淺談沖擊鉆成孔在溶洞區(qū)常見問題及處理方法

于國峰

【摘要】以某特大橋溶洞區(qū)樁基鉆孔樁施工為例，淺談溶洞區(qū)鉆孔樁施工所出現(xiàn)的問題及處理方法。

【關(guān)鍵詞】沖擊成孔 常見問題 處理方法

1、引言

某特大橋根據(jù)設(shè)計圖紙及補充地質(zhì)勘探資料，在該橋15號、16號、17號墩樁位處存在溶洞，其中最大溶洞的高寬均約為27米。本文結(jié)合溶洞區(qū)鉆孔樁施工淺談施工過程中出現(xiàn)的問題及處理方法。

溶洞區(qū)樁基鉆孔施工時，因地質(zhì)情況較為復(fù)雜，設(shè)計圖紙也不可能精確標出溶洞所在位置及大小，可能出現(xiàn)的問題預(yù)見性不強，因此，只有在施工過程中發(fā)現(xiàn)和記錄，對可能出現(xiàn)的問題做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、快解決。下面就溶洞區(qū)鉆孔樁施工所出現(xiàn)的問題及處理方法進行闡述：

2、溶洞區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁的施工難點

巖溶地區(qū)地質(zhì)形態(tài)異常復(fù)雜，現(xiàn)有地勘手段無法完全摸清。從實際現(xiàn)場的施工情況來看，巖溶地區(qū)成孔有以下幾大難關(guān)。

2.1成孔過程中漏水、漏漿 由于溶洞的大小、分布、走向等地質(zhì)資料反映不可能十分準確，施工過程中往往出現(xiàn)一些意外情況，在鉆進過程中因突然漏水、漏漿導(dǎo)致孔內(nèi)水頭迅速下降，導(dǎo)致護筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降等重大安全事故。

2.2成孔事故多。由于巖溶地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在施工過程中可能會遇到大溶洞、多層溶洞等復(fù)雜情況，在成孔過程中塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、鉆孔偏斜、移位、彎孔等事故較為普遍。

2.3孔內(nèi)涌砂。當(dāng)巖面傾斜較大，加之因溶蝕產(chǎn)生溶槽、溶溝或有大塊孤石等情況，鋼護筒沒有完全著巖，在成孔時，由于沖擊錘的上下起落引起孔內(nèi)水位波動，會發(fā)生孔壁砂向孔內(nèi)涌流的情況。

2.4清孔難度大。當(dāng)采用沖擊鉆機沖擊成孔工藝，特別是大直徑樁成孔后，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時符臺規(guī)范要求，是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有時換漿達到規(guī)范要求時，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會重新發(fā)生滲漏、塌孔事故。

2.5混凝土灌注難度大。由于樁超長，混凝土方量大、灌注時間長，所以樁身混凝土質(zhì)量控制難度很大。而且通過溶洞段時，還易發(fā)生混凝土壓力過大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或斷樁。所以必須精確計算、精心組織，控制好混凝土坍落度與灌注速度。

3、鉆孔中的問題及相應(yīng)處理措施

3.1 鉆進中漏漿

在樁基鉆進過程中，如果孔內(nèi)泥漿面突然下降，且孔口冒細密水泡，這時可判斷鉆錘已到達溶洞位置。

處理方法：

當(dāng)鉆錘達到溶洞位置后，立即提出鉆錘，并向孔內(nèi)回填片石、水泥和粘土（經(jīng)驗值：片石（m3）：水泥（t）：粘土（m3）=1：0.02：1）至溶洞頂以上1米左右，待回填物沉積密實后再重新鉆進。在鉆進過程中，需不斷提錘、落錘，通過反復(fù)沖擊擠壓填充物，使其在溶洞內(nèi)形成錐形圍護結(jié)構(gòu)墻，從而保證孔內(nèi)泥漿高度，確保沖鉆順利進行。

需要注意的是，在沖擊鉆進時機手要隨進尺快慢及時準確得放主鋼絲繩，使鋼絲繩在每次沖擊過程中始終處于拉緊狀態(tài)，既不少放，也不多放。放少了鉆頭落不到孔底，打空錘，不僅無法獲得進尺，反而可能造成鋼絲繩拉斷、掉錘。放多了，可能造成卡鉆或孔位偏斜，破壞已形成的圍護結(jié)構(gòu)墻。因此，在鉆孔過程中應(yīng)在鋼絲繩上作長度標記，以更好的掌握和控制其下放長度。

