旦受到擾動，其內(nèi)應力相應就發(fā)生改變，破壞了土層原始壓力平衡，因此淤塌和縮徑現(xiàn)象比較普遍；松散的砂層在孔內(nèi)受到水流的沖刷、沖冼液的高速循環(huán)對臨空面砂層的沖擊，以及地下水頭發(fā)生改變使砂質(zhì)流失等造成孔壁崩塌等情況亦是在所難免；在石灰?guī)r地區(qū)，由于工程地質(zhì)條件極其復雜，溶洞、溶溝、溶槽及斷層破碎帶較發(fā)育，經(jīng)常發(fā)生漏漿、塌孔、斜孔、卡錘、掉錘等事故。因此本工程中的地層和地質(zhì)構(gòu)造對沖孔樁施工是非常不利的：首先表層填筑土結(jié)構(gòu)松散，容易使孔口崩塌；其次軟塑性土層，特別是淤泥層，在受到擾動、水位升降等的影響下，亦會產(chǎn)生崩塌；最后由于底層有較大的石灰?guī)r溶洞，稍有不慎就會造成漏漿、塌孔、斜孔、卡錘、掉錘等工程事故。

三、施工中的難點及其施工方案

由以上的工程施工隱患分析，本工程施工的難點是孔口和孔壁的安全問題和一旦出現(xiàn)塌孔后的處理方法。采用合理的成孔技術(shù)是保證施工順利進行的先決條件。

3.1 孔口和孔壁的安全問題

合理的保護孔口的施工方案：由于表層填筑土結(jié)構(gòu)松散，決定采用人工挖孔的方法，挖孔的深度要超過填筑土層或淤泥層，然后用10cm厚的混凝土護壁。根據(jù)不同層位，應采取不同的護壁措施：開孔前，將孔口護筒埋設穩(wěn)固；在土或淤泥層中，投入少量碎石，小沖程沖擊擠密，以取得較好的護壁效果；在巖層中，投入含砂量較低的粘土，通過沖擊使孔壁穩(wěn)固；在破碎嚴重的地層或土洞、溶洞中，常有掉塊現(xiàn)象，造成卡鉆，此時混合投入粘土、碎石、水泥等，可對孔壁起到較好的膠結(jié)和穩(wěn)固作用。在沖擊過程中，根據(jù)不同的地層性質(zhì)，采用不同的沖程和泥漿比重也是非常重要的。如在巖面，采用1.0m的小沖程，低錘密擊，泥漿比重1：3，防止沖錘在傾斜巖面發(fā)生“順層跑”而造成斜孔，待巖面沖出臺階后再逐漸加大沖程。

3.2 塌孔處理措施

根據(jù)本人從事此類工程的勘探施工經(jīng)驗，工程范圍基底多屬石灰?guī)r地層，巖面高程不均一，普遍發(fā)育著大小不規(guī)則的溶洞，根據(jù)對本工程的超前鉆和地質(zhì)勘察提供的資料分析，45#-1號樁終孔位置恰好穿過溶洞，易出現(xiàn)大體積漏漿、塌孔和卡鉆等險情，針對這種情況，我們擬定了合理的質(zhì)量保證措施。45#-1號樁實際施工時，當沖鉆至地層以下45m處時，出現(xiàn)孔底突然漏水、孔內(nèi)水位迅速下降和塌孔的險情，幸好孔口有足夠的保護措施，才沒有影響人機安全。面對這種情況，施工人員采取了預先設計好的施工方案，實踐證明達到了很好的結(jié)果。

四、施工方案處理

4.1 回填處理

首先在孔內(nèi)回填片石和粘土拌合物，片石塊徑大約20cm左右，含量20%-30%。回填至洞頂以上1～2m。據(jù)統(tǒng)計在45#-1號孔所回填的材料總量超過200 m³，可是該孔底的溶洞規(guī)模之大，范圍之廣，在鉆樁史上實屬罕見。

重新再造護筒

方法一：沿孔周邊灌入以一定量的水泥漿，使孔周圍的土體固化，灌漿深度應到達孔內(nèi)巖面。

方法二：采用3mm厚的鋼板卷成1m直徑的圓管，連續(xù)套入孔內(nèi)直到巖面。

雖然上面兩種方法均可以達到保護孔壁，防止再塌孔的目的，但從經(jīng)濟的角度和可靠程度考慮，選用方法二較好，因為根據(jù)多年的經(jīng)驗，經(jīng)這樣處理后，重新在原位再造孔的成功率要高得多。

