岩溶地貌钻孔灌注桩施工方法探讨

文/唐俊华 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 200092

1、岩溶地貌特征

岩溶地貌又称喀斯特地貌，这种地貌是可溶性岩经受水流溶蚀、侵蚀以及岩体重力崩落、坍陷等作用过程，形成于地表和地下各种侵蚀和堆积物体形态的总称。该地貌为石灰岩地区在流水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙，在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙，后者可溶于水，于是逐渐形成溶蚀的裂隙或溶洞。

2、岩溶地区钻孔灌注桩施工探讨

本文结合昆明市三环闭合工程桥梁工程施工实际，就岩溶地区钻孔灌注桩施工应注意的问题进行探讨，以便今后在岩溶地区施工钻孔灌注桩时能够有所裨益。

2.1 机械设备选择

岩溶地区桩基成孔设备选型时一般选择冲击钻或者其他成孔设备配合冲击钻施工，不宜直接用回旋钻施工。对于坚硬的中风化、弱风化岩层更不应采用回旋钻，其外对于角砾石、卵石含量高、粒径大，通过泥浆循环不能够排出钻渣的含砾石土层，也不应采用回旋钻机，因为随着钻进的深入，排不出去的钻渣将在孔内积累，聚集起越来越多的小石块，由于钻头旋转不能切削磨损石块，在钻进时表现为转杆晃动，转动平台产生跳动，致使进尺缓慢、钻头磨损、钻孔偏斜、扩孔等缺陷。

2.2 护筒埋设

护筒能稳定孔壁、防止坍孔、隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和祈祷钻头导向作用，因此要重视埋设护筒这个环节。

埋设护筒时按照预先布置好的设计桩位中心进行埋设，严格保持护筒的垂直，护筒埋设完成后，用全站仪和检定过的钢尺测量护筒中心与设计桩位中心之间的平面偏差。 护筒埋设视地质情况而定，不可一概而论。如护筒底的土质较差、护筒底容易渗水坍塌或者遇到暗河、池塘、淤泥层时，可采用加长护筒，使护筒穿过这些不良地质，确保成孔过程的稳定和成孔质量。普吉立交由主线桥及A、B、C、D、E、F匝道组成，大部分为拆迁区域，地势起伏较大，最大高差为15m，立交区域内有约8米深的池塘，施工时最长护筒采用了12米，以穿过池塘软弱层。

随着护筒长度增长，护筒与土层及混凝土摩阻力增大，护筒若不及时拔除则有可能不能拔出，不能周转使用，致使施工成本增大，因此要在混凝土浇筑完成后，采用相应功率的吊车立即提拔，尽可能将护筒提起周转使用。

2.3 成孔过程事故的处理

岩溶地区进行桩基施工关键工序就是成孔的质量控制，为此安装钻机时必须保证底座平稳，必须控制好机头吊绳的中心、锤头的中心、桩的中心在一直线上，泥浆比重根据地质土质的变化随时调整，并定期抽查泥浆比重、粘度等质量状况，做好记录。结合工程施工实际，岩溶地区成孔过程中经常出现以下几类问题。

1）成孔过程中漏浆及处理措施

由于地勘资料不可能完全详尽的揭示桩位处地质情况，因此裂隙的大小、分布、贯通、走向等具有不可预见性。施工中往往出现一些意外情况，在钻进过程中突然漏浆导致孔内泥浆或迅速或缓慢下降，易导致塌孔，危及工作人员及孔位处机械设备的安全，对进度造成较大的影响。有时清孔过程中由于泥浆比重降低，粘度下降，又会重新发生漏浆，甚至在钢筋笼安装好准备浇筑混凝土时也有可能发生渗漏情况，

对于漏浆情况，现场根据漏浆的速率等判断裂系大小或溶洞大小。对于小裂系等漏浆缓慢或漏浆至一定高度便稳定情况，在使用优质泥浆护壁施工的同时,或向孔内回填粘土和块石或放置草袋、木屑等，回填料在冲锤击实作用下填堵小裂隙。当漏浆速率大，表明裂系发达，或有较大溶洞。此时应先停止冲孔，提起冲锤，确保人员、机械安全，然后加大粘土块石等堵漏混合物的抛填。如果采用此法后在该标高处反复发生这种情况，可采取抛填整包水泥或灌注水下混凝土方法，填充裂系和溶洞，重新冲孔。

2）出现倾斜岩面

由于岩溶地区地质构造复杂，常遇到孤石、岩面呈斜面、陡坎等情况，在施工过程中常出现扩孔、钻孔偏斜等事故。

当遇到岩面倾斜，岩石软硬不均的地质时，容易造成锤击受力偏心，导致锤头受力不均，容易发生偏孔、扩孔等现象。判断是否遇到倾斜岩面主要有两种方法，一是根据地质勘探揭示的地质剖面图，二是在钻进过程中通过观察吊绳的摆动做出判断。若已经偏孔或者遇到倾斜岩面可采取向桩孔内抛填坚硬片石的方法进行纠偏，保证成孔的垂直度。抛填片石高度至少高出偏孔位置或孔内岩面倾斜位置，使冲锤落下时基本位于一个平面上，冲击能量均匀分布到岩体。回填后，采用小冲程高频率的方法反复冲击岩层，片石经反复冲砸在孔内形成一个较密实的整体,有效地分布冲击能量，有效地冲击偏孔位置或倾斜岩面，达到纠偏和破碎斜面的目的。成孔完成后，其他的工序和一般地质施工过程一致，这里不再赘述。

3）掉钻、锤坏、卡钻

在选用冲击钻施工时吊绳在反复使用中磨损、疲劳，或由于岩溶地区地质条件不规则，锤击作用偏心、不均匀，应力集中，锤体失稳，加之操作不当使用大冲程冲击，常造成掉钻、锤坏、卡钻情况。

在弱风化、中风化坚硬岩层中极易造成掉钻、锤坏，主要防治措施为经常检查钢丝绳，锤头。对于断丝，磨损严重的钢丝绳予以及时更换。施工前在锤头四周焊接挂钩，如果锤头脱落，正常情况下尚能通过挂钩进行打捞。对于掉钻后锤头倾斜，卡钻情况，不能通过挂钩打捞时，可派潜水员打捞、填孔后进行人工挖孔、废弃锤头提请设计变更等，具体处理时视质量、安全、工期、成本考虑。

在施工一段时间后，提起钻头，冲洗后，观察锤头状况。若出现锤牙脱落，锤头开裂需及时补焊锤牙，提高冲击成孔效率；对磨损严重锤头，锤头直径不满足孔径要求时需补焊铁块，保证成孔桩径，以防缩孔；对于锤体开裂情况，须及时更换，以免开裂锤体掉落孔中，造成成孔困难。

结论：

岩溶地质钻孔灌注桩施工的难点在于如何保证溶洞段顺利成孔。如果预先掌握桩位处地质资料，注意钻孔过程中出现的异常现象，及时准确地判断冲孔状况，谨慎处理，是能够取得良好冲孔效果的。上述施工措施对处理漏浆、偏孔等具有指导意义，值得在同类工程中借鉴和使用。

参考文献：

[1]隋永兴.水中钻孔桩遇溶洞复杂地质处理施工技术研究[D].石家庄铁道大学,2015.