摘要：我國幅員遼闊，地質情況復雜多樣，在西南、華南地區，巖溶現象普遍存在，這給橋梁基礎施工帶來了較大的困難。對于巖溶發育地區的樁基，如何準確確定樁基持力層高程，如何在樁基設計、施工過程中確保樁基工程質量，如何采用安全、經濟、合理的樁基施工技術及溶洞處理方案，是樁基施工人員普遍關注的問題。本文首先分析了巖溶地區地質情況和樁基礎施工的特點，然后探討了基礎施工中的溶洞處理方法及水下混凝土灌注的技術，最后對施工中可能出現的事故問題提出了相應的預防措施。
關鍵詞：巖溶,樁基礎,溶洞,內注漿,漏漿
一、巖溶地區地質情況分析及樁基礎施工的特點
(一)巖溶地區的地質情況
1、基巖頂面起伏不平
由于受氣溫的影響，石灰巖表面主要是在地表水以及地下水的強烈侵蝕作用之下，普遍出現參差不平、犬牙交錯的形態。起伏不平的基巖面，其高差一般為1m～5m，局部地段高差可達20余米，給樁基施工帶來了困難。
2、淺層溶洞
基巖面下2m～15m范圍內出現的溶洞稱淺層溶洞。淺層溶洞內一般有充填物，充填物一般呈軟塑—流塑狀態。溶洞發育形態非常復雜，這類淺層溶洞直接影響到基巖上樁基的安全。
3、軟土及地下水
在石灰巖溶洞地區的基巖表面，普遍分布一層厚薄不一的軟土層，軟土層一般呈軟塑—流塑狀態。其天然含水量大、承載力低、工程地質條件差，是引起上部結構不均勻沉降的主要因素;且其性質對地下水位的變化非常敏感，當地下水下降時，浮托力消減，土層固結變形，工程地質條件發生改變。
(二)巖溶地區樁基礎的施工特點
巖溶地區樁基礎施工主要有以下特點：
1、基巖面雖淺但是溶洞分布廣，而且多為串珠狀，在鉆進過程中會出現多次反復漏漿。
2、巖溶中裂隙水有流動性，在鉆進過程中一旦漏漿會出現投入孔中大量片石及粘土，但泥漿面上升不明顯的現象。
3、溶洞不是整齊的，頂板和底板犬牙交錯，高低不平，鉆進溶洞頂板及底板都存在偏孔甚至于卡錘的情況。
4、混凝土超方量較大。
5、樁基混凝土澆注完后混凝土面出現沉降。
6、回填片石會導致原巖層渣樣與回填片石渣樣混在一起，影響對地質情況的判斷。
二、基礎施工中的溶洞處理方法
(一)小型溶洞——鉆孔處理
對于高度小于5米的小型溶洞，可以采用拋填片石法進行處理。在鉆孔進入溶洞區時，首先可從孔內泥漿的變化來判斷溶洞是否存在地下水流。如孔內泥漿突然下沉，反復加漿能保持孔內泥漿和水位穩定，說明此處溶洞沒有地下水流。如孔內泥漿無法灌滿，且泥漿稠度不斷變化，說明此處溶洞有地下水流。
1、無地下水流溶洞的處理
對無地下水流的小溶洞，當鉆至離溶洞頂部0.5m時，沖擊鉆由高沖程施工轉向低沖程施工，逐漸將洞頂擊穿。一旦發現泥漿面下降，應迅速補水，然后根據溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小沖程輕砸，讓粘土和片石充分擠入溶洞內壁。這樣反復拋填片石沖擠，使片石往樁孔四周的溶洞區內排擠，直至樁孔外溶洞區內擠滿片石，形成護壁。拋填片石時可適當摻入適量的碎石土，以增強溶洞區內樁孔四周擠填片石的密實度。
2、有地下水流溶洞的處理
對于有地下水流的小型溶洞，如果地下水流較緩，孔內水位比較穩定，則仍可采用拋填片石進行處理，且拋填時可摻入適量的碎石土及絮狀物，仍至整袋水泥，以增強溶洞區內樁孔四周擠填片石的密實度和強度，減小地下水流速度或阻隔地下水流。如果反復漏漿，則可考慮參照中型溶洞處理措施處理。
