云南巖溶地區(qū)鉆孔樁施工溶洞探測(cè)及處治措施

云南巖溶地區(qū)鉆孔樁施工溶洞探測(cè)及處治措施摘要：巖溶地區(qū)地下巖層發(fā)育了大量溶溝、暗河、溶洞以及隱藏裂隙等隱伏地質(zhì)地貌，導(dǎo)致鉆孔樁漏漿、偏孔、塌孔埋鉆、水下砼澆筑中砼流失以及上述地質(zhì)導(dǎo)致造成的成樁質(zhì)量不能滿足設(shè)計(jì)要求的情況；本文作者結(jié)合實(shí)施廣南至那灑高速公路第三方檢測(cè)工作的經(jīng)歷，提出溶巖地區(qū)樁基礎(chǔ)施工應(yīng)注重溶洞探測(cè)特別是采用聲納探測(cè)儀進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，保證成樁質(zhì)量安全及樁端持力層厚度，并提出了相關(guān)處治意見(jiàn)。關(guān)鍵詞：巖溶、探測(cè)、施工、處治；引言0.1簡(jiǎn)述巖溶又名喀斯特（Karst），是水對(duì)可溶性巖石（石灰?guī)r、白云巖、碳酸鹽巖、石膏等）進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生溝槽、裂隙、洞穴、地表陷穴等現(xiàn)象的總稱，由于巖溶在空間上發(fā)育的不均一性，造成巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況非常復(fù)雜，從地表形態(tài)上有溶溝、溶槽和石芽、石林，漏斗、落水洞；地下形態(tài)有溶蝕裂隙、溶洞、暗河、石鐘乳、石筍；由于溶巖地區(qū)地質(zhì)的復(fù)雜性，導(dǎo)致巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工經(jīng)常造成漏漿、塌孔、埋鉆、偏孔、澆筑砼泄露甚至地面塌陷導(dǎo)致鉆機(jī)傾覆事件的發(fā)生。云南廣南至那灑高速公路位于滇桂交界的文山州境內(nèi)，為典型的溶巖地區(qū)，路線起點(diǎn)為廣南縣城，止點(diǎn)位于那灑鎮(zhèn)，路線總長(zhǎng)49.7Km，90%路線范圍為巖溶地區(qū)，施工中多座橋梁樁基發(fā)生了漏漿、塌孔埋鉆、偏孔及水下砼澆筑過(guò)程中出現(xiàn)混凝土流失的工程難題，實(shí)施中采取了多種處理方案及檢測(cè)技術(shù)保證樁基礎(chǔ)的順利實(shí)施。工程案例1.1鉆孔樁地質(zhì)預(yù)報(bào)方法巖溶地區(qū)鉆孔樁施工過(guò)程中需要超前預(yù)報(bào)樁基溶洞、裂隙的發(fā)育情況，沖擊鉆成孔是巖溶地區(qū)最合適成孔辦法，成孔過(guò)程中最要避免的情況是溶洞，如施工中未考慮該因素，沖擊成孔過(guò)程中遇到大的溶洞，不控制沖擊方法，有可能瞬間將溶洞頂擊穿導(dǎo)致漏漿、鉆頭沖入溶腔卡在溶洞中無(wú)法取出的情況出現(xiàn)，甚至因溶洞太大導(dǎo)致鉆頭下落太多導(dǎo)致鉆機(jī)傾覆的安全事故發(fā)生，目前國(guó)內(nèi)溶洞等不良地質(zhì)探測(cè)常采用的方法有：鑒于上述三種探測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，廣那高速樁基礎(chǔ)施工在參照設(shè)計(jì)地質(zhì)鉆探圖資料的情況下，施工中采用聲納探測(cè)的方法進(jìn)行跟蹤，實(shí)際探測(cè)結(jié)果與鉆探成果圖吻合，廣那高速使用武漢長(zhǎng)盛工程檢測(cè)技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的JL-SONAR（A）樁底溶洞探測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，旨在解決施工過(guò)程中溶洞的探測(cè)及終孔后樁底持力層厚度是否滿足設(shè)計(jì)不小于5m的要求。彈性波（聲吶）反射探測(cè)法是在樁底泥漿中利用彈性波（聲吶）探測(cè)設(shè)備發(fā)射彈性波，當(dāng)聲吶遇到樁基底部一定范圍內(nèi)的溶洞、溶蝕裂隙、軟弱夾層等不良地質(zhì)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射回波，探測(cè)設(shè)備接收反射回波并根據(jù)回波特性可以分析樁底的不良地質(zhì)體的情況，是一種成熟的水下物探方法。樁底溶洞探測(cè)儀是一種探測(cè)不良地質(zhì)體的水中物探方法，可用于巖溶、軟弱夾層、裂隙帶的探測(cè)，評(píng)價(jià)嵌巖樁樁基持力層完整性可靠，是解決建筑物樁基圍巖巖溶探測(cè)難、探測(cè)成本高兩大難題的有效途徑；其典型波形如下：探測(cè)波形數(shù)據(jù)頻率偏低，波形不規(guī)則、衰減不正常，出現(xiàn)較強(qiáng)的低頻反射信號(hào)和較強(qiáng)同向軸反射波形。綜合判斷樁基底下1.8-4.5之間基巖巖石破碎，巖溶裂隙發(fā)育，且在設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高之下3-4m之間存在軟弱夾層或填充溶洞。