城市軌道工程溶洞鉆孔樁施工技術

趙建國

（山西交通建設監(jiān)理咨詢集團有限公司，山西 太原 030031）

0 引言

城市軌道工程項目建設是當前城市基礎建設的重要內(nèi)容之一，做好城市軌道工程建設工作可以有效緩解城市交通壓力，提高通行效率。當前，我國的一、二線城市都在積極開展城市軌道工程項目建設工作，但由于我國地形復雜多樣，地下溶洞數(shù)量龐大，其對于城市軌道交通工程的施工建設產(chǎn)生了巨大的影響，做好溶洞、溶溝以及溶槽的填充工作，對軌道工程溶洞鉆孔樁施工技術進行分析，可以更好地推動軌道交通的發(fā)展。

1 工程概況

本研究以山西省太原市的某軌道工程作為研究對象，本工程的路線全長18.238km，該路段的地質(zhì)較復雜。為了保證工程的順利進行，需要設置區(qū)間高架段，工程墩臺范圍為0#-15#墩，共有64根樁基，樁總長度在11～39m，樁直徑為1.2m。通過地質(zhì)勘測及現(xiàn)場情況分析，0#臺、1、2、5、7、9、10、13#墩基礎下均有溶洞存在，溶洞的高度在0.4～4.17m，如果要保證施工質(zhì)量，就必須處理好溶洞鉆孔樁施工的問題。

2 水文地質(zhì)情況

本工程項目的地下水主要以基巖裂隙水和孔隙潛水、巖溶水為主。該工程項目的上部主要分布的是黏性土?；鶐r部位的裂隙水則主要存在于深部構造裂隙和灰?guī)r表層內(nèi)風化的裂隙之中，地下水埋藏較深，而且水量相對較小，補給方式主要是由上層向下滲的孔隙潛水，而基層縫隙水相對較匱乏，無法發(fā)揮承壓水性質(zhì)。巖溶發(fā)育較強，而且灰?guī)r深埋于地下，地下水則大部分存在于溶孔、還有部分存在于溶蝕裂隙以及巖溶管道之中，其富水性以及透水性較差。在對本工程項目的巖溶進行分析時，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的巖溶主要為白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞數(shù)量共有38個，溶洞高0.3～11.3m，鉆孔遇溶率高達50%以上，巖溶發(fā)育程度強，場地巖體因為構造影響顯得較為破碎，基巖面在局部位置起伏較大，為了更好地保證施工質(zhì)量，在驗樁、驗孔時需要加強施工管理。

3 樁基施工特點與重難點

3.1 地質(zhì)特點

由于本工程區(qū)域主要以黏性土為主，土壤中混有較多的碎石、石塊以及破碎的磚塊等，同時由于施工期間會反復的挖填相關土層，導致土質(zhì)結構疏松，在遇水之后容易變成漿狀，雨季時施工部位會聚集較多的地表水。溶洞和夾層較多，而且部分施工段還存在有連續(xù)溶洞。據(jù)統(tǒng)計，64個鉆孔樁有20孔巖溶洞，溶洞率高達31.25%。此外，地質(zhì)情況的復雜還表現(xiàn)在入巖后，巖面存在的斜層較多，施工因此受到影響和干擾[1]。

3.2 樁基施工重難點

樁基施工重難點主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）裂隙漏漿。巖溶段進行樁基施工時，因為存在大量的溶洞，導致鉆孔樁施工的成孔期間容易出現(xiàn)漏漿的問題，因此，在對巖溶段進行樁基施工時，要加強對成孔漏漿問題的控制。

（2）坍孔問題。成孔時可能會出現(xiàn)瞬間漏漿的問題，漏漿比較嚴重的情況下，將會出現(xiàn)塌孔的問題，影響施工質(zhì)量效果，必須要及時采取措施予以應對，保證鉆孔順利成型。

（3）斜巖問題。在黏土和巖石分界的位置，通常存在大量溶溝、溶槽以及孤石，在外力作用的影響下，將會出現(xiàn)不同程度的傾斜，在沖孔時，容易出現(xiàn)偏孔的問題，因此，在鉆孔樁施工期間還要做好糾偏工作，這樣才能切實有效地保證施工質(zhì)量。

（4）控制卡鉆和掉鉆等情況。在巖溶地段施工時，卡鉆以及掉鉆發(fā)生的概率較大，之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是受多種因素影響而引發(fā)的，巖面處于傾斜狀態(tài)，溶槽以及溶溝位置就容易出現(xiàn)擠鉆的問題；復雜多變的地質(zhì)環(huán)境也增加了這些施工問題發(fā)生的可能性。

