2024-01-16 2391 0
**部分 巖溶的形成及特征
巖溶又名喀斯特（Karst），是水對可溶性巖石（石灰?guī)r、白云巖、碳酸鹽巖、石膏等）進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質(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。
1.1 巖溶的形成
巖溶形成與發(fā)育的條件有：可溶性巖層的存在、地下水活動、潮濕氣候、地質(zhì)構(gòu)造與地形等，其中可溶性巖層的存在和地下水活動是巖溶形成的最主要條件。
（1）可溶性巖層的存在
可溶性巖層是巖溶形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且本身要能透水（如存在裂隙），當受到地下水（巖溶水）的溶蝕時，形成巖溶現(xiàn)象。
（2）地下水活動
巖溶發(fā)育必須要具有侵蝕性的、處于不斷流動狀態(tài)的地下水活動，含水量增大溶解碳酸鈣的能力，使巖溶發(fā)育較快。當富含CO2的大氣降水和地表水滲入地下后，不斷替換原有水質(zhì)，保持地下水侵蝕力，加速巖溶的發(fā)展。
（3）潮濕氣候
大氣降水豐富，氣候潮濕的地區(qū)，地下水經(jīng)常得到地表水的補給，加速了巖溶的發(fā)育。
（4）地質(zhì)構(gòu)造
具有裂隙的背斜頂部和向斜軸部、斷層破碎帶、巖層接觸面以及構(gòu)造裂隙分布等地帶，由于地下水沿裂隙流動，使這些地帶利于巖溶發(fā)生和發(fā)育。
（5）地形
地形的起伏影響著地下水的補給量與流速，陡峻的坡地，地下水的補給量少，地表徑流大，巖溶的地表形態(tài)較發(fā)育；平緩地帶，地下水補給量多，流速稍緩，但侵蝕作用強烈，有利于巖溶的發(fā)育。
1.2 巖溶的特征
（1）地表形態(tài)
①溶溝、溶槽和石芽、石林
地表水沿可溶性巖層表面的裂隙流動，進行溶蝕、沖蝕、使巖層表面形成一些大小不同的溝槽，分別稱為溶溝和溶槽；溶溝、溶槽進一步發(fā)展后，溝槽間的石脊遭受切割破壞，殘留著頂尖下粗的錐狀柱體，稱為石芽；石芽林立則稱石林。
②漏斗、落水洞、豎井
由于水侵蝕作用，巖層塌陷成碗碟狀或倒錐狀的地貌形態(tài)，稱為漏斗；而在溶蝕作用和機械侵蝕作用下，形成地表水能流向地下暗河或溶洞的通道，稱為落水洞；不起地表水流入地下的通道作用者稱為豎井。
③溶蝕洼地、坡立谷
由于溶蝕作用而形成的面積為數(shù)平立公里或數(shù)十平方公里的盆狀洼地，
稱為溶蝕洼地；面積較大（數(shù)十或百余平方公里）四周邊緣陡峭而谷底平坦的封閉洼地稱為坡立谷。
（2）地下形態(tài)
①溶蝕裂隙 水在巖層裂隙中運動被溶蝕作用所擴大的裂隙。
②溶洞、暗河、石鐘乳、石筍
地下水在流動過程中，對巖石以溶蝕作用為主，間有沖蝕、潛蝕和塌陷作用而造成的地下洞穴，稱為溶洞。含有CaCO3的水從洞頂?shù)蜗聛頃r水分蒸發(fā)、二氧化碳逸出，使被溶解的鈣質(zhì)又變成固體，久而久之，在洞頂自上而下形成的長條形懸掛物，稱為鐘乳石；由于含碳酸的水不斷滴到一處，碳酸鈣發(fā)生沉淀，洞底自下而上形成的竹筍狀突起，稱為石筍；由于上下進一步沉淀的結(jié)果，石鐘乳和石筍連接起來成為“頂天立地”的柱體，稱為石柱。在溶洞中經(jīng)常有流量較大的水流形成地下河，稱為暗河。
1.3 巖溶的發(fā)育分布規(guī)律
巖溶的發(fā)育及分布規(guī)律主要影響因素包括巖石類型、水流活動、節(jié)理裂隙及斷裂帶情況、地殼活動等。
（1）巖石類型
可溶性巖層由于成分、形成條件和組織結(jié)構(gòu)等不同，巖溶的發(fā)育分布也不一致。一般情況下，質(zhì)純層厚的石灰?guī)r中，巖溶發(fā)育形態(tài)齊全，規(guī)模較大；含泥質(zhì)或其他雜質(zhì)（鎂、硅、鋁等）及薄層的巖層，巖溶發(fā)育較弱。在巖鹽、石膏中巖溶發(fā)育較快；石灰?guī)r、白云巖、大理巖、泥灰?guī)r中逐次發(fā)育較慢。
（2）水流活動
在巖石裸露的分水嶺和地形陡峻斜坡地帶，地表徑流大，水以表面侵蝕為主，溶溝、溶槽、石芽等發(fā)育。在地形平緩地帶，地表水易下滲，地表、地下巖溶形態(tài)一般均較發(fā)育，多漏斗、豎井、落水洞、溶洞以及溶蝕洼地；當巖層層面平行于水流流向時，巖溶易發(fā)育；垂直于水流流向，不易發(fā)育。
（3）節(jié)理裂隙、斷裂帶
