1、前言

 　　 貴陽繞城公路西南段涼水井大橋總長720m，設(shè)計樁基96根、樁徑基本為φ1.8m的嵌巖灌注樁，設(shè)計挖孔樁50根，鉆孔樁46根，總長2350m，挖孔樁最深25m，最淺12m，鉆孔樁最深52m，最淺20m。實際施工中，由于橋位區(qū)巖溶極為發(fā)育，溶洞多，分布廣，走向復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多樣，地下水豐富且埋藏淺等原因，設(shè)計10根挖孔樁在施工到一定深度后因無法繼續(xù)下挖而變更為鉆孔樁施工。雖然整個橋梁樁基每孔都進(jìn)行了地質(zhì)鉆探勘查，但因由于巖溶地質(zhì)復(fù)雜，不可預(yù)知性，給樁底持力層的確認(rèn)帶來很大難度。本文通過該互通立交橋樁基施工實踐對巖溶地基樁基設(shè)計與施工中的若干問題進(jìn)行討論。

 　　2、橋位區(qū)地質(zhì)情況

 　　本橋梁地處貴州高原中部山區(qū)，位于貴陽市小河區(qū)金竹鄉(xiāng)，橋區(qū)地貌類型屬構(gòu)造溶蝕型低中山地貌，巖層結(jié)構(gòu)基本是露地層為上覆殘坡積層（Qel+dl）亞粘土，下伏基巖為三疊系下統(tǒng)安順組(T1a) 薄～中厚層狀白云巖，大冶組(T1d)薄至中厚層狀灰?guī)r，層間夾泥線、鈣質(zhì)泥巖。地層產(chǎn)狀為280°∠65°，呈單斜產(chǎn)出。該區(qū)為白云巖分布區(qū)，根據(jù)鉆探資料，白云巖存在不均勻風(fēng)化，風(fēng)化厚度變化差異很大，局部地段巖溶發(fā)育，鉆孔揭露溶洞較多，且橋區(qū)地下水豐富、埋藏淺。

 　　2、關(guān)于樁位鉆探問題

 　　施工鉆探勘探對設(shè)計及施工而言是非常重要的一環(huán)。有以下2個問題值得討論：

 　　（1) 鉆孔數(shù)量。設(shè)計要求施工鉆探為一樁一孔，即在樁位中心處鉆孔，根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JTJ064-98），對樁徑φ2.0m可采取一樁一孔。實際施工中，發(fā)現(xiàn)溶洞發(fā)育區(qū)多數(shù)樁基中心及樁圍1～1.5m的范圍補鉆1～2孔揭示的溶洞發(fā)育程度、高程情況各不相同，體現(xiàn)巖溶地質(zhì)的復(fù)雜性。本人認(rèn)為當(dāng)樁位中心鉆孔揭示的白云巖或灰?guī)r為新鮮完整的微風(fēng)化巖時，可以據(jù)此作為設(shè)計依據(jù)，若孔中心鉆孔揭示的巖石呈弱風(fēng)化、裂隙發(fā)育、巖石破壞，或雖巖芯完整，但溶孔、溶槽發(fā)育時，應(yīng)當(dāng)沿樁周圍補鉆1～2孔，以查明樁周圍有無溶洞發(fā)育情況。

 　?。?）鉆孔深度。按照《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JTJ064-98），巖溶地區(qū)鉆孔深度為設(shè)計樁底以下整體巖層不少于5m，但由于樁基是邊勘查邊設(shè)計邊施工，建設(shè)單位及設(shè)計單位要求鉆孔入巖深度為樁底設(shè)計標(biāo)高以下整體弱風(fēng)化不小于5m。本人認(rèn)為，地質(zhì)鉆孔深度應(yīng)探入連續(xù)完整弱風(fēng)化巖層應(yīng)不小于8m較為合適（因巖層溶洞發(fā)育差別很大），以探明樁底以下8m的完整持力層是更安全可靠。

 　　3、關(guān)于樁基成孔工藝的選擇問題

 　　由于巖溶地質(zhì)的復(fù)雜性、不可預(yù)知性，結(jié)合該互通立交樁基施工實踐，本人認(rèn)為沖孔工藝較回旋鉆孔工藝要好；在具備人工挖孔條件下，挖孔工藝較機械鉆孔工藝強。

 　　涼水井大橋樁基采用了機械沖孔和人工挖孔兩種工藝。對于孔深小于20m的樁基，巖層完整，溶洞無填充物、涌水量較小的樁基均采用人工挖孔工藝，該工藝最大優(yōu)點是可全面開挖，工期快，對施工場地及用電量要求不高，同時能清楚洞察地基溶洞發(fā)育的真實情況，能與施工鉆探地勘資料能直接對照，確保終孔樁底基巖完整，樁基安全性有絕對把握。挖孔過程對于一般溶洞可采取澆注鋼筋砼護(hù)壁、或漿砌磚墻封堵，其處理方法簡單易行，若挖孔遇到大黃泥、流砂等流塑狀填充物溶洞，挖孔便異常艱難，此時應(yīng)改為鉆孔，降低施工成本。

 　　沖孔工藝采用卷揚機加沖擊錐施工，該工藝對巖溶發(fā)育和巖層不均勻性有較好的適應(yīng)性。由于溶洞發(fā)育極不規(guī)則，溶洞、溶槽、溶溝、溶穴、溶筍等形態(tài)存在，使得巖層均勻性極差，而不均勻地質(zhì)對回旋鉆機而言是致命的弱點，采用沖擊鉆可避免回旋鉆卡鉆、斜孔、進(jìn)尺困難、溶洞處理難等缺點。然而沖孔樁最大的缺點是孔樁經(jīng)過反復(fù)沖擊后，孔徑變大，混凝土超灌量增加，因而沖擊鉆頭外徑經(jīng)常采用比設(shè)計樁徑小5～10cm，具體數(shù)據(jù)取決于施工經(jīng)驗或巖層強度，巖層強度大擴孔系數(shù)便小。