因不滿足樁底不少于5m持力層的要求，遂繼續(xù)進(jìn)行沖孔，沖至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高下1.5m時(shí)，孔內(nèi)漿液全部流失（見(jiàn)圖1），驗(yàn)證了聲納地質(zhì)探測(cè)的準(zhǔn)確性，再次采取填片石及紅粘土，重新加水繼續(xù)造漿，在設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高下5m終孔，再次檢測(cè)，樁底下的波型顯示5m內(nèi)無(wú)溶洞、無(wú)大的裂隙發(fā)育方才灌注水下砼。討論巖溶地區(qū)鉆孔樁施工，因不良地質(zhì)情況復(fù)雜，工程實(shí)施中出現(xiàn)偏孔、漏漿、卡鉆、澆筑過(guò)程中砼流失的情況時(shí)有發(fā)生（典型見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4），嚴(yán)重影響了樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量及安全；針對(duì)此情況采取合適的檢測(cè)手段進(jìn)行提前預(yù)測(cè)是很有必要的，特別是避免因沖擊錘在未控制沖擊方法的情況下?lián)舸┤芏?，鉆頭下落太快導(dǎo)致鉆機(jī)傾覆的事件發(fā)生；另一目的為快速確定樁底的持力層厚度；采用聲納探測(cè)法為目前快速無(wú)損的檢測(cè)方式，經(jīng)實(shí)踐證明是合適的，有效的；結(jié)合溶巖地區(qū)鉆孔樁施工以下問(wèn)題是值得討論與研究的。2.1探測(cè)難點(diǎn)探測(cè)深度：目前的聲納探測(cè)儀其探測(cè)深度0-10mm，如能探測(cè)更深則將減少探測(cè)工作量。多層溶洞：雷達(dá)探測(cè)、聲納探測(cè)儀均無(wú)法徹底解決此類難題，此時(shí)需要分段探測(cè)，勘察設(shè)計(jì)階段傳統(tǒng)的鉆探法亦是最佳選擇。2.2巖溶地區(qū)鉆孔樁相關(guān)處治方法。結(jié)合筆者實(shí)地經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料文獻(xiàn)，建議如下：漏漿、偏位：回填片石、粘土、水泥先沖，待水頭穩(wěn)定后繼續(xù)沖孔。塌孔：回填片石、粘土、水泥后進(jìn)行沖孔，直至將縫隙堵塞，水頭穩(wěn)定；如部分地質(zhì)松軟卵碎石層太厚可能導(dǎo)致地面塌陷時(shí)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)進(jìn)尺。砼澆筑過(guò)程砼流失砼少量流失：增加導(dǎo)管的埋置深度，適當(dāng)超灌1.0-2.0m的高度。砼大量流失：出現(xiàn)此情況宜二次鉆孔后再次灌注；此情況關(guān)鍵是利用砼堵塞泄露點(diǎn)，如有必要可在砼中添加纖維等材料利于孔壁的堵塞；確實(shí)無(wú)法處理則采用全鋼護(hù)筒支護(hù)后澆筑，鋼護(hù)筒不拔出。2.3.巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：因考慮地質(zhì)復(fù)雜帶來(lái)對(duì)成樁承載力的影響，必要時(shí)可采用群樁設(shè)計(jì)或高填方的設(shè)計(jì)方法。結(jié)語(yǔ)巖溶地區(qū)因巖溶不良地質(zhì)的復(fù)雜性，對(duì)鉆孔樁施工安全及成樁質(zhì)量帶來(lái)一定的不確定因素，施工中應(yīng)注意鉆孔地質(zhì)預(yù)測(cè)，結(jié)合實(shí)際情況采用傳統(tǒng)的鉆探結(jié)合雷達(dá)探測(cè)及聲納探測(cè)手段可有效解決巖溶地區(qū)樁基的持力層厚度及施工過(guò)程的安全，聲納探測(cè)為施工過(guò)程中較為實(shí)用方法之一。參考文獻(xiàn)林宗元.巖土工程治理手冊(cè)[M].1993.翟世鴻等.巖溶地區(qū)橋樁設(shè)計(jì)與施工若干問(wèn)題淺析[J].土木工程，2004.4.吳志中，李美玲.溶洞地區(qū)橋梁樁基施工經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題及處理[J].黑龍江交通科技，2006(11)：111-112.⑷胡海濱.市政工程人行天橋樁基溶洞處理施工技術(shù)[J].廣東建材，2006(10)：47-48.李小青，烏效鳴.鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定性分析[J].地質(zhì)與勘探，2001(2)：74-76.中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ120—99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，林本海.廣東巖土地層特點(diǎn)與地