在節(jié)理裂隙的交叉處或密集帶，以及沿斷裂帶巖溶顯著發(fā)育。沿斷裂帶常分布的漏斗、豎井、落水洞以及溶洞、暗河等。一般情況下，正斷層處巖溶發(fā)育，逆斷層處較弱；褶皺軸部一般巖溶較發(fā)育。單斜地層，巖溶一般順層面發(fā)育。在不對稱褶曲中，陡的一翼較發(fā)育；產(chǎn)狀陡傾的巖層，一般巖溶發(fā)育較強烈；緩傾的巖層，當上覆或下伏有非可溶性巖層時，巖溶發(fā)育較弱；巖層的接觸面或不整合面巖溶發(fā)育。
（4）地殼活動
地殼強烈上升地區(qū)，侵蝕基準面相對下降，下切作用強烈，巖溶以垂直方向發(fā)育為主；處于下降地區(qū)，原來垂直發(fā)育的巖溶可能增加了水平發(fā)育，使巖溶更加復雜；處于相對穩(wěn)定的地區(qū)，巖溶以水平發(fā)育為主。
第二部分 巖溶地基的穩(wěn)定性評價
巖溶地基的穩(wěn)定性評價，分建設(shè)場地的穩(wěn)定性評價和建筑地基的穩(wěn)定性評價兩部分。
2.1 建設(shè)場地的穩(wěn)定性評價
這是指可行性研究和初勘階段的地區(qū)性評價。著重研究建設(shè)場地形成巖溶的巖性和水的運動規(guī)律，并結(jié)合地區(qū)的地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育過程以及巖溶形態(tài)的分布等進行綜合分析，在較大的擬建范圍內(nèi)，按巖溶發(fā)育程度在平面上劃出對建設(shè)物穩(wěn)定性不同影響的地段，用來作為選擇建設(shè)場地、總圖布置的依據(jù)。下列地段屬于建設(shè)不利的地段：
（1） 有淺層、處于極限平衡狀態(tài)的洞體或溶洞群，洞徑大、頂板破碎且可見變形跡象，洞底有新近塌落物等。
（2） 地表水沿土中裂隙下滲或地下水自然升降變化使上覆土層被沖蝕，
形成成片或成帶土洞塌陷。
（3） 有規(guī)模較大的淺層隱伏巖溶如漏斗、洼地、槽谷中充填軟弱土體或地面出現(xiàn)明顯變形現(xiàn)象。
（4） 有覆蓋土地段內(nèi)，降水工程的降落漏斗中最低動水位高于基巖面的范圍。
（5） 巖溶通道排水不暢或上涌導致暫時淹沒。
2.2 建設(shè)地基的穩(wěn)定性評價
這是在地基基礎(chǔ)設(shè)計的詳勘階段，針對具體建設(shè)物下及其附近對穩(wěn)定性有影響的個體巖溶形態(tài)進行評價。天然溶洞穩(wěn)定性分級表（表2-1）可供評價洞體穩(wěn)定性參考。
第三部分 巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)
巖溶地區(qū)橋梁鉆（沖）孔灌注樁
3.1.1 適用條件
目前鉆（沖）孔灌注樁在巖溶地區(qū)應用最為廣泛，盡管其有費用高、對場地環(huán)境影響大等不足，但因其容許承載能力可達數(shù)千至數(shù)萬kN以上，并能滿足水平荷載要求等優(yōu)點，在滿足相對經(jīng)濟性、可靠性前提下大部分巖溶地區(qū)的橋梁均建議采用鉆（沖）孔灌注樁，針對不同巖溶規(guī)模、地質(zhì)情況等實際條件鉆（沖）孔灌注樁可靈活選取相應的施工方法，溶洞高度在0~3m可以選用，溶洞高度大于10m時也可以選用。在巖溶發(fā)育、有多層溶洞且每層溶洞頂板厚度不均勻的地基，主要采用鉆孔樁基礎(chǔ)，使鉆孔樁穿過多層溶洞，樁底置于基巖或有足夠厚度的溶洞頂板上。
3.1.2 施工工藝
1）逐樁核對設(shè)計地質(zhì)資料
由于巖溶地區(qū)地質(zhì)情況的不確定性，在收到施工圖后，對每根樁的設(shè)計地質(zhì)柱狀圖進行分析核對，確定溶洞、溶穴的發(fā)育規(guī)模和走勢；對缺少地質(zhì)資料或地質(zhì)資料有疑問的樁位及時進行補充鉆探，根據(jù)鉆探芯樣分析繪制地質(zhì)柱狀圖后，報請現(xiàn)場地質(zhì)監(jiān)理工程師簽認并上報設(shè)計單位；設(shè)計單位根據(jù)補充鉆探結(jié)果對原設(shè)計樁長進行驗證或修改。根據(jù)樁位處地質(zhì)資料逐樁細化鉆孔方案和工藝，準備必要的機具和材料，確保能夠順利穿越溶洞、溶穴。
2）護筒埋設(shè)（圖3-1）
護筒垂直度以及中心位置嚴格按照規(guī)范和驗收評定標準進行控制。
3）沖擊鉆孔（圖3-2）
鉆進過程中，一方面及時撈取渣樣并做好分析與記錄，與設(shè)計提供的地質(zhì)資料或地質(zhì)鉆探資料進行對比，如果發(fā)現(xiàn)有較大差異，及時報請設(shè)計單位到場進行會議論證；另一方面經(jīng)常對孔位、孔徑以及垂直度和孔底高程進行檢查，保證鉆孔質(zhì)量。當沖擊鉆進至溶洞溶穴處時，按以下工藝進行鉆進。
（1）在鉆進至距溶洞、溶穴0.8 m處時，根據(jù)溶洞、溶穴的發(fā)育情況，對施工方案進行調(diào)整，對準備的材料或機具進行檢查。當施工方案和準備的機具與材料能夠滿足溶洞、溶穴處理時，以0.8~ 1.2 m沖程沖擊開溶洞、溶穴頂蓋。