 　　4、關(guān)于溶洞處理問題

 　　溶洞處理方法有許多論述，這里結(jié)合本涼水井大橋樁基施工實踐，總結(jié)有以下幾點：

 　?。?）利用地質(zhì)勘探孔提前給空溶洞補水，以達(dá)到防止鉆孔過程中溶洞頂板被擊穿時孔內(nèi)泥漿水頭突然下降而造成塌孔情況發(fā)生。理論上采取增加泥漿儲備以防水頭突然下降而塌孔的做法是可行的，但實際施工過程中，塌孔發(fā)生是很短時間內(nèi)的事，補充泥漿往往是來不及，故個人認(rèn)為利用地質(zhì)孔補水仍是預(yù)防鉆孔過程突然漏漿的最好辦法。

 　?。?）遇到溶洞后回填片石黏土進(jìn)行反復(fù)沖填，是處理溶洞、斜孔、卡鉆等問題最簡單適用可行的方法。本互通樁基沖孔施工過程中對溶洞處理基本采用該方法獲得成功。

 　?。?）遇到溶洞裂隙發(fā)育，孔內(nèi)漏水、漏漿嚴(yán)重，采用投片石和粘土往往不能解決問題，可采取投入袋裝水泥和粘土，然后反復(fù)沖擊使得水泥黏土拌和均勻，靜置7～8d讓膠體凝固后再沖擊施工，該方法是處理裂隙漏漿最簡單適用的有效方法。其原理是水泥與黏土經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬笮纬梢环N具有強度的復(fù)合體，后經(jīng)反復(fù)沖擊而被擠入裂縫中起到封閉作用。

 　?。?）孔口地表塌陷處理。造成孔口地表塌陷原因主要有以下兩點：一是孔口覆蓋層中角礫層、砂質(zhì)土等被洗空而形成“空肚皮”，在鉆機震動荷載作用下產(chǎn)生坍塌；二是因溶洞頂板比較破碎，原溶洞內(nèi)充填物起臨時支撐作用，因沖孔施工泥漿循環(huán)作用把充填物清除出孔外，造成充填物支撐作用逐步消失而引起溶洞頂板坍塌。地表突然下陷是非常危險的安全隱患，唯一的預(yù)防措施是根據(jù)地質(zhì)鉆探報告資料認(rèn)真分析溶洞頂板厚度和巖層強度，在穿越溶洞階段，要放慢鉆進(jìn)速度，或采用較小沖擊錐先破穿溶洞頂板，同時多投入片石、黏土反復(fù)沖填擠密溶洞。孔口地表可采用回填片石砼靜置數(shù)天后再沖孔便可處理。

 　　（5）挖孔樁施工中，經(jīng)常出現(xiàn)孔壁突然崩塌漏漿，或孔底剛發(fā)現(xiàn)甚至未發(fā)現(xiàn)的溶洞突然涌起泥漿、流砂，極大危及孔下施工人員的安全。遇到該情況時，不可盲目處理，應(yīng)立即撤出人員、工具，待其涌漿或涌水穩(wěn)定后，再安排施工經(jīng)驗豐富人員下孔清理，若清理順利，不再有泥漿涌起出現(xiàn)，可先對溶洞進(jìn)行處理后再繼續(xù)往下挖孔，否則，最好選擇重新回填片石、黏土至孔口后采取沖孔。

 　?。?）樁基砼灌注過程中，為防止砼超壓力過大擠垮由黏土和片石沖填維護(hù)溶洞孔壁，造成砼超灌或出現(xiàn)斷樁事故。故要求在灌注砼施工前，結(jié)合根據(jù)地勘報告資料和投入的片石黏土數(shù)量加以判斷溶洞孔壁牢固強度，為防止斷樁，建議灌注砼導(dǎo)管埋深最好選在4～6m。

 　　5、關(guān)于樁底沉渣清除問題

 　　對于嵌巖樁而言，規(guī)范允許的孔底沉渣厚度≤5cm，采用沖擊成孔工藝對孔底沉渣厚度控制顯得非常關(guān)鍵。一般而言，清孔階段置換泥漿濃度應(yīng)由濃變稀，一旦清孔完畢驗孔合格后應(yīng)立即下鋼筋籠進(jìn)行砼灌注，避免靜置時間過長造成孔底沉渣可能超厚，初灌砼的沖擊力會沖起部分沉渣，并隨連續(xù)灌注過程，孔內(nèi)泥漿水位上升而將部分沉渣帶出孔外。

 　　實際施工中，灌注成樁的樁基不可能每根樁底沉渣厚度都能夠取芯檢查，經(jīng)常利用樁基砼內(nèi)預(yù)埋的3根超聲波檢測器進(jìn)行質(zhì)量檢查，一旦發(fā)現(xiàn)樁底沉渣過厚，可采用鉆機取芯成孔（一般施工3孔），再用高壓水從鉆孔口注入，另外孔口出渣的循環(huán)通路，直至將樁底沉渣清除干凈，再壓注水灰比1:0.5d的水泥漿進(jìn)行處理。該處理方法投入小，簡單可行。 

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標(biāo)簽：橋梁樁基礎(chǔ)、溶施工方法

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文章名稱：《淺談巖溶地區(qū)樁基設(shè)計和施工中的若干問題》

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