隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的不斷加大，使公路、鐵路建設(shè)得以快速發(fā)展，橋梁作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式也被得到越來越廣泛的應(yīng)用。但由于我國的幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，各種不良地質(zhì)經(jīng)常會遇到，其中巖溶地區(qū)是比較常見。在巖溶地區(qū)樁基施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔、串孔、斜孔、掉鉆、卡鉆、地面沉陷、混凝土超方嚴(yán)重和斷樁等現(xiàn)象。如何確保巖溶地區(qū)樁基的施工安全與質(zhì)量，以及有效的控制工期和降低成本對整個(gè)項(xiàng)目是非常重要的，本文以懷邵衡鐵路泉塘特大橋?yàn)槔?，談一下巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)。

1、工程概況

新建懷邵衡鐵路西起湖南省西北部的懷化市，沿東南方向經(jīng)邵陽市至衡陽市，為設(shè)計(jì)行車速度200km/小時(shí)的客貨共線鐵路。本項(xiàng)目地形起伏較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，不良地質(zhì)較多。由我單位負(fù)責(zé)施工的泉塘特大橋采用（30-32m+1-24m）簡支T梁結(jié)構(gòu)，其起點(diǎn)樁號為DK272+928.800，終點(diǎn)樁號為DK273+947.600，橋梁全長1018.80米，該橋位上有多處巖溶，且?guī)r溶較發(fā)育，涉及巖溶樁基200多根。

2、施工方案

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)情況，結(jié)合施工現(xiàn)場，確定本橋溶洞處理一般采用以下方法：①施工前對溶洞采用注漿進(jìn)行預(yù)處理；②施工過程中采取拋填片石、枕木、袋裝粘土和水泥進(jìn)行處理；③鋼護(hù)筒跟進(jìn)防護(hù)處理。

2.1 樁基溶洞處理方案、工藝及方法

2.1.1 巖溶樁基處理前的施工準(zhǔn)備

2.1.1.1 地質(zhì)核查

確定巖溶地區(qū)地質(zhì)情況的方法一般采用施工探測法和地質(zhì)鉆探法。施工期間，要詳細(xì)記錄地質(zhì)情況，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不一致，應(yīng)立即聯(lián)系監(jiān)理、設(shè)計(jì)院和業(yè)主進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)，重新確定終孔條件，必要時(shí)還需要補(bǔ)充鉆探。

2.1.1.2 設(shè)備選型

根據(jù)本橋地質(zhì)條件復(fù)雜的的特點(diǎn)，特別是灰?guī)r中有發(fā)育溶溝、溶槽、溶洞的地層采用一般鉆機(jī)成孔難度大，經(jīng)綜合考慮，決定采用設(shè)備簡單、操作容易的沖擊鉆。

2.1.1.3 應(yīng)急物資和設(shè)備

為確保施工順利進(jìn)行，需提前準(zhǔn)備好挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸車、水車、吊車、水泵等設(shè)備，除此之外還要準(zhǔn)備片石（直徑10～20cm，為方便辨別回填片石與樁體巖石，儲備回填片石材料的顏色與樁體巖石的顏色有所不同）、枕木、磚渣、粘土、碎石、砂、袋裝水泥等物資。

2.1.1.4 制定樁基施工順序

對于樁基的施工順序，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況綜合考慮。一般情況下按照如下原則進(jìn)行，先施工長樁后施工短樁；先施工溶洞較大的樁基，后施工溶洞較小的樁基；先施工溶洞較多的樁基，后施工溶洞較少的樁基。按照以上順序施工，可以及時(shí)有效的堵塞和封閉各樁之間溶洞的通道，提高施工效率。

2.1.1.5 技術(shù)交底

在每根樁施工前，現(xiàn)場技術(shù)人員要對參與施工的所有人員進(jìn)行詳細(xì)的交底，包括基本的地質(zhì)情況（溶洞的位置、大小和填充物等），施工工藝、注意事項(xiàng)以及應(yīng)急處理措施等。施工過程中，技術(shù)人員還要做好跟班盯控。對于地質(zhì)復(fù)雜的樁基，要制定專項(xiàng)施工方案。