（2）對充填物為黏土的溶洞、溶穴，將塊徑為30 cm左右的堅硬片石投入鉆孔中，每次投入量以超過頂蓋0.6 m為宜，然后利用小沖程反復沖砸；對充填物為碎石的溶洞、溶穴，投入黏土塊或水泥，每次投入量以超過頂蓋0.4 m為宜，以小沖程反復沖砸，必要時可重復回填2~3次，確?；靥钗飻D入孔壁。
（3）對無充填物且規(guī)模小于0.8 m的溶洞、溶穴，投入片石和袋裝水泥，并摻加速凝劑，片石塊徑不大于30 cm，速凝劑摻量為水泥投入量的6%，水泥與片石投入量比例為1：0.4（體積比）；每次投入量以超過溶洞、溶穴頂蓋1.0 m為宜，以小沖程反復沖砸，保證溶洞、溶穴處孔壁堅固圓順。
（4）對無充填物且發(fā)育規(guī)模超過0.8 m的溶洞，將提前準備好的鋼護筒沉入鉆孔，護筒鋼板厚度8 mm，護筒直徑比設(shè)計樁徑大4 cm，護筒的中心及垂直度應滿足施工規(guī)范和驗收標準的規(guī)定，護筒應穿過溶洞并嵌入其下部完整基巖面。沖擊鉆進通過溶洞、溶穴后，進行正常鉆進，掏渣筒清渣，直至鉆進至設(shè)計高程。
4）鉆孔檢驗（圖3-3）
鉆進時除按常規(guī)對樁孔進行檢驗外，在鉆孔達到設(shè)計高程后，應根據(jù)現(xiàn)場撈取的渣樣與鉆孔記錄，繪制鉆孔樁地質(zhì)柱狀圖，報請設(shè)計單位和監(jiān)理單位地質(zhì)工程師，現(xiàn)場核對確認與設(shè)計相符后方可進行下道工序。
5）混凝土澆筑與分析（圖3-4）
及時做好混凝土澆筑記錄，特別是在澆筑至溶洞、溶穴部位時，要及時對混凝土用量進行分析，以確定溶洞、溶穴的處理情況，并為樁基檢測分析提供必要的依據(jù)?；炷翝仓瓿珊?，在混凝土終凝前，應拔除內(nèi)護筒。
6）樁基檢測（圖3-5）
樁基檢測采用低應變法，對波形有疑問樁身部位的鉆孔記錄與混凝土澆筑記錄進行分析，以便更好地分析擴徑或縮徑等現(xiàn)象，準確評價樁身質(zhì)量。
綜上所述，巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖3-6所示。
3.1.3 存在的問題
鉆（沖）孔灌注樁存在的問題是孔底清渣困難，發(fā)育的溶洞給鉆（沖）孔灌注樁施工帶來困難，施工不當還容易誘發(fā)地面塌陷，施工時也會造成漏漿、塌孔、埋鉆（錘）、偏孔、斜孔、卡鉆（錘）、掉鉆（錘）、沉渣超標、灌注混凝土超方等事故，造成施工成本高、質(zhì)量差、效率低、工期長。
（1）漏漿、塌孔（圖3-7）
巖溶沖孔樁施工時，經(jīng)常出現(xiàn)孔內(nèi)泥漿迅速流失孔內(nèi)水頭迅速下降（幾分鐘之內(nèi)水頭下降可能超過10m）的現(xiàn)象，即為漏漿，原因一是當巖層中存在貫通裂隙、小型溶槽等，裂隙可能與溶洞或地下水連通；二是遇到溶洞、溶穴、土洞等，護壁泥漿會沿這些通道流失從而形成漏漿。
（2）埋鉆
當巖溶地區(qū)覆蓋層較厚時，成孔過程中，因基巖附近覆蓋土體多為疏松多孔，巖溶地下水沿裂隙涌入樁孔形成孔壁坍塌，或者當樁基施工至貫通的裂隙或溶洞時，洞穴頂板被意外揭穿或揭穿裂隙通道后，孔內(nèi)會突然失水造成泥漿水頭急劇下降，如補漿不及時，覆蓋層形成負壓，地下水從孔壁滲出，破壞了護壁泥皮，上部覆蓋層由于護壁失穩(wěn)而造成孔壁坍塌，嚴重者造成大規(guī)模孔口地面塌陷，造成埋鉆。
（3）偏孔
偏孔指在施工鉆孔過程中，孔位中心偏距超出“標準”允許范圍。當樁側(cè)或樁底發(fā)育有孤石、鷹嘴巖、半邊巖、巖溶裂隙、起伏不平的巖溶面、傾斜巖層面、石筍等巖溶形態(tài)時，由于樁基橫截面的不均勻性，鉆頭極易滑向較軟的一邊，從而造成偏孔。
（4）斜孔、彎孔
通過溶洞時未及時拋填黏土片石，洞位測量不準確，以至鉆頭沿著軟弱部位往下滑，造成斜孔；隔層相向的探頭石，在鉆進時相互擴孔，使鉆成的孔豎向成“S”型。
（5）卡鉆、掉鉆
當樁身存在溶溝、溶槽、溶洞或有半邊溶洞側(cè)壁侵入樁身，鉆孔樁穿過這些巖溶形態(tài)時，鉆錘極易被卡住，特別是在鉆穿溶洞頂板后，形成探頭石或臺階，或溶洞內(nèi)的孤石、落石，會卡住鉆頭。掉鉆一般多由卡鉆時強行提拉導致鋼絲繩超負荷斷裂造成，當溶洞較大時，如突然鉆穿，因重力和慣性力作用拉斷鋼繩也會產(chǎn)生掉鉆的情況，有時鉆頭會順溶洞滑走，無法找到。
（6）沉渣超標
巖溶地區(qū)樁基沖孔施工時，為了泥漿護壁的穩(wěn)定性，往往加大泥漿的濃度，而在清孔時也不能輕易降低濃度，從而造成清孔困難，沉渣超標現(xiàn)象。當采用沖擊鉆機沖擊成孔工藝，特別是樁徑2.5m以上大樁基成孔后，怎樣清孔達到沉渣厚度及泥漿性能指標要求是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有時，換漿達到規(guī)范要求時，由于泥漿比重降低、粘度下降，又重新發(fā)生滲漏、塌孔的事故，這在以往橋梁樁基施工中發(fā)生較多。