(二)中型溶洞的施工處理——拋填片石
高度在5～10m的中型溶洞，如果僅采用拋填片石的方法，通常會出現反復漏漿的現象，無法有效治理，因為片石護壁在自重及振動的作用下容易垮塌，一般采用鋼護筒跟進的方法進行處理。當沖擊穿過溶洞頂部后，用鋼絲繩活扣綁住護筒，用吊機(或鉆機自吊)把護筒放至孔底。注意在沉入護筒前，應采用檢孔器檢查鉆孔的大小及傾斜度，保證護筒能順利沉入溶洞區內。護筒長度一般宜比超前鉆所確定的溶洞高度值長3米。在內護筒底部100cm范圍內導管灌填小碎石素水泥混凝土，待固結后即可重新沖孔至終孔標高。但鋼護筒長度太長也會給施工及后續施工帶來一定困難。
(三)大型溶洞的施工處理——溶洞內注漿
大型溶洞、串珠狀溶洞及特殊地段巖溶樁基的施工處理，溶洞內注漿是溶洞預處理的重要方法，其目的是為了加固溶洞填充物和填滿空洞。防止鉆孔樁施工時泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發生，保障成孔及水下混凝土澆注等施工工序的順利完成。其在跨越既有線樁基礎施工及大型溶洞區樁基礎施工時，效果明顯。注漿施工的技術要點如下：
1、用注漿泵注漿，壓力控制在0.5～1.0MPa范圍，速度為15～20L/min，滲透直徑不小于3m，水泥漿配合比為水∶水泥=0.8:1.0。
2、采用間歇注漿，使先注入的漿液與砂或碎石初凝后再注漿，防止漿液流失。
3、為防止漿液流失，應及時向孔內投放黏土、水泥和片石，加大泥漿密度，采用優質泥漿或在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿，以提高泥漿膠體率和懸浮能力。
4、采用抽碴法(換漿法)清孔。
三、水下混凝土灌注的施工技術
水下混凝土的施工條件、灌注方法都不同于水上施工的混凝土。水下混凝土除了要保證有足夠的強度，同時還要有良好的和易性和適宜的初凝時間，這也是保證灌注過程連續順暢的關鍵。為此在施工中我們在混凝土的配比中加入了2%的JUV—1型緩凝劑，延長混凝土初凝時間，避免了由于混凝土的過早初凝造成堵管現象。
混凝土灌注速度控制：灌注樁基混凝土的過程中，仔細核對灌注混凝土的數量，認真量測混凝土的頂面標高。在灌注混凝土標高達到溶洞位置時要放慢灌注速度，導管埋深盡量縮短，以減少混凝土對側壁的壓力，避免造成混凝土將溶洞處孔壁沖開的現象。
四、施工中易出現的事故及防治措施
(一)漏漿
漏漿是溶洞地區鉆孔施工常見的問題之一。鉆孔前應準備充足的水源和水泵、粘土、片石、草袋。穿透溶洞時，應密切注意護筒內泥漿面的變化，一旦泥漿面下降漏漿，應立即提出鉆頭，向孔內補漿或補水，保持住孔內水頭壓力并投入粘土和片石混合物，然后查明原因進行處理。
當鋼護筒底發生漏漿時，采取復打下壓鋼護筒，用粘土加固封閉護筒周圍縫隙，防止地表水滲入樁內，并往孔內填粘土和小片石至高出鋼筒底1m左右，用小沖程反復沖砸，加固鋼護筒底部孔壁，達到堵漏的目的。
當漏漿發生在透水性強或巖溶裂縫部位時，應加大泥漿比重，改善泥漿性能和控制鉆進速度等措施進行處理。通過松散地層發生漏漿時，將泥漿比重增加，并使用加強型泥漿。