2.1.2 巖溶樁基處理施工方法

2.1.2.1 拋填法

對于小型溶洞或填充物為軟弱粘性土或淤泥的溶洞一般采取填充法進(jìn)行處理。若溶洞尺寸小于鉆頭直徑時(shí)，按照正常方法施工即可；當(dāng)溶洞尺寸大于鉆頭直徑大時(shí)，容易發(fā)生卡鉆、夾鉆及偏孔等現(xiàn)象，需要對溶洞進(jìn)行回填處理?；靥钐幚砬皯?yīng)先提出鉆頭，然后將片石、袋裝粘土、袋裝水泥按照3:3:1的比例分層填入孔中，一直填至使填充物高出溶洞頂1～2m后，再將鉆頭放入孔中開鉆，在鉆進(jìn)過程中一定要采取高頻率小沖程的方式，緩慢穿過溶洞。當(dāng)溶洞為空洞，且空洞高度大于或等于10m、空洞底距離地面高度大于或等于30m時(shí)，在溶洞頂被擊穿之前，要認(rèn)真觀察孔內(nèi)泥漿面標(biāo)高的變化，如果出現(xiàn)泥漿面下降，必須立即補(bǔ)充水，然后根據(jù)溶洞的尺寸將片石、袋裝粘土、袋裝水泥和廢舊枕木（或長條形方木），按照3:3:1:1的比例進(jìn)行回填，重新開始沖砸堵漏，如此反復(fù)形成人工造壁，使鉆孔順利穿越溶洞。

2.1.2.2 灌砂注漿處理法

對淺表性巖溶發(fā)育、且頂層溶洞頂板很薄時(shí)，采用對頂層溶洞（距地面第一層溶洞）進(jìn)行預(yù)注漿處理， 并保證巖溶注漿完成48小時(shí)且待漿液凝固后方可開展本墩施工。

（1）布孔：布孔要綜合考慮樁位和溶洞的位置，在樁位平面范圍內(nèi)盡量靠近溶洞大的地方，但距樁中心的距離不得超過樁徑的1/4。

（2）鉆孔：鉆孔時(shí)一定要確?？椎呢Q直度，孔底一定要達(dá)到最下層溶洞巖層底部。

（3）灌砂和注漿：在鉆孔完成后，要按照先灌砂再注漿的原則，先利用注漿孔對溶洞進(jìn)行灌砂，利用灌砂將溶洞空腔進(jìn)行預(yù)處理；當(dāng)灌砂填充至注漿孔孔口時(shí)，且砂粒不在往下漏后再開始進(jìn)行注漿處理。此外還要注意，在進(jìn)行注漿處理過程中，要利用注漿的間隙，對注漿孔內(nèi)進(jìn)行再次灌砂填充，直至灌滿注漿孔，最后再進(jìn)行二次注漿。漿液水灰比采用1:1，注漿壓力按照寧小勿大的原則進(jìn)行控制，每根注漿量總和按照不超過15噸水泥進(jìn)行控制，如果超出設(shè)計(jì)量要及時(shí)和監(jiān)理、設(shè)計(jì)聯(lián)系，確定處理方案。

（4）封孔：注漿結(jié)束后，按要求使用M7.5水泥砂漿進(jìn)行封孔，并搗鼓密實(shí)，做好標(biāo)記。

2.1.2.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

當(dāng)溶洞為空洞，且空洞高度大于或等于10m，空洞底距離地面深度小于30m時(shí)，可采用人工造壁措施或采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)措施進(jìn)行處理。