（7）灌注混凝土泄漏、超方
對于洞高較大且填充物為流塑狀的溶洞，由于洞高較高，在泥漿護壁作用下形成的臨界平衡狀態(tài)穩(wěn)定性較差，灌注混凝土時，孔內(nèi)側(cè)壓力增大可能導致護壁破壞而產(chǎn)生混凝土泄漏，或混凝土涌入溶洞，尤其是互相貫通的溶洞，混凝土嚴重流失必然造成灌注混凝土大量超方。
3.1.4 處理方法
（1）漏漿、塌孔的處理方法
當穿越多層溶洞時，鉆（沖）孔灌注樁施工過程中漏漿、塌孔現(xiàn)象極易發(fā)生，針對這種情況可以采用全護筒跟進及內(nèi)護筒處理的方法，在護筒開口與江水、水池等通連，采用清水鉆進，可避免漏漿、塌孔事故。當不能采用全護筒時，泥漿池盡可能做大，保證有50m3以上貯漿量，同時準備足夠的黃泥、粘土、塊石等填充物，補水管網(wǎng)接至孔口。一旦發(fā)生漏漿，迅速補給泥漿、清水，同時大量填充。
對于特別難于處理的孔位，可采取埋置深護筒（約7～8m到粘土層）的措施，防止上部反復塌孔。因裂隙或泥漿置換后而少量漏漿的，采用拋填袋裝水泥，用沖錘小沖程反復沖搗的辦法，處理效果較明顯。
（2）埋鉆的處理方法
當埋鉆上覆土體較少時，可用鉆機硬拉，或者配合其他輔助設(shè)施進行硬拉；當硬拉不能解決問題時，可采用高壓水或空壓機沖刷清渣，把掩埋在鉆具上的覆蓋物經(jīng)過導管沖刷出樁孔外，之后再拔出鉆具；當覆蓋物所剩無幾時，仍無法拉動鉆具，鉆具很可能被石塊卡死，可以采用小包炸藥松動鉆具周圍土體，之后再拔出鉆具；假若以上方法均不能解決問題，可在樁孔內(nèi)安放鋼護筒，進行人工挖掘。
（3）偏孔的處理方法
首先向孔內(nèi)拋填大量片石、泥塊，理論上拋入量要比石質(zhì)表面一般高出0.3～0.5m即可，拋填完成之后采取密擊低錘的方式繼續(xù)沖孔施工；若在多次拋填片石、泥塊后，糾偏效果不明顯則采用混凝土澆筑的方法糾偏，主要作用是在石質(zhì)表面形成一個均勻緊密的平整面，如此可以把偏孔問題有效地解決，但此方法操作比較麻煩；假若是由于機械、人為原因?qū)е碌钠?，且偏孔不嚴重時，可采用沖錘修邊的方法，沖錘不能過猛且不能提錘過高，否則容易產(chǎn)生卡錘。
（4）斜孔、彎孔的處理方法
回填片石、粘土重鉆，反復數(shù)次，逐漸截彎取直，該方法對于輕微的斜孔是行之有效的；灌注水下素混凝土至彎曲部分以上一定高度，待強度合格后重新施鉆。
（5）卡鉆、掉鉆的處理方法
無論回轉(zhuǎn)鉆或沖擊鉆都應布置防掉鉆、卡鉆后的打撈環(huán)。打撈方法可采用偏心鉤、鋼繩套及潛水員打撈等常規(guī)方法。卡鉆嚴重時，可采用“振動爆破法”處理?！罢駝颖品ā碧幚硎菍⒔?jīng)過周密計算并結(jié)合經(jīng)驗所確定的一定藥量的藥卷用重鉈或鋼筋或請潛水員送至卡鉆處，通過導線，接通電源起爆。在爆破振動力作用下，使鉆具松動、扭轉(zhuǎn)，可立即將鉆頭提起來。
（6）沉碴超標的處理方法
**次清孔應徹底清干凈，其方法：成孔后用打碴筒盡量將孔底沉碴打盡，采用專門清孔的氣舉反循環(huán)設(shè)備第二次清孔3～5h，后靜置2～3h，再清孔一次，下完鋼筋籠，澆注混凝土前進行第二次清孔。
（7）灌注混凝土超方的處理方法
對于能預計的小溶洞，成孔后直接灌注混凝土填充，有少量超方是正常的；當溶洞高度較高，體積較大時，為防止?jié)沧⒊竭^多或發(fā)生事故，應準確計算溶洞高程后，在鋼筋籠的相應位置用薄鐵板作包裹處理或在整個施工過程中鋼護筒持續(xù)跟進。
巖溶地區(qū)橋梁人工挖孔樁
3.2.1 適用條件
人工挖孔灌注樁適用于基巖埋深較淺且地下水不豐富的地區(qū)。巖溶地區(qū)通常存在較豐富的地下水或軟弱夾層，樁基開挖過程中易出現(xiàn)涌水、涌砂、掉入土洞等現(xiàn)象，所以人工挖孔樁在巖溶區(qū)的使用受到限制，一般僅在基巖淺埋的情況使用。在巖溶淺埋地區(qū)橋梁工程中，挖孔樁與鉆（沖）孔樁相結(jié)合是較為常見的做法。
3.2.2 施工工藝
1）定位
開始挖孔前，布置好控制網(wǎng)，根據(jù)監(jiān)理復核過的樁基位置，采用十字交叉法確定每一孔樁的位置，并在樁位處設(shè)置定位龍門樁。
2）護壁
根據(jù)樁身井口段土質(zhì)情況將井口挖至1.0 m深時，即可立模澆筑壁厚20cm~30cm的**節(jié)鋼筋混凝土護壁。此節(jié)護壁在井口0.5 m~1.0 m高度范圍內(nèi)加厚至50 cm，這部分稱為鎖口，用來防止下節(jié)井壁開挖時井口沉陷。混凝土護壁施工采用兩個半圓形鋼模，用U形卡鉸接。澆筑混凝土時拆上節(jié)，支撐下節(jié)，自上而下周轉(zhuǎn)使用。
