淺談巖溶地區(qū)鉆孔樁施工常見事故及處理方法

胡家喜

我國(guó)巖溶發(fā)育地區(qū)分布十分廣泛，但主要集中在我國(guó)西南地區(qū)，像云、貴、川、桂等地區(qū)都有大面積的巖溶地層。它的形成過程是石灰?guī)r(碳酸鈣)在略有酸性的水中發(fā)生溶解，當(dāng)溫度升高，水分蒸發(fā)或者壓強(qiáng)降低，溶解有碳酸氫鈣的水會(huì)由于二氧化碳溶解度減小而逸出，使碳酸鈣沉淀下來，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中反復(fù)上述反應(yīng)，就形成了地質(zhì)和水文地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜的諸如石鐘乳、石筍、暗河及溶溝、溶槽等奇特的地貌景觀和地質(zhì)構(gòu)造。在這類地層中，往往還蘊(yùn)藏著豐富的地下、地表水和不同類型的風(fēng)化與殘積土。在這種地層上利用沖擊鉆施工橋梁的樁基礎(chǔ)時(shí)，常常會(huì)發(fā)生各種事故，主要有卡鉆、塌孔、偏斜孔、漏漿、斷樁等。由于溶洞處理的成敗關(guān)系到基礎(chǔ)施工質(zhì)量、工期和成本，因此本文通過對(duì)鉆孔樁施工事故的簡(jiǎn)要分析，提高人們?cè)谌芏刺幚磉^程中的理性認(rèn)識(shí)。

1 巖溶地區(qū)鉆孔樁施工中需要特別注意的幾個(gè)問題

1.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)資料預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的問題，制定施工方案，并向鉆機(jī)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。樁孔附近要備足回填材料和挖掘機(jī)、鏟車、水泵等機(jī)械。

1.2 鉆孔

鉆機(jī)時(shí)泥漿要稍稠，現(xiàn)場(chǎng)泥漿池內(nèi)盡量多備些泥漿，在溶洞穿孔后及時(shí)補(bǔ)漿。施工中要加強(qiáng)鉆孔地質(zhì)檢查、復(fù)核，并密切注意觀察鉆機(jī)工作情況、周圍地表沉降和護(hù)筒內(nèi)水位變化，防止不正常情況發(fā)生。根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時(shí)勤觀察、勤檢查，鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時(shí)主繩放長(zhǎng)量控制為1 cm～2 cm，防止擊穿溶洞頂板時(shí)造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。鉆穿溶洞頂板時(shí)一旦漏漿，及時(shí)投放粘土塊、片石并補(bǔ)水補(bǔ)漿，保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴(yán)重時(shí)，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補(bǔ)漿補(bǔ)水，再重新沖擊鉆進(jìn)，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設(shè)計(jì)深度。

1.3 加強(qiáng)對(duì)護(hù)壁泥漿質(zhì)量的控制，有效地保證泥漿的護(hù)壁作用

巖溶地區(qū)的鉆孔樁施工，最容易發(fā)生的情況就是塌孔，其中因素之一便是泥漿的質(zhì)量不好，因此，施工過程中制備泥漿時(shí)，除了考慮施工方便，就地取材外，還應(yīng)從赫土的選用、泥漿配比的確定以及現(xiàn)場(chǎng)泥漿控制指標(biāo)幾個(gè)方面綜合考慮。

1.4 灌注混凝土

灌注中導(dǎo)管提升時(shí)，要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發(fā)生。樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高超灌1m以上，灌注完成后觀察30m in左右，如果混凝土面沒有變化再拔出導(dǎo)管。

2 巖溶地區(qū)鉆孔樁沖擊成孔事故原因分析及處理和預(yù)防措施

2.1 卡鉆、掉鉆

卡鉆原因多為在基巖段成孔時(shí)錘因磨損未及時(shí)修補(bǔ);沖進(jìn)時(shí)因振動(dòng)發(fā)生掉物、掉石;鋼絲繩沖放過多，致樁錘頂傾倒頂住孔壁;溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。處理方法常用:1)松緊法:即主繩放松與收緊依次循環(huán)，使鉆頭產(chǎn)生位移從原位提出;2)副繩法:將主繩放松后，用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使鉆錘產(chǎn)生松動(dòng)，主繩重復(fù)松緊交替法;3)強(qiáng)提法:用吊機(jī)、千斤頂或鉆機(jī)副繩穿滑車組加力強(qiáng)行提升，但該法需注意提升力避免過大，致使主繩斷裂;4)爆破法:測(cè)準(zhǔn)鉆頭被卡高度后，迅速將兩支乳化防水炸藥捆成一組，加配重用測(cè)繩放入鉆錘刃腳部位，然后將鉆機(jī)主繩繃緊并采用電雷管起爆，在爆炸時(shí)產(chǎn)生位移的瞬間提升鉆錘。

掉鉆常有以下幾種情況:鋼絲繩五金套疲勞造成;接頭卡松動(dòng)(無安全卡);鉆頭斷裂;多次打空錘，鋼絲繩與鉆頭接處斷裂。掉鉆以預(yù)防為主，在成孔過程中經(jīng)常檢查鉆頭、接頭卡及鋼絲繩的情況。掉鉆后先用吸泥法，將鉆頭四周的沉渣吸除，用打撈鉤打撈。在進(jìn)尺時(shí)遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質(zhì)或空洞時(shí)，應(yīng)控制進(jìn)尺，防止進(jìn)尺過快引起掉錘。

