關(guān)于鉆孔灌注樁溶洞的處理方法探討

摘要：在樁基礎(chǔ)施工中經(jīng)常遇到溶洞等地質(zhì)問題，因此在溶洞地段進行樁基礎(chǔ)施工前，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探等有關(guān)資料及現(xiàn)場實際情況，對溶洞的分布范圍，類型情況等地質(zhì)問題進行分析，制定相應(yīng)的措施進行處理。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁、溶洞、處理；

引言

在溶巖發(fā)育豐富、覆蓋層不穩(wěn)定的特殊地層進行樁基礎(chǔ)施工時，容易遇到溶洞等地質(zhì)問題，給樁基礎(chǔ)施工制造非常大的困難，容易出現(xiàn)掉鉆、卡鉆、漏漿、塌孔等難題。因此，根據(jù)地質(zhì)勘探等有關(guān)資料及現(xiàn)場實際情況，采取針對性的溶洞處理方案，確保樁基礎(chǔ)順利施工，降低施工成本及保證樁基礎(chǔ)成樁質(zhì)量。

1.工程概況

郴州市富士大道西河坪田景觀橋橋型為拱橋。樁基部分共有96條樁，樁徑φ1500mm，樁長30至50m不等，為端承樁。施工圖紙設(shè)計要求樁底保證不少于4m的整體巖面，遇溶洞必須穿過，且穿過溶洞后進入不少于3m。

根據(jù)《地質(zhì)勘察報告》場地內(nèi)自上而下分為：第四系人工填土，第四系沖洪積粉質(zhì)粘土，石灰系白云質(zhì)灰?guī)r。其中石灰系白云質(zhì)灰?guī)r呈灰白色為中風(fēng)化，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，見有方解石細脈呈網(wǎng)狀分布，巖溶發(fā)育明顯，溶洞分布較廣。

2.溶洞處理總體方案

在施工前根據(jù)地質(zhì)報告及設(shè)計資料，對位于溶洞區(qū)域的樁位，采用地質(zhì)鉆于樁中心進行超前鉆，必要時增加鉆位，根據(jù)超前鉆的結(jié)果，繪畫溶洞分布圖，準確掌握溶洞的位置、大小、形狀以及性質(zhì)。

根據(jù)鉆探，樁位處發(fā)現(xiàn)了12個溶洞，最大的溶洞約14m。溶洞按其填充狀態(tài)有完全填充的、半填充的、空的三類；填充物主要是流砂及軟土。根據(jù)上述地質(zhì)條件，從經(jīng)濟及技術(shù)方面進行比較，制定了前期靜壓注漿法、回填粘土碎石、全護筒法等施工技術(shù)來處理溶洞，取得非常理想的效果。

3.溶洞處理

對于溶洞的施工技術(shù)處理，要根據(jù)前期地質(zhì)資料及摸查結(jié)果，不同類型溶洞采取針對性手段，選擇差別化施工，以提高施工效率，降低施工成本并保證質(zhì)量和進度。

3.1 小型溶洞、半填充及完全填充溶洞采用前期靜壓注漿法

普通水泥漿穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象，并且在較大的空隙中注漿容易造成大量漿體流失；若水泥用量加大，漿體流動性、分散性和可灌性又變差，并且成本加大。利用膨潤土的粘結(jié)密封性、潤滑性、增稠性及膠凝性，在水泥漿中加入膨潤土可使?jié){液有足夠的穩(wěn)定性、保水性、有良好的流動性并且粘度適中。

該法針對小型溶洞、半填充及完全填充溶洞。溶洞預(yù)處理施工是在樁基施工之前進行注漿目的是為了加固溶洞填充物流砂、軟土和填滿溶洞空間并達到20mpa強度以上，防止樁基施工時出現(xiàn)泥漿流失、掉鉆、坍孔等問題，保障樁基成孔及水下混凝土澆注等一系列施工順利完成。

對于溶洞中的軟土等土體，漿液是通過劈裂和擠密作用加固土體；針對半填充溶洞，漿液是通過填充滿溶洞；對于溶洞中的砂、礫，漿液通過滲透板結(jié)砂和礫。這樣，通過漿液不斷的加固，一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙，充填溶洞的空間，提高溶洞中土體的承載力和抗剪力形成擋土墻，防止坍孔；在樁體周圍形成防水帷幕，防止流砂和保證護壁泥漿不流失。

（1）布孔：在超前鉆有溶洞的樁位四周均布4個灌漿孔。鉆孔：孔徑80mm，孔深要求達到最深溶洞的底部。

（2）材料：普硅425#水泥、水、膨潤土。

（3）工藝：水灰比0.5，膨潤土與漿液比例3%～4%。采用雙液灌漿系統(tǒng)進行全孔灌漿，要求少量多次、反復(fù)灌漿。

（4）主要施工機械設(shè)備：bw250泥漿泵，bw150泥漿泵，100型鉆機，泥漿攪拌機和貯漿槽，高壓灌漿管及其配件。

3.2 無填充物溶洞的處理

（1）對于封閉的較小及中等無填充物溶洞，采取先填充碎石、干砂，然后回填粘土充實樁孔形成泥壁，如若還漏漿和塌孔等，就采取注漿措施，按前期靜壓注漿法處理。

（2）溶洞內(nèi)無填充物需向洞內(nèi)填充砂子的，選擇一個合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。用壓風(fēng)機將干砂壓入，為防止洞內(nèi)高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達到計算的填充體積，壓力穩(wěn)定，即可停止。