3.2 鉆進中偏孔

在鉆孔過程中遇到溶洞內(nèi)突出的溶巖或斜巖，或是遇到軟硬不一的巖石時，都有可能造成偏孔，若不及時處理，將會造成樁的垂直度不夠，鋼筋籠難以下放。

處理方法：

提出鉆錘，在偏斜處回填片石和粘土，待沉積穩(wěn)定使鉆孔面形成一個平臺后再吊入鉆錘，轉(zhuǎn)入正常沖鉆。

3.3 鉆孔中卡鉆

由于溶洞的不規(guī)則性和溶洞內(nèi)地質(zhì)情況的復(fù)雜性，在鉆進的過程中若遇到較突出的孤石時，或溶洞內(nèi)有可能存在半巖半虛的情況（即樁位一半是巖石，一半懸空或為填充物），或經(jīng)過巖層分界面時相鄰巖層強度差別較大、操作中未及時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理。

遇到卡鉆時，應(yīng)仔細分析原因，不可妄動，以免造成越卡越緊或掉鉆事故，當(dāng)鉆頭可活動時，可上下提動鉆頭，并使鉆頭轉(zhuǎn)動一個角度，反復(fù)嘗試，有可能提出，或用吊車配合鉆機，同時或交替提動，有時能將錘頭提出。用小沖錘（以圓鋼或鋼軌焊接）在樁孔一側(cè)沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點松動后提出鉆頭。必要時可試用水下爆破法，震松錘，吊車配合提出鉆頭。

掉鉆的原因主要是大錘的老化破斷，或大繩與錘頭連接不好，鉆孔中應(yīng)時常檢查機具設(shè)備防止掉鉆。

具體處理方法：

由于“探頭石”引起的卡鉆現(xiàn)象，可以適當(dāng)往下放鉆頭，而后，強力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。

由于溶洞內(nèi)半巖半虛的情況而引起卡鉆，可向孔內(nèi)回填片石和粘土，進行小沖程沖擊，待擊碎的片石把孔內(nèi)的巖石填筑密實平整后，再轉(zhuǎn)入正常沖鉆。

因鉆頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法進行處理。在整體巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采取此方法處理。

由于機械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時間過長造成的鉆頭無法提升現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進行處理。

3.4 鋼筋籠碰塌孔壁

由于鋼筋籠變形，刮著了溶洞的填充物，或在第二次清孔時泥漿的相對密度太小，清孔時間過長，都有可能導(dǎo)致溶洞樁的孔壁坍塌。

處理方法：

在鋼筋籠的制作、堆放和吊運過程中要嚴格按要求進行，防止變形。若二次清孔過程中溶洞塌孔，必須提出鋼筋籠后探明塌孔位置，回填片石、水泥及粘土等到塌孔位置以上1～2米，待沉積密實后再鉆進。

4、灌注水下砼時出現(xiàn)的問題及對策

經(jīng)過二次清孔后，含砂率<2%，泥漿的相對密度保持在1.2左右（主要是為了防止溶洞處的護壁坍塌）時，就可以灌注水下砼。砼的坍落度控制在18～22之間。在砼灌注到溶洞位置時，應(yīng)注意以下問題：

4.1 在灌注到溶洞時，砼面上升緩慢，必須保持連續(xù)快速灌注，否則有可能造成塌孔。

4.2 在灌注到溶洞位置時，導(dǎo)管埋置深度控制在10～12米左右，以防止砼灌注過程中過大的沖擊力對溶洞護壁造成擾動以致穿孔。尤其是在砼面要通過正常護壁與溶洞護壁交界處時，更要控制好導(dǎo)管埋置深度，一般是在砼面高于溶洞口2～4米的位置才拆管。所以在灌注過程中一定要做到勤測，隨時掌握導(dǎo)管埋置深度。

另外需要注意的是，由于溶洞樁的泥漿相對密度較大，隨著灌注過程中砼面的上升，其表面上覆蓋的泥皮也相對較厚，就越不容易通過測繩準確量測出砼面的深度，所以這時導(dǎo)管埋深稍稍加大也是必要的。

4.3 在溶洞位置處，上下抽動導(dǎo)管時要防止導(dǎo)管提升過猛造成過大的沖擊力，導(dǎo)致護壁坍塌，溶洞穿孔。

結(jié)束語

1、巖溶地區(qū)鉆孔樁施工的難點主要在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工中不可預(yù)見的因素太多。因此，在前期勘測中要準確掌握溶洞情況。

2、溶洞鉆孔樁施工的事故頻繁發(fā)生，對可能發(fā)生的問題合理預(yù)測和有效控制可以將損失降到最小。

3、擁有富有經(jīng)驗、熟練的操作人員以及進行嚴密的施工組織與管理也是施工成敗的關(guān)鍵。

4、由于切實做好施工組織安排，加強現(xiàn)場的技術(shù)管理工作，對各種問題能及時采取對應(yīng)措施，故在施工過程中未發(fā)生過安全及質(zhì)量事故，順利完成全部鉆孔灌注樁施工，全部通過樁基檢測工作。溶洞處理取得了較好的質(zhì)量效果。