3）樁孔掘進
采取邊挖邊護的方法，一般每節(jié)挖深1 m左右后，沿井壁立模灌注一節(jié)鋼筋混凝土護壁形成環(huán)形框架。
4）溶洞的確定與暴露
當挖孔進尺到巖層時，仔細研究地質(zhì)超前鉆探的結(jié)果，如無溶洞，則按正常爆破方法進行開挖。如有溶洞，必須先確定溶洞的埋置深度，根據(jù)溶洞埋深，確定開挖深度。挖至溶洞頂面1 m以上范圍時，采用爆破法施工，爆破必須洞穿溶洞頂部（離溶洞較近后采用淺眼松動爆破法），將溶洞暴露。
5）檢測溶洞內(nèi)空氣和水位
在溶洞部位開始施工前，應對孔內(nèi)有毒有害氣體情況用專業(yè)儀器進行檢查；或用吊籃放下敏感的小動物（鴿子或活雞等）進行檢測，確定可安全操作時方可下洞施工。溶洞部位施工，首先要送風1 h左右，并檢查孔內(nèi)氧氣是否充足。施工人員身上安全帶要與井口上的掛梯或安全繩牢固聯(lián)系，然后下去查看溶洞內(nèi)是否有承壓水，若有，人員則應迅速撤到地面等其自然排除，水位穩(wěn)定后再進行抽水，然后繼續(xù)開挖。
6）溶洞的處理
（1）若為空溶洞，首先將積水抽干；其次將作業(yè)人員用鋼筋吊籠放入空溶洞中，用磚砌外圍，且其要有足夠的壁厚、剛度，以防止灌注混凝土時護壁被擠垮；然后立模板澆筑鋼筋混凝土護壁。溶洞處理完成后，繼續(xù)向下挖進。
（2）溶洞內(nèi)有填充物，則根據(jù)填充物的種類分別采取不同的措施：填充物是中粗砂、粉細砂時，開挖應淺進尺，強支護，沿上層護壁外圍每20 cm打入φ20的鋼釬，然后鋼釬上綁扎草袋作為防護。每節(jié)最大高度0.5 m。填充物為軟塑狀黏土、含碎石粉質(zhì)黏土時，采用短柄鐵鍬進行開挖，每挖深0.5 m左右就及時護壁。挖孔穿越弱風化結(jié)晶巖和微風化結(jié)晶灰?guī)r時須采用松動爆破的方式進行開挖。當進入爆破施工階段，應讓護壁混凝土有一定的強度后再進行另一個孔的爆破施工。
3.2.3 存在的問題
（1）人工挖孔灌注樁開挖過程中容易出現(xiàn)涌水、涌砂、掉入土洞等問題，輕則導致施工停頓，重則可能導致施工人員死亡；
（2）樁孔內(nèi)混凝土護壁開裂、變形、下墜、塌落，造成坍孔現(xiàn)象；
（3）若地下水較發(fā)育，且水位較高，巖溶水易與地面徑流、湖、塘水連通，大量抽水，導致地面大范圍沉陷或無法降低孔內(nèi)水位，使施工難以進行下去；
（4）溶洞內(nèi)可能存在有害氣體，對施工人員人身安全造成威脅。
3.2.4 處理方法
（1）采用注漿法封堵暗流、溶洞，解決涌沙或排水困難的問題。
（2）為防止溶洞內(nèi)發(fā)生坍孔事故，在混凝土護壁內(nèi)增加網(wǎng)狀拉筋。
（3）挖孔如遇到涌水量較大的潛水層承壓水時，可采用水泥砂漿壓灌卵石環(huán)圈將潛水層進行封閉處理。
（4）溶洞內(nèi)存在有害氣體或挖孔深度超過10m時，應采取鼓風機等機械通風將孔內(nèi)空氣排出置換。
巖溶地區(qū)橋梁預應力管樁
3.3.1 適用條件
在巖溶地區(qū)采用預應力管樁，目前并不是常規(guī)方法，特殊情況下除外：
（1）巖溶不發(fā)育和地下有淤泥、土洞、流砂、溶洞連通暗河等情況；
（2）雖然基巖溶洞發(fā)育，微風化巖層埋深較深，但上覆土層較厚，能提供承載性能較好的持力層（標貫值大于25擊），宜采用預應力管樁基礎(chǔ)；
（3）在覆蓋層較厚、持力層為強風化條件下，也適合采用預應力管樁。
在特定的條件下預應力管樁能實現(xiàn)較理想的效果，可避免鉆孔樁施工時的漏漿塌孔等風險。一般采用預制預應力高強混凝土管樁（PHC樁）和鋼管樁，通常設(shè)計為群樁基礎(chǔ)形式，如圖3-8所示。采用群樁可以縮短樁長，從而可避開溶洞，同時能增加基礎(chǔ)抵抗水平力及彎矩的能力。施工中，應注意巖面是否傾斜等不利情況，傾斜巖面容易導致樁體傾斜甚至斷裂。采用PHC樁時，樁底不能直接打到基巖面以避免樁體受損。
3.3.2 存在的問題
（1）由于巖溶基巖面高低不平，預制樁或預應力管樁在施壓過程中，樁下端碰到基巖面后，樁端巖土體軟硬不均，導致斜樁；
（2）遇到較大溶洞，樁穿過溶洞頂板后，突然快速下滑導致突沉滑樁；
（3）碰到溶洞、溶槽、石筍等不規(guī)則層面，當施加較大壓力值時，樁易陷入溶溝、溶槽內(nèi)發(fā)生斷裂。
（4）當溶洞上覆土層厚度較小、溶洞頂板厚度及強度不足等原因，存在樁端承載力和樁側(cè)承載力不足的問題，從而嚴重影響預應力管樁承載性能。
3.3.3 處理方法
（1）發(fā)生斷樁事故，一般按報廢樁處理，采用加樁處理，打入新樁；