（1）鋼護(hù)筒的制作

鋼護(hù)筒在制作前，要詳細(xì)查看地質(zhì)資料，了解溶洞的詳細(xì)情況，確定護(hù)筒的參數(shù)。為了確保質(zhì)量，鋼護(hù)筒一般采用工廠集中加工，鋼板厚度采用10mm，長度按照3～4m/節(jié)，護(hù)筒的底部外側(cè)需要加焊一圈12mm厚鋼板作刃腳，刃腳高度為15cm，出廠前每節(jié)鋼護(hù)筒要做好標(biāo)示，明確使用位置。鋼護(hù)筒制作好后運(yùn)至現(xiàn)場拼接，拼接過程中要求確保精度和拼接質(zhì)量。

(2)在鋼護(hù)筒埋設(shè)過程中，需要注意：

鋼護(hù)筒在分節(jié)拼接時(shí)，節(jié)與節(jié)之間拼接的質(zhì)量要控制好，尤其是順直度要符合要求。

要確保鋼護(hù)筒的中心與樁基中心位置一致，然后將其與外護(hù)筒采用鋼板連結(jié)固定。

鋼護(hù)筒的底部刃腳處必須采取加強(qiáng)措施，以防止在下沉過程中發(fā)生卷刃。因?yàn)榛鶐r頂面的不平整，致使護(hù)筒底部不可能與巖層完全接觸，這樣就有可能出現(xiàn)：振力過大時(shí)，護(hù)筒底部變形，致使護(hù)筒滑移； 護(hù)筒底部漏漿，導(dǎo)致塌孔。為盡可能避免此類問題出現(xiàn)，首先必須加強(qiáng)刃腳的處理，然后是在護(hù)筒振動下沉?xí)r控制好護(hù)筒底的位置。護(hù)筒就位后，在護(hù)筒底部與巖層接觸面多次回填片石、粘土和水泥，人工造壁。

2.1.2.3.1 單護(hù)筒跟進(jìn)法

當(dāng)溶洞較大且充填物為軟塑狀的單層溶洞時(shí)，采用單護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工。利用振動錘將鋼護(hù)筒下沉到基巖頂面，鋼護(hù)筒下到位后，就開始對覆蓋層和溶洞頂板進(jìn)行沖鉆，施工方法與普通沖擊鉆孔施工相同。當(dāng)巖溶頂板被鉆穿時(shí)需暫停鉆孔，提起鉆頭，需要對溶洞區(qū)灌注水下混凝土，灌注過程要有間隔，分幾次灌注，當(dāng)混凝土面到達(dá)溶洞頂面以上1m時(shí)，完成灌注。待混凝土強(qiáng)度形成后再繼續(xù)施工，直至成孔為止。

2.1.2.3.2 雙護(hù)筒跟進(jìn)法

當(dāng)溶洞內(nèi)的空洞較大或充填物為流塑狀的多層溶洞時(shí)，采用雙護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工。采用雙護(hù)筒時(shí)要注意內(nèi)外護(hù)筒間空隙的處理。當(dāng)溶洞內(nèi)為全填充溶洞時(shí)，此空隙則不需要處理。而當(dāng)溶洞內(nèi)無填充或半填充時(shí)，則必須對內(nèi)護(hù)筒底部及頂部1m范圍內(nèi)進(jìn)行處理，處理的方法是采用回填砂、碎石(中間段填土)和向回填物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行注漿。通過以上措施，可以確保護(hù)筒間空隙處不發(fā)生漏漿。

2.1.2.4 、洞底巖面上鉆孔施工方法及技術(shù)措施

當(dāng)鉆孔穿過溶洞后到達(dá)溶洞底面時(shí)，鋼絲繩擺動會有所加大，且鉆機(jī)鉆進(jìn)速度則會明顯變慢。此時(shí)如果溶洞地面不平，出現(xiàn)臺階或者傾斜，則很有可能出現(xiàn)偏孔。因此在施工至溶洞底面時(shí)，要采用高頻率、小沖程的方式鉆進(jìn)，并加強(qiáng)孔位的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)偏孔，要立即采取措施進(jìn)行處理。

