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常见岩溶桩基施工事故应急处治措施分析

2021-10-06 109 上传者：管理员

摘要：岩溶区的桥梁桩基,由于岩体的岩性不同,溶洞的发展、发育情况不同(如:溶洞数量、形状、尺寸、位置的随机性及多样性),造成施工中事故较多。针对遇到的施工事故进行针对性处治,有助于快速有效地解决桩基施工中的问题。

关键词：
事故
岩溶
应急处治
施工
桩基
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岩溶区的桥梁桩基，由于岩体的岩性不同，溶洞的发展、发育情况不同(如：溶洞数量、形状、尺寸、位置的随机性及多样性),以及填充物的复杂性和多样性，决定了岩溶地段桩基在遭遇不同荷载时容易发生较大位移而影响上部结构稳定还有其他次生灾害。在经济迅速发展的今天，加强开发岩溶资源的势头在世界各国盛行，而岩溶资源的过度开发频频诱发岩溶塌陷，继而成为岩溶区主要的环境地质灾害[1,2,3,4,5]。

由于目前各类规范的局限性，使用普通地区的桩基规范直接用于岩溶区桩基础的设计，势必不能满足岩溶区桩基础承载力的特殊性与复杂性，因此会带来很大的盲目性。如果桩基础承载力设计不足以满足基础需要的承载力时，会给工程带来很大损害，这样就引起了无法挽回的损失，相反，如果设计的桩基础承载力过于保守，会造成巨大的浪费，这样就使工程造价大大增加。据此，以合理设计岩溶区桩基和确保工程质量安全可靠为前提，尽量的降低工程造价，增加施工的合理性，以此为出发点进行研究，将会带来巨大的效益，对全国广大岩溶区的桩基础的设计施工都有巨大的指导意义。

目前，岩溶区桩基设计施工常用的处理方案有如下几种：

1)采用片石、黏土、水泥回填法。该方法适用于小溶洞的情况。

2)全程钢护筒跟进法。该方法是用冲锤将护筒击穿溶洞，达到让桩基落到溶洞底部基岩的目的。

3)静压化学灌浆法。在冲孔桩施工前先进行预处理，采用静压化学灌浆法固结填充物和流砂，或用此法填满溶洞，以此提高溶洞中土体的承载力和抗剪力[6,7,8]。

1、卡钻事故处理

当遇到卡钻事故时，采取以下措施：

1)根据不同地质情况确定冲程，冲程的选择见表1。

2)不强行提拉钻锤。

3)卡钻位置不同，处理措施不同。

4)处理完卡钻事故，不应继续向下钻孔，应在钻孔中回填1.0 m～1.5 m高度的碎石和黏土混合料，反复冲砸，整平造成卡钻的突石和溶洞板面，防止卡钻再次发生。

2、掉钻事故处理

预防是应对掉钻事故的主要措施，定期对机具设备进行检修。其中重点检查钻机主绳和钻头转向鼻子等部位，钻头宜安装可靠保险绳。

若遇到了掉钻事故，采取以下措施：

1)掉钻位置不同，处理措施不同。

2)严禁打空锤。宜紧绷钢丝绳，采用小冲程低打紧击，当发现漏浆或异常情况，立即提锤至洞口，再采取其他的补救措施。

3)若已达到桩基的设计孔深，而掉钻打捞困难，可采用丢弃钻锤处理。弃置钻锤于孔底，桩基清孔后，抛入碎石填平钻锤，灌注混凝土成桩，再对钻锤段碎石高压注浆加固。

3、埋钻事故处理

在桩基成孔时，泥浆循环依靠钻锤的上下活动实现，但是钻锤不宜在孔底停留过长的时间，否则容易造成沉渣过厚，引起埋钻事故。

当发生塌孔埋钻时，采取以下措施：

1)宜用气举反循环或强力泵冲孔法迅速冲孔，排出沉渣及坍塌土体，将钻锤提出。

2)清渣或冲孔时应串动钻头，并逐步扩大串动范围，直至能正常提升。

4、偏位事故处理

偏位事故预判：当钻锤穿越溶洞、岩面大坡度倾斜、岩层风化不均匀部位时，宜密切关注钢丝绳变化情况，若钢丝绳出现摆动较大，冲击进尺突然加大的情况，应立即停钻，提出钻头。

偏位事故处理措施：

1)宜向钻孔内抛填块石和黏土，块石强度宜高于岩层强度，回填高度至斜面顶或偏孔位置以上0.5 m～1.0 m处，再用小冲程、低频率方法冲孔钻进，宜多次回填，反复冲砸，调整钢丝绳竖直、钻锤水平，再小冲程缓慢钻进。

2)当1)方法不宜纠偏时，宜先掏渣清孔，再向孔内灌注高强度水下混凝土封底，待混凝土强度达到20 MPa后再重新钻进。

5、塌孔事故处理

桩基施工中，为防止塌孔事故的发生，应平稳可靠地安装钻机和钻架，并及时调整泥浆浓度，保持护筒内泥浆水头高度高于地下水位2.0 m～2.5 m,小冲程钻进。当发生塌孔时，根据塌孔原因不同，应采取下列应急处理措施，如表2所示。

有时，不得不在强度较弱的地面进行桩基施工，这时若钻孔时出现局部塌壁，可能会引起地面塌陷，进而造成钻机倾翻。可采用以下措施进行预防：

1)桩基施工区域宜用混凝土硬化，地表设连通的排水槽及防护设施，便于场地积水排出。

2)钻机尾部位置横向垫放3片～5片型钢板，并在钻机滚筒下方密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力，也可在钻机尾部适当加设配重块，防止钻机前倾。