當鉆頭擊穿枯板進入溶洞時，要提前準備足夠的袋裝粘土、水泥、片石等堵漏混合材料。此時，若能保持孔內水壓力，就繼續投入堵漏混合料直到高出頂板底一定高度，然后以小沖程反復沖砸，形成新造孔壁。若保持不了水壓力，表明空洞較大或空洞與其他處連通，此時應先撤離鉆孔即進內護筒，投放堵漏混合物，按護筒底發生漏漿時方法處理。
(二)卡鉆
當沖擊鉆進時沖壞孔壁、孔壁不圓，或形成了梅花孔;外頭磨損未及時補焊，鉆孔直徑逐漸變小;新鉆頭或補焊后鉆頭直徑過大;以及由于其它原因停鉆后再次開鉆時，沖程過大，一下砸穿頂板，使鉆頭旋轉不能提鉆均可導致卡鉆。預防的方法是:
1、應及時補焊鉆頭或更換新鉆頭，并回填片石，以小沖程鉆進一段時間，逐漸加大到正常沖程，轉入正常鉆孔。
2、在即將擊穿溶洞時改用小沖程鉆進，并注意旋轉鉆頭。
(三)埋鉆
漏漿塌孔是造成埋鉆原因之一。埋鉆的另一個可能原因是穿越頂板較薄、埋深不深的溶洞時，沖程過大，砸跨溶洞頂板造成溶洞坍塌，地表下陷，掩埋鉆頭。預防的方法是:
1、發現漏漿時應及時提鉆頭，向孔內補水補漿，保持水壓力，采取相應措施，堵住漏漿。
2、穿越溶洞時應改用小沖程鉆進，防止砸跨溶洞頂板，并準備好拖拉設施，系好滑車鋼絲繩，做好鉆機撤離準備。
(四)漏混凝土
灌注混凝土時出現漏混凝土的原因通常是由于混凝土的比重大于泥漿的比重，灌注水下混凝土時孔壁壓力增大，沖破已形成的片石粘土孔壁封閉環而產生混凝土泄漏。預防的方法是：
1、對高度比較小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封閉環后，再次拋入粘土和片石混合物，并超過溶洞頂板底一定的高度，重新成孔以增加孔壁的厚度和強度。
2、對高度大無充填物的溶洞，應采用鋼護筒，對應于設計樁徑的鋼護筒要下至溶洞底，更換對應于設計樁徑的鉆頭繼續鉆孔至設計標高，灌注水下混凝土。
(五)鉆孔偏斜
因巖溶地區基巖面起伏變化較大、溶溝、溶槽、溶洞、裂隙等巖溶形態較為明顯，巖土并存現象較為普遍，鉆機鉆孔時產生位移、局部下沉或傾斜,或在傾斜的巖面上鉆孔、巖質軟硬不均時容易造成斜孔和偏孔。處理的措施是:
1、在入巖部位、溶洞處理部位要時刻觀察鋼繩在沖擊過程中的擺動情況，校正鋼繩與樁孔中心的偏差。
2、如遇到探頭石引起，可用小型鉆機對探頭石打眼爆破，或將鉆架略移向探頭石一側，用沖擊錘高錘猛擊，斬斷探頭石。
3、當發生孔斜時，應立即進行修孔。對于高度小于lm的斜孔段，用小沖程修孔，在傾斜的巖面上沖擊出一個臺階，再采用較大沖程沖擊。對于斜孔段高度在1m以上時，應采取向孔內反復回填片石，反復修孔的措施。
結語
綜上，巖溶地區因特殊的地質條件，樁基施工條件非常復雜。在巖溶地區進行樁基施工必須充分了解各種復雜地質條件對施工的影響，根據地質的不同情況和溶洞的不同類型，合理地選擇施工處理方法。對施工全過程加強監控，切實執行設計和規范要求，不因樁基施工場地發育有溶洞難以施工而降低規范標準;切實加強施工組織管理，制定相應的安全質量保證措施，并做好應急處理預案。以此確保橋梁質量的合格和施工的安全。
參考文獻：
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