（2）嚴格按照地質(zhì)勘查資料顯示的基巖面深度確定預計樁長，施壓時當樁入土深度接近預計樁長或壓力表反應樁入土壓力急劇增大時，要謹慎控制入土速度，避免樁端突然碰到傾斜巖面發(fā)生傾斜；
（3）靜力壓樁機宜控制管樁的承載力，通常情況下為**，但相對笨重且費用高；動力打樁應根據(jù)溶洞埋深、頂板強度等控制貫入度，避免樁基打到基巖面出現(xiàn)傾斜、斷樁或樁頭破損等情況，根據(jù)實際工程情況選擇合適的施工機械。
（4）當管樁樁端持力層下伏溶洞頂離樁端較近，或持力層承載力不能滿足設(shè)計要求，而持力層土質(zhì)適合注漿加固時，宜對樁底持力層注漿加固，或注漿填充溶洞，以提高管樁的單樁承載能力；
（5）當管樁較長，樁端持力層承載力不能滿足設(shè)計要求且持力層土質(zhì)不適合注漿，或注漿后仍不能滿足承載力要求時，需通過增加樁側(cè)摩阻力以保證管樁達到設(shè)計承載能力，宜對管樁樁側(cè)注漿加固。
第四部分 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工監(jiān)測
4.1 護筒振設(shè)施工的監(jiān)測
（1）監(jiān)測內(nèi)容
護筒振設(shè)施工中需對周邊的建筑物、地下水位、路基及水庫進行監(jiān)測。其中，建筑物進行沉降監(jiān)測；地下水位進行水位變化監(jiān)測；路基進行測斜監(jiān)測；水庫壩體進行沉降和水平位移監(jiān)測。
（2）監(jiān)測范圍
監(jiān)測范圍按照不同情況（正常情況、異常情況、危險情況）進行分類。在鋼護筒振設(shè)施工過程中，正常情況下應對其周邊100 m范圍內(nèi)的監(jiān)測點（包括建筑物沉降點、路基測斜點、地下水位監(jiān)測點等）進行監(jiān)測。異常情況下，（如遇到土洞）則對150 m范圍內(nèi)的監(jiān)測點進行測試，并適當提高監(jiān)測頻率。當出現(xiàn)危險情況時，則應對各監(jiān)測點進行24小時實時監(jiān)測，監(jiān)測范圍擴大到200 m范圍，地下水位監(jiān)測點的范圍應加大至300 m范圍，同時應對200 m范圍內(nèi)的建筑物進行沉降監(jiān)測。直至各監(jiān)測點沉降、水位變化逐漸趨于穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率、監(jiān)測范圍恢復至正常監(jiān)測范圍、頻率。
4.2 覆蓋層成孔施工監(jiān)測
（1）監(jiān)測內(nèi)容
對周邊的路基、建筑物及地下水進行監(jiān)測。路基對測斜點進行監(jiān)測，并配合人工巡查；建筑物沉降測點進行監(jiān)測；地下水位變化進行監(jiān)測；水庫壩體沉降及水平位移測點進行監(jiān)測。
（2）監(jiān)測范圍
監(jiān)測范圍按不同情況（正常情況、異常情況、危險情況）進行分類。正常情況下對100 m范圍內(nèi)監(jiān)測點進行測試。異常情況下（如出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象）對150 m范圍內(nèi)的監(jiān)測點進行測試，并適當提高監(jiān)測頻率。當覆蓋層流動變化過快，測斜管測試水平位移每晝夜大于5 mm時，則應對各監(jiān)測點進行24小時實時監(jiān)測，監(jiān)測范圍擴大到200 m范圍，地下水位監(jiān)測點的范圍應加大至300 m范圍，同時應對200 m范圍內(nèi)的建筑物進行沉降監(jiān)測。直至各監(jiān)測點沉降、水位變化逐漸趨于穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率、監(jiān)測范圍恢復至正常監(jiān)測范圍、頻率。
4.3 巖層成孔施工監(jiān)測
（1）監(jiān)測內(nèi)容
對樁基周邊的地下水位、建筑物及路基進行監(jiān)測，建筑物在有必要的情況下（如出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象）進行沉降監(jiān)測。地下水位變化進行監(jiān)測；建筑物對沉降進行監(jiān)測；路基監(jiān)測以人工巡查為主。
（2）監(jiān)測范圍