6、漏浆事故处理

施工时宜采取措施预防和控制漏浆，施工现场应保证足够储浆量，足够黏土、碎石、袋装水泥等填充物，以应对突发的漏浆事故。针对不同溶洞形式发生的漏浆，采取不同的处理措施：

1)当岩溶裂隙和小型溶洞、孤立溶洞出现漏浆时，应采取下列应急处理措施：及时向孔内补充泥浆、加稠泥浆浓度、抛填黏土、碎石混合料，再采用小冲程、低频率方法冲孔钻进，宜多次回填，反复冲砸。

2)当中型、大型溶洞漏浆时，宜采用水泥黏土固结堵漏处理：a.当遇到多层中、大型溶洞漏浆时，抛填水泥、碎石和黏土混合料，并分层加入整包水泥包，回填高度要超过漏浆位置。回填完毕后轻放钻锤并挤压混合料及水泥包，采用小冲程击打成水泥土浆，等待12 h以上，水泥土浆凝固后再冲击成孔。b.当钻孔到达桩底标高后漏浆时，宜采用a.方法堵漏泥浆；但在清孔排渣后，封堵溶洞充填物流失，再次出现漏浆现象时，宜抛填碎石，浇筑桩底混凝土，待混凝土达到一定强度后再继续清孔排渣。

7、混凝土流失及断桩事故处理

预防混凝土流失的措施：1)采用混凝土集中拌合站。2)加大混凝土初罐量。3)加大导管埋深，导管下口埋深一般控制在4 m～6 m。

当混凝土流失事故已经发生，采取的措施是：1)加大混凝土灌注高度，超过设计高程1.5 m～2.0 m。2)当灌注含有较大溶洞的钻孔时，灌注速度要适当加快，并增加导管埋深。3)当发生混凝土流失断桩时，立即停止灌注，待水下混凝土达到凝结强度后，再重新冲孔成桩。

8、岩溶通道串浆、串孔处理

桩基施工发生岩溶通道串浆、串孔的事故时，可采取的措施有：

1)对于勘探资料显示相邻桩基溶洞分布深度与洞高相近的大型溶洞，有可能存在连通性，处理时应优先施工中间位置桩基。2)宜采用间隔施工法，协调好施工钻机之间的优先顺序。3)在相邻有干扰关系的未完成成孔的桩孔内事先投入黏土进行封堵，停止钻孔成孔作业，待相邻桩孔混凝土灌注完成12 h后，再进行钻孔。4)发现两个孔间串浆、串孔比较明显的桩基应提前进行处理。

9、工程实例

林卫新、罗志强[9]结合广州多岩溶的地形特点及广州江村南北桥工程，介绍了漏浆、坍孔和卡钻等多种常见岩溶桩基施工事故及处理办法。并经过反复实践处理卡钻事故上千次，处理时间也由7 d～9 d缩短到40 min～50 min。在整个桩基施工过程中可能不止遇到一种事故，曹佳文等[10]介绍在道县至永安关二级公路山口铺大桥1-1号墩左侧桩基所在位置存在溶洞等溶蚀作用，在施工过程中遇到了坍孔、卡钻、漏浆等事故。结合工程实际并比较论证多种方法后决定将高压喷射注浆和静压注浆相结合进行注浆处理，具体工艺流程如图1所示。于飞[11]介绍了安坪舞阳河特大桥所在地为岩溶现象，地基条件不良，其中8- 4号，9-3号和14-3号等桩基施工时出现了漏浆事故，采用的方法就是向孔内抛填混合料正常成孔的方法。施工过程中出现混凝土流失事故会造成桩基高度不达标，借此现象，董艺[12]采用了一种用于岩溶区的桩顶标高监测装置，通过观察标杆的沉降距离判断是否有混凝土流失现象，从而及时采取补救措施，减少损失。游红江[13]介绍在帷幕灌浆施工中出现的串浆现象和处理方式。当灌浆设备数量充足且满足要求时可采用“被串浆孔与灌浆孔同时灌浆”的方法，当设备不充足时可采用“封堵被串浆孔且灌浆孔正常灌浆”的方法。针对岩溶地貌桩基施工，钟兴武等[14]提出了“黏土片石回填+钢护筒跟进”的处理方案。前者可在发生漏浆时及时回填黏土片石，后者可避免桩基孔壁坍塌引起的地面塌陷和下沉。

10、结语

岩溶地区地形复杂，桩基施工难度大，提前做好勘测工作，制定应对方案，有利于减少施工过程中事故的发生。遇到施工事故时，正确判断事故类型，根据具体事故情况采取相应的处理措施，综合分析，尽可能减少损失，保证施工质量。

参考文献：

[1]刘伟岩溶区钻孔桩施工溶洞处理研究[J].工程建设与设计, 2019(11):223-225,228.

[2]张勇岩溶区冲孔灌注桩施工及其溶洞处理措施[J].工程建设与设计,2018(2):197-199.

[3]彭靖航公路桥梁岩溶区桩基施工技术与分析[J].交通世界,2017(22):98-99.

[4]陈翼岩溶地区桥梁桩基成孔处理方案研究[D].武汉:湖北工业大学, 2017.

[5]陈剑华岩溶强发育地区深桩基础施. I关键技术研究[D].长沙:中南大学,2014.

[6]李洪亮桩基检测技术在高层建筑工程中的应用[J]建筑工程技术与设计,2017(24):5066.

[7]尹国荣岩溶区勘察方法及桥梁桩基施工技术[D].长沙:中南大学,2009.

[8]郝哲,马骄荣岩体注浆对裂隙的影响分析[J].有色矿治,2002(3):6-9.

[9]林卫新,罗志强.岩溶地区桥桩工程的一般事故分析与防治[J] .中南公路工程,2004(3):113-115.