（5）防止灌注樁斷裂。灌注樁斷裂在鉆孔施工期間也時有發(fā)生，灌注樁斷裂的原因多種多樣，如鉆孔時發(fā)生斜孔問題，且沒有得到及時有效地解決，或是施工期間發(fā)生大量漏漿問題等，都可能導致灌注樁斷裂[2]。所以在施工過程中必須加強對地下混凝土施工的控制，做好混凝土各項澆筑工作，這樣才能有效預防斷樁問題，保證施工質(zhì)量。圖2為溶洞鉆孔樁施工流程。

圖2 溶洞鉆孔樁施工流程

4 城市軌道工程溶洞鉆孔樁施工處理技術

4.1 斜孔的處理方案

斜孔的出現(xiàn)是由多種因素造成的，如在溶洞地層軟硬度不均勻的情況下，鉆頭的受力效果就會受到影響，其容易偏向某一側，這樣就容易出現(xiàn)斜孔問題，為了對該問題進行預防，可以嘗試從以下層面著手：

（1）在鉆孔時加強各個設備的配合度，進一步對設備的性能予以優(yōu)化，在設備應用之前進行設備性能檢測分析。

（2）可以適當加高鉆頭，這樣可以有效避免鉆孔過程中鉆機傾向于硬度比較低的一側，進而達到預防斜孔的目的。

（3）科學選擇鉆進方式，在鉆進初期施加的壓力不要過多，可以等到鉆頭全部進入到鉆孔巖層之后，再適當?shù)厥┘訅毫Γ瑥亩行ьA防斜孔問題。

4.2 卡鉆的預防方案

卡鉆也是鉆孔樁施工期間經(jīng)常出現(xiàn)的問題，導致卡鉆的原因也是多種多樣，如在溶洞地層鉆進過程中，應用旋挖鉆機鉆孔，鉆頭在穿過溶洞頂板之后，受到外界壓力偏向一側的情況極為常見，由此就形成了卡鉆，為了有效地預防此類問題，減少卡鉆問題的發(fā)生率，在施工前，工作人員可以前往施工場地進行勘察，分析導致卡鉆發(fā)生的原因有哪些，可以采取哪些預防措施，如可以嘗試在方頭筋板上焊接導向筋板，避免鉆頭直接與巖石比較堅硬的部分接觸，影響施工質(zhì)量。同時在施工過程中，鉆頭進入到施工樁孔時，要小心操作，提鉆的速度要快準穩(wěn)，施工完畢迅速提出鉆頭，這樣可以保證施工質(zhì)量，規(guī)避卡鉆的問題[3]。

4.3 漏漿的處理方案

漏漿也是施工中較常見的問題，要想有效規(guī)避漏漿問題，要從以下方面入手予以處理：

（1）由于溶洞有很多縫隙，施工期間發(fā)生漏漿的概率較大，因此必須做好補漿工作，明確溶洞的基本情況，如其是否與其他相鄰的溶洞存在有連接點，如果存在連接點，那么在鉆孔過程中發(fā)生泥漿流走的頻率相對較高，使得漏漿發(fā)生率相對比較大，為了更好地保證施工質(zhì)量效果，解決施工中存在的問題和不足，就必須要做好漏漿處理準備工作。在溶洞地層施工工作正式實施前，要做好施工設計圖的核對工作，明確圖紙上的各項標注內(nèi)容，了解各個溶洞的分布情況，然后對相同溶洞的大概容積進行預算，在鉆孔附近準備好填充物。

（2）在鉆孔時，要密切關注溶洞內(nèi)部變化情況，泥漿出現(xiàn)任何變動都不能有絲毫松懈，如果泥漿有所下降，則需要第一時間補漿，向鉆孔內(nèi)增加補充料，然后再進行鉆孔，這樣泥漿流失的情況將會得到有效緩解。

（3）如果發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿面快速下降，表示漏漿速度較快，只是通過填料的方式無法有效解決此類問題，必須要大量補漿。

4.4 塌孔的處理方案

鉆孔漏漿會引發(fā)多方面的問題，塌孔就是其中之一。針對塌孔問題除了采取補漿和回填堵漏等措施外，還應向鉆孔內(nèi)適當?shù)胤湃肱驖櫷粱蚱渌酀{材料，然后使用鉆頭均勻攪動，保證泥漿的各項參數(shù)符合相關規(guī)定的標準要求。同時溶洞填充物一般都是流動的黏土或是淤泥，在鉆孔之后并不是十分穩(wěn)定，為了有效解決該問題，就必須做好撈渣工作，撈渣需要多次反復進行，直到孔壁基本穩(wěn)定才可以停止撈渣。

5 結語

相比于普通的鉆孔樁施工，溶洞鉆孔施工的難度相對較大，施工期間影響因素較多，在施工過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)缺陷和不足，都將會對整體的施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此，必須要加強對施工現(xiàn)場的勘測，分析施工問題產(chǎn)生的原因并找到解決措施，制定科學合理的施工方案，從而保證溶洞鉆孔施工的質(zhì)量。