監(jiān)測范圍按照不同情況（正常情況、異常情況、危險情況）進行分類。正常情況下對100 m范圍內(nèi)監(jiān)測點進行測試。異常情況下 （如出現(xiàn)漏漿時）對150 m范圍內(nèi)的監(jiān)測點進行測試，并適當提高監(jiān)測頻率。當施工樁基周圍的水位出現(xiàn)較大變化時，則應對各監(jiān)測點進行24小時實時監(jiān)測，監(jiān)測范圍擴大到200 m范圍，地下水位監(jiān)測點的范圍應加大至300 m范圍， 同時應對200 m范圍內(nèi)的建筑物進行沉降監(jiān)測。直至各監(jiān)測點沉降、水位變化逐漸趨于穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率、監(jiān)測范圍恢復至正常監(jiān)測范圍、頻率。
4.4 清孔過程中監(jiān)測
（1）監(jiān)測內(nèi)容
清孔過程中需對樁基周邊的地下水位、建筑物及路基進行監(jiān)測。
（2） 監(jiān)測范圍
正常情況下，對其周邊100 m范圍內(nèi)監(jiān)測點進行測試。異常情況，（如出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象）對150 m范圍內(nèi)的監(jiān)測點進行測試，并適當提高監(jiān)測頻率。
4.5 樁基施工完成后監(jiān)測
（1） 監(jiān)測內(nèi)容
樁基施工完成后需對樁基周邊的地下水位、建筑物及路基進行監(jiān)測。
（2） 監(jiān)測范圍
對其周邊100 m范圍內(nèi)監(jiān)測點進行測試。
綜上所述，形成了巖溶塌陷評價體系如圖4-4所示。
第五部分 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工質(zhì)量控制技術(shù)
5.1 巖溶地區(qū)橋梁樁基成孔質(zhì)量控制技術(shù)
由于巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況的特殊性，樁基礎(chǔ)因其獨特的特點在巖溶地區(qū)被廣泛采用，但由于施工技術(shù)還不盡完善、適用，在施工過程應嚴格控制施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)塌孔、漏漿等問題。
（1）為保證鉆機不因塌孔、擴孔、漏漿等因素而傾斜。鉆機縱橫向支撐應加長，超出預計的塌孔范圍，一般采用型鋼或鋼管，同時鉆機應用攬風繩進行拴拉。鉆機安裝就位后，底座和頂端應平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移或沉陷。
（2）采用逐樁鉆探的方法，充分發(fā)現(xiàn)溶洞的發(fā)育情況。當鉆至溶洞頂1 m左右時，應準備足夠的片石和粘土。用沖擊鉆沖孔時，要輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提升高度一般不超過50 cm。所有卡扣及鋼絲繩必須預先進行測試檢查，逐漸將其擊穿，以防止卡鉆。
（3）泥漿必須采用膨潤土，容重達1.2 g/cm3以上，減少孔壁內(nèi)外的壓力差，有效護壁，防止塌孔。另外為防止泥漿沉淀，易在泥漿中摻入0.1%～0.4%的純堿。
（4）對于上層砂層較厚時，為防止鉆進過程中發(fā)生坍孔現(xiàn)象，應增大泥漿比重，使相對密度不小于1.4，以增強護壁。坍孔嚴重時可將護筒增長至穿過砂層厚度，然后繼續(xù)鉆進。
（5）采用間斷式循環(huán)排渣。一方面保證孔底有一定厚度的沉渣，遇小裂隙或小溶洞可隨時封堵；另一方面可保證泥漿濃度，防止塌孔。
（6） 根據(jù)鉆孔的進尺情況，在擊穿洞頂之前，要安排專人觀測護筒內(nèi)泥漿面的變化，或制作漂浮標志物，隨時進行觀察，一旦泥漿面下降，應迅速補漿、補水。擊穿洞頂后，在溶洞內(nèi)鉆進時，根據(jù)填充物的不同，采取不同的鉆進方法。當填充物為軟弱粘土或淤泥時，應向孔內(nèi)投入粘土、片石混合（比例1：1），沖砸固壁；當為砂層、卵石層時還應提高泥漿的粘度和相對密度；當為空腹溶洞時，在擊穿后，應迅速將鉆頭提出孔外，同時大規(guī)模填筑粘土和片石，并同時注入泥漿和水，待穩(wěn)定后，再重新進行沖孔。如此反復使鉆孔順利穿過溶洞。
（7）溶洞頂板的擊穿采用小沖程，一般80 cm以下，溶洞內(nèi)進尺采用輕壓鉆進，每進尺2.0 m回填2.0 m，循環(huán)至樁底，使孔壁充分積壓密實，防止擴孔。
（8）鉆進過程中發(fā)現(xiàn)漏漿時，應迅速提錘，操作手離開鉆機，避免安全事故的發(fā)生，同時采用多個大泥漿泵補漿，并用裝載機投入事先準備好的粘土包、水泥包、片石強行堵漏，防止塌孔，直至泥漿面穩(wěn)定為止。
（9）根據(jù)地質(zhì)勘測資料，對大型溶洞或半充填的溶洞或上方有較厚砂礫層的溶洞，為防止泥漿突然流失，造成孔壁坍塌，采取護筒跟進法施工。