（3）對于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時可采取投放片石、粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到護壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。

3.3大型無填充溶洞的處理

溶洞較大，洞內(nèi)無充填物或流塑充填物，漏水很嚴重，采取片石加粘土反復(fù)打密，仍然無法形成泥石護壁的，可采取鋼護筒跟進法施工。并根據(jù)超前鉆的結(jié)果，確定護筒打入深度。該方法就是一面沖孔，一面接高護筒，并且將其震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)，達到隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水活動的目的。

鋼護筒跟進有兩種施工方法。一是沖擊鉆成孔鋼護筒跟進法。還有一種情況就是樁孔穿過多個溶洞，并且均已成功造壁，在下面沖孔時，上面已形成的泥石護壁坍塌漏水并且無法解決時，可以鋼護筒跟進到這個溶洞位置堵漏，漏幾個溶洞鋼護筒跟到幾個溶洞。

全護筒工藝投入高成本，因此在對中小型和有充填的大型溶洞盡量不選用此方法。

（1）護筒跟進施工工藝。首先要選定地點填滿鋼護筒，然后進行鉆孔作業(yè)、安放輔助護筒，通過振動護筒穿越溶洞并進入至溶洞的底部密封土層，通過護筒注入泥漿，完成鉆孔。對不同結(jié)構(gòu)的溶洞需要采取不同的護筒施工方式，對于單層溶洞采用一層鋼護筒處理；對于多層和不規(guī)則的溶洞，采用2-3層的護筒。具體施工工藝：在第一層護筒完成后，對護筒的底部進行封閉，防止注漿時因為外力出現(xiàn)漏漿。第二層護筒施工時要在護筒外側(cè)焊耳筋固定護筒，嚴格控制護筒的長度，護筒的長度不能超過第一層護筒底部的深度。

（2）內(nèi)、外護筒間空隙及內(nèi)護筒與溶洞底部間空隙的處理。使用護筒跟進施工，需要利用泥漿對兩層護筒進行加固保障其具有抗擊力的目的，具體的施工方法是在內(nèi)護筒底部及頂部100cm 范圍內(nèi)回填砂、碎石，中部回填中砂，然后用高壓噴射灌漿法對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內(nèi)護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)，固結(jié)強度要求達到30MPa。灌漿處理達到要求后，重新鉆孔施工。

（3）護筒跟進施工控制。對于特大型溶洞的處理，在護筒跟進作業(yè)時需要及時觀察溶洞前面的實際情況，掌握溶洞情況是安全施工的重要環(huán)節(jié)。位于特大型溶洞地層中的鉆孔樁，容易發(fā)生大面積坍塌和掉鉆等意外情況。因此在鉆孔施工前一定要掌握溶洞的形狀和特征，為護筒跟進作好充分準備，根據(jù)溶洞的埋深、產(chǎn)狀、發(fā)育層數(shù)等確定護筒跟進深度、跟進層數(shù)。護筒跟進法在鉆孔作業(yè)過程中，應(yīng)該做好應(yīng)急預(yù)案制度，時刻具有處理危險事故的意識。

（4）為保證鋼護筒順利下滑，要求樁孔要豎直，無歪斜、縮頸。鋼護筒孔徑要準確，連接要順直，用卷板機成型。鋼護筒要有一定的剛度，鋼板厚為8 ～ 10mm為宜。在護筒跟進很困難時，可采用沖擊鉆成孔鋼護筒跟進法施工。施工中應(yīng)充分利用沖擊鉆的擴孔性能，使鋼護筒能順利下沉。一般鉆頭外徑和鋼護筒內(nèi)徑空隙控制在3 ～ 5cm，保證沖擊店在護筒內(nèi)順利提升或下沖為度。可以先下在大護筒后下小護筒，然后割掉在大護筒下緣以上的內(nèi)護筒，以保證樁砼與外護筒的連接。

護筒跟進施工是為了避免溶洞施工上體不發(fā)生坍塌事故，但是在實際的施工過程中，當(dāng)護筒跟進施工到某一位置時，就有可能受到作用力的原因，采用振動外向錘很難一次性成功，通常施工經(jīng)常采用邊鉆孔邊跟進的工藝。尤其是當(dāng)出現(xiàn)斜體地質(zhì)結(jié)構(gòu)時，采取護筒跟進作業(yè)，就會存在一定安全隱患，因為護筒是對某一個方向進行外力支撐，使得斜體另一端的地質(zhì)缺失保護，尤其是溶洞出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時造成漏漿而發(fā)生意外。因此，在護筒跟進施工前，必須采用超前鉆進行鉆探，充分了解溶洞具體情況，保證護筒施工安全。

4 結(jié)束語

由于溶洞的地質(zhì)、大小、形狀及填充度不同，因此在施工的過程中要根據(jù)不同的溶洞采取不同的施工工藝，保障鉆孔施工順利開展，通過針對性施工可以提高施工的效率，降低施工成本并保證成樁質(zhì)量。

參考文獻

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