2.2 巖溶地區(qū)樁基施工問題及應(yīng)急處理措施

2.2.1 偏孔、斜孔和彎孔

2.2.1.1 產(chǎn)生原因

由于巖溶地區(qū)各種溶洞、溶溝、溶槽和裂隙等巖溶形態(tài)發(fā)育，或巖面傾斜、有探頭石等原因，導(dǎo)致錘頭向地勢較低的一側(cè)、巖石強(qiáng)度低的一側(cè)偏斜所致。

2.2.1.2 處理措施

首先向孔內(nèi)回填片石，要求片石強(qiáng)度要高于孔底巖石強(qiáng)度，回填片石的高度要高出傾斜位置1m以上，采用低沖程的方式反復(fù)進(jìn)行沖擊，直至將孔位調(diào)正。如果回填片石仍不能有效的調(diào)整，可以采取在傾斜孔內(nèi)灌注水下混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，再繼續(xù)沖鉆。

2.2.2 塌孔

2.2.2.1 產(chǎn)生原因

由于孔內(nèi)泥漿高度過低、比重較小、錘頭碰壁以及施工方法不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е隆?/p>

2.2.2.2 處理措施

(1)拋填水泥、黃土進(jìn)行造漿提高泥漿稠度，確?？變?nèi)泥漿高度高于地下水位；

(2)如果是局部小坍塌，加強(qiáng)護(hù)壁，繼續(xù)小心施工即可；

(3)如果是孔內(nèi)比較大的坍塌，首先要了解清楚塌方的具體情況，然后根據(jù)情況向孔內(nèi)回填碎石、砂和粘土至塌方位置以上2米，而后重新開始沖鉆。

2.2.3 掉錘、埋錘和卡錘

2.2.3.1 產(chǎn)生原因

掉錘主要由于鉆機(jī)的各部件松動、固定不好以及老化所致；埋錘一般由于塌孔所致；卡錘是由于溶洞、孤石脫落等原因所致。

2.2.3.2 處理措施

(1)先要了解現(xiàn)場的詳細(xì)情況，不可盲目的強(qiáng)行提錘，以免造成塌孔；

(2)如果是砂礫等顆粒較小的石渣埋錘可以采用真空吸渣法；對于卡錘可以嘗試松動鋼絲繩、改變角度進(jìn)行試提，如果卡比較嚴(yán)重，可以采取爆破的方式；

(3)對于以上都不能解決的埋錘、卡錘可以采取人工挖孔的方式，挖孔過程中必須做好護(hù)壁，確保安全。

3、巖溶地區(qū)樁基施工注意事項(xiàng)

3.1 巖溶地區(qū)的鉆孔樁施工易發(fā)生漏漿，因此要備足粘土塊和片石，出現(xiàn)漏漿要馬上補(bǔ)充，保持孔內(nèi)水頭高于地下水位1.5m。

3.2 鉆孔接近溶洞時(shí)，必須嚴(yán)格掌握松繩量，要勤松、少松，防止擊穿巖殼卡住鉆頭。

3.3 鋼絲繩及卡子要勤檢查，勤保養(yǎng)，松動的卡子要及時(shí)補(bǔ)擰。

3.4 護(hù)筒長度不得小于2m，護(hù)筒頂面必須高出地面50cm左右，必要時(shí)護(hù)筒頂用鋼管將護(hù)筒固定在地面上，防止護(hù)筒下沉，護(hù)筒四周必須用填土夯填密實(shí)。停止施工或施工過程停頓的孔位，上面必須鋪蓋鋼筋網(wǎng)片，防止人員或物體墜入孔內(nèi)。

3.5 樁基成孔后的清孔一定要控制好泥漿的比重，既要保證沉淀厚度符合要求，又要確保不出現(xiàn)塌孔。

3.6 樁基灌注過程中要確?；炷恋墓?yīng)充足，控制好導(dǎo)管埋深，防止出現(xiàn)斷樁。

4、結(jié)束語

泉塘特大橋按照以上方案實(shí)施后，經(jīng)過對巖溶樁基成樁質(zhì)量檢測，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這表明以上方案是可以行的，措施是到位的，通過本橋的施工為以后巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。