當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受障礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護筒，用沖擊鉆把內(nèi)護筒放入外護筒內(nèi)至孔底。然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1~1.5 m的沖程將沖砸密實，再轉(zhuǎn)入正常鉆進。
（10）對小型或多層溶洞，為防止其與相鄰孔竄孔或成孔后孔型呈葫蘆狀，必要時可灌注低標號混凝土進行填充，等強度提高后再鉆進。
（11）如果發(fā)生卡鉆等情況，可采用小爆破的方法，沖擊巖石松動，提拔出鉆頭。
（12）鉆孔達到設(shè)計標高并且嵌入完整基巖后，對孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質(zhì)是否與設(shè)計相符合。符合之后進行成孔。
（13） **次清孔采用掏渣法進行清孔，最好安排在白天進行，要求用手摸泥漿無2~3 mm大的顆粒為止，并使泥漿的相對密度減小到1.1~1.2。降低相對密度的方法是在掏渣后有一根水管插到孔底注入高壓水，使水流將泥漿沖稀，泥漿相對密度逐漸降低達到所要求的清孔標準后，即可停止清孔。
（14）鋼筋籠的就位及混凝土的灌注要迅速、及時。灌注混凝土時，應派專人觀察混凝土面上升情況和出漿量的變化?；炷辽仙叨群统鰸{量與混凝土的灌入量成正比，若有異常，應分析原因并采取相應對策。
5.2 巖溶地區(qū)橋梁樁基施工地面沉陷控制技術(shù)
（1）施工前的預防技術(shù)
施工前可采取疏導巖溶承壓水的辦法，使承壓水在公路線位兩側(cè)處于平衡狀態(tài)而相對穩(wěn)定；堵塞隱含巖溶發(fā)育的小洞，防止地下巖溶水向上潛蝕土路基而形成土洞塌陷；截斷地下巖溶水源頭，消除誘發(fā)土洞的水動力因素；硬化上覆土層（路基底層），預防土洞的產(chǎn)生和發(fā)展?？傊茐耐炼葱纬珊桶l(fā)展的條件，從而保持路基或類似結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。
（2）施工時的控制技術(shù)
在巖溶裂隙、溶洞、土洞發(fā)育的巖溶區(qū)成孔時，鉆進時孔內(nèi)泥漿迅速消失或泥漿濃度快速降低，引起孔口及地面沉陷時，可采取以下處理措施：
①遇較大巖溶裂隙時，在接近基巖面處預先填入粘土和級配較好碎石，每鉆進50~60 cm左右投入一次，直致終孔。在急劇漏漿情況下，投入袋裝粘土、水泥使其快速沉入孔底，并按比例投入片石，采用沖錘或重錘擠壓、封堵裂隙后施工，必要時設(shè)置護筒并及時跟進。在漏漿情況下為保證及時回填的止?jié){效果，粘土宜采用袋裝或泥球狀拋入，碎石被沖入到裂隙中起骨架作用，穩(wěn)定充填物，使孔壁趨于密實、穩(wěn)定。為保證回填及時，必須準備足夠的編織袋，將粘土與碎石放在鉆孔周圍隨時準備投入。粘土應具有一定的膨脹性，以提高漿材性能。
②遇地下水位以下洞高小于1.0 m且充填物呈軟流塑狀的溶洞（土洞）時，在鉆穿溶洞頂板后采用片石和粘土混合物回填至洞頂以上0.5 m左右后開鉆，在鉆進過程中保持泥漿的稠度，若**次加填的混合料不能完全填充溶洞時，可再次回填使混合物填充溶洞。
③遇地下水位以下洞高較大且充填物呈軟流塑狀的溶洞（土洞）時，在鉆穿溶洞頂板后采用片石和粘土回填溶洞，回填高度每次1.5~2.0 m為宜，每回填一次采用小沖程擠壓，再回填再擠壓，如此反復進行，直至完全填充溶洞后再鉆進，在鉆進過程中適當增加粘土數(shù)量，提高泥漿密度（以1.25~ 1.35 g/cm3為宜）。或采用回填碎石粘土混合料后用護管跟進鉆進。或采用填充混凝土后鉆進，即在鉆孔（沖）至溶洞底板后，不清孔，用水下灌注方式向孔內(nèi)灌注C20細石混凝土，每灌1 m左右振動使混凝土向四周擠壓，一直灌到超過洞頂0.5 m左右。待混凝土達一定強度后重新鉆探。灌注細石混凝土在樁孔四周形成一個圓形或半圓形圍護，有效地防止洞內(nèi)流塑狀充填物涌入或泥漿流失。
④遇地下水位以下且無充填或半充填的土洞、溶洞時，在鉆到溶洞、土洞頂板時，鉆一小孔使樁孔與溶洞、土洞相連且加大泥漿濃度以防泥漿濃度快速變稀引起樁孔塌陷。待泥漿濃度與土洞、溶洞平衡后再鉆穿頂板。
⑤遇地下水位以上且無充填或半充填的土洞、溶洞時，為防止鉆孔漿泥快速消失引起地面塌陷和樁孔塌陷，在鉆到溶洞、土洞頂板時，鉆一小孔使樁孔與溶洞、土洞相連且加大泥漿濃度以防泥漿濃度快速變稀引起樁孔塌陷。待泥漿濃度與土洞、溶洞平衡后再鉆穿頂板。
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