2.2 塌孔、縮孔

施工時(shí)由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起泥漿突然大量漏失并造成塌孔埋鉆等。發(fā)生漏漿時(shí)要及時(shí)補(bǔ)漿補(bǔ)水，維持孔內(nèi)水頭，并迅速堵漏。然后投入大量粘土塊、片石，利用鉆頭沖擊粘土塊和片石擠入溶洞及其裂縫中，堵住溶洞和巖溶裂隙，形成一個(gè)封閉的環(huán)形護(hù)壁。施工中還應(yīng)注意:在擊穿洞頂之前，密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，一旦泥漿面下降，應(yīng)迅速補(bǔ)水、補(bǔ)漿，然后根據(jù)溶洞的大小按 1∶1的比例回填粘土和片石至溶洞頂部以上 2m～5m，進(jìn)行沖砸堵漏。漏漿現(xiàn)象全部消失后轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)，如此反復(fù)直至穿越溶洞。當(dāng)溶洞內(nèi)填充物為砂礫的，進(jìn)入溶洞后也必須向孔內(nèi)投入粘土、片石混合物(比例 1∶1)，沖砸固壁?；靥钫惩?、片石混合物，有利固結(jié)砂礫，形成護(hù)壁，減少清孔時(shí)間。當(dāng)溶洞內(nèi)填充物為軟弱粘性土、淤泥時(shí)，進(jìn)入溶洞后易縮孔。向孔內(nèi)投入片石，沖砸固壁，可有效防止縮孔。

2.3 鉆孔偏斜

當(dāng)施工中遇到溶洞分布不均或者裂隙比較破碎的地層時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鉆孔偏斜，其原因主要是由于巖層中巖石結(jié)構(gòu)不同，受到風(fēng)化侵蝕的程度也不同，巖層軟硬不均，巖面傾斜，或者是一些不規(guī)則的空洞，造成沖擊鉆底部受力不均等，出現(xiàn)偏斜。

在鉆孔過程中遇到軟硬不均的地層時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)沖擊鋼絲繩有規(guī)律的向一側(cè)擺動(dòng)，此時(shí)可向孔內(nèi)傾斜的一側(cè)拋填片石，同時(shí)采用小沖程沖擊，直到?jīng)_擊鋼絲擺動(dòng)幅度正常，垂直上下時(shí)，方可采用正常施工方法施工。若巖面傾斜坡度較陡，巖層較硬，糾偏不成功時(shí)，可采用水下爆破或利用地質(zhì)鉆機(jī)密排鉆孔，然后再改為上述方法糾偏。

2.4 漏漿

漏漿是指孔內(nèi)泥漿突然大量漏失的現(xiàn)象。漏漿產(chǎn)生的主要原因是鉆穿溶洞頂板遇無充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔內(nèi)壓力，孔內(nèi)水頭急劇下降，外部地下水滲透水壓過高而產(chǎn)生水壓力，引起孔壁坍塌，造成泥漿嚴(yán)重流失。

遇到漏漿時(shí)應(yīng)立即提出鉆頭，向孔內(nèi)補(bǔ)漿或補(bǔ)水，保持住孔內(nèi)漿(水)面高度，如漿面仍不斷下降，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行散拋填，將片石、粘土及水泥制成混合物，視漏漿程度反復(fù)拋填，每次應(yīng)達(dá)到1m～3m，直到不漏漿為止。當(dāng)漏漿太快，散填難以達(dá)到目的時(shí)，應(yīng)采用集中拋填將粘土袋、袋裝水泥、片石等集中在短時(shí)間內(nèi)大量填入。對(duì)于溶洞較發(fā)育地區(qū)，如拋填措施無效時(shí)，可采用全護(hù)筒跟進(jìn)方法，并使其長(zhǎng)度跟進(jìn)至巖溶底部巖層。

2.5 斷樁

巖溶地區(qū)的樁基施工，灌注水下混凝土?xí)r，由于泥漿的質(zhì)量問題引起溶洞位置處孔壁的縮頸或者水下混凝土擠穿孔壁流入溶洞，使導(dǎo)管端口脫離混凝土，造成斷樁。

預(yù)防斷樁的措施有:1)每次灌注時(shí)應(yīng)備足砂石料及水泥，還應(yīng)有相應(yīng)的備用機(jī)械。2)施工過程嚴(yán)密監(jiān)測(cè)混凝土面上升速度，要保證 2m的埋管深度，減少對(duì)下部混凝土的擾動(dòng)。3)灌樁過程中導(dǎo)管應(yīng)加大埋深，以防異常情況造成斷樁。4)灌樁完成后應(yīng)靜待一定時(shí)間，及時(shí)觀測(cè)孔內(nèi)泥漿流失變化情況，暫停拔管，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)補(bǔ)充混凝土，避免短樁、廢樁。

3 結(jié)語(yǔ)

巖溶地區(qū)的鉆孔樁施工，情況千變?nèi)f化，不可預(yù)料因素太多，需具體問題具體分析，不同情況區(qū)別對(duì)待。不論出現(xiàn)哪種情況，都要求在鉆孔樁施工過程前，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)資料的詳細(xì)分析和調(diào)查，出現(xiàn)事故后，要針對(duì)不同的巖溶地質(zhì)特點(diǎn)，采取相應(yīng)的措施和施工方法，順利地完成樁基施工。

[1] 劉夢(mèng)澤.巖溶地區(qū)樁基鉆孔施工[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004 (8):95-96.

[2] 高歌今.巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)措施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004(12):24-25.

[3] 張忠亭.鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)與施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007:73-75.

[4] 李 漪，陸 路.淺談巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[J].工程與建設(shè)，2008(3):145-146.

[5] 白雙喜.巖溶地質(zhì)鉆孔樁施工技術(shù)[J].山西建筑，2009，35 (21):91-93.