4.2 封孔

水下灌注樁工程是一項隱蔽性很強的工程。雖然，各施工單位對此類工程的質(zhì)量控制都有高度的重視，但由于施工工藝的差異或處理方法不合理，很多工程出現(xiàn)了不合格樁，造成工期延誤和經(jīng)濟的浪費。45#-1號樁孔徑較大，而且孔內(nèi)又有大溶洞，經(jīng)分析，要保證封孔成功，必須使用體積較大的漏斗和倒料斗（貯料罐）施工，在此樁的實際施工工程中，我們采用了口徑1.5m的漏斗灌漿，及時、有利的保證了45#-1號樁的注漿強度，確保了樁身質(zhì)量，在隨后的樁身質(zhì)量檢測報告上也驗證了我們方案的可行性。

五、45#-1號樁的質(zhì)量檢測

有人認為，采用鋼套管護壁的樁會因為樁周摩阻力減小而影響樁身的承載力。的確，鋼管與土體之間的摩阻力要少于混凝土與土體的，但是，端承樁的樁身承載力主要是以端承力為主，因此對于樁身的承載力影響較小。45#-1號樁的底部由于塌孔處理（經(jīng)檢測，該樁的混凝土充盈系數(shù)為2.4，可見，大部分混凝土都充填到孔底的溶洞中去了），樁端相當于擴大樁頭，增加了樁端與巖石接觸的面積，從而提高了樁端的承載力。

5.1 樁身完整性分析

45#-1樁的樁身完整性系數(shù)為100%，反映樁身完好。

5.2 單樁豎向承載力

根據(jù)高應變CASE法測試承載力結(jié)果，45#-1樁單樁豎向極限承載力為7600 kN，在安全系數(shù)為2.5的情況下，高于設計的單樁豎向極限承載力7500 kN要求，因而是安全的。從上面進行的樁身完整性及單樁承載力分析，得出該項工程的樁基礎施工質(zhì)量良好，也進一步說明了本工程施工方案的可行性。

六、結(jié)論

雖然石灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)情況復雜，對于樁基礎施工造成極大的困難，但只要做好充分的準備工作，采用有效的施工措施，就可以防范于未然，把經(jīng)濟損失降至最低點。

6.1 施工前做好充分的準備工作

（1）超前鉆工作是必不可少的手段

由于石灰?guī)r地區(qū)溶洞、溶溝、裂隙發(fā)育，具卡斯特地貌的特點，巖面起伏相差十分懸殊。實踐證明，有些樁位偏離鉆孔不到1m，地下巖面深度卻相差好幾米。所以，在成樁前預先在樁中心進行鉆探，能準確地掌握孔內(nèi)的地質(zhì)及巖石持力層厚度、埋深、巖面的大致走向及地下水賦存等情況，對于指導樁基礎施工有重大的意義，特別是對于單樁單柱的基礎工程更為重要。

（2）施工前備料充足

施工前準備充足的泥漿和一定量的塊（片）石粘土包和水泥，以便在沖孔工程中出現(xiàn)嚴重漏漿時及時向樁內(nèi)補給泥漿、拋填泥包、塊（片）石堵漏成孔、或灌注水泥堵漏。

6.2 孔口的保護是造孔成功的關鍵

塌孔不但影響成樁的質(zhì)量，更嚴重的是危及人身安全，特別是沖孔樁工程，首先要做好孔口的保護工作。人工挖孔及混凝土護壁成本都比較低，而且又比較安全，開孔時可優(yōu)先使用。開孔深度視地質(zhì)情況，一般應大于5m，如果坍塌嚴重破壞了孔口，需要在原位再造孔時，應毫不猶豫地選用鋼套管護壁，確保施工安全。

6.3 孔底流漿的處理

施工中泥漿的作用有二：一是保護孔壁；二是冷卻鉆頭，排除孔內(nèi)鉆屑。造孔過程中孔底流漿是造成孔壁坍塌的主要原因之一。正常情況下孔內(nèi)充滿了循環(huán)漿液，其壓力與孔壁周圍的土體保持平衡，維持孔壁穩(wěn)定。由于漏漿，使孔內(nèi)水位迅速下降，孔壁土體形成臨空面，結(jié)構(gòu)不良的土質(zhì)由于失去了平衡而崩塌，影響了造孔施工。如果發(fā)現(xiàn)孔底漏漿情況，可用素混凝土回填，待初凝過后繼續(xù)造孔；或通過灌漿管在漏漿部位

注入水泥漿（配合速凝劑）堵漏。

七、結(jié)束語

實踐證明，在石灰?guī)r（溶洞）地區(qū)采用上述介紹的各種沖孔樁的施工方案具有較好的應用價值，其施工經(jīng)驗值得推廣。