新塘特大橋沖擊鉆孔樁

郭子健

(中鐵三局第四工程有限公司,北京 100000)

新塘特大橋沖擊鉆孔樁

郭子健

(中鐵三局第四工程有限公司,北京 100000)

在我國(guó)南方的一些地區(qū),喀斯特地形地貌造成了施工中遇到各種難題,因地制宜在該地區(qū)橋梁基礎(chǔ)施工中,由于鉆孔灌注樁施工工藝比較簡(jiǎn)便,成為目前推廣最快、使用最多的一種橋梁基礎(chǔ)形式。本文對(duì)沖擊鉆鉆孔施工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的成因及處理方法進(jìn)行了分析闡述。

特大橋 沖擊鉆孔樁 施工 喀斯特地形

2009年7月，畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院被分配到四公司南廣項(xiàng)目實(shí)習(xí)。2010年8月至2011年2月我參加了南廣鐵路四標(biāo)段新塘特大橋的技術(shù)和施工工作。針對(duì)新塘雙線特大橋所處地質(zhì)復(fù)雜(尤其溶洞較大、并且相通)，夏季雨水較多，施工條件對(duì)成樁極為不利。我編寫了詳細(xì)可行的施工方案。主要施工步驟確定為：筑島—下鋼護(hù)筒—沖擊成孔——溶洞處理—清孔、下鋼筋籠—二次清孔、澆混凝土。

在具體的施工過(guò)程中， 鑒于巖溶地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，我慎重選擇樁基的成孔方案。任何鉆孔灌注樁都很難克服巖溶地層的特殊地質(zhì)構(gòu)造給施工帶來(lái)的嚴(yán)重困難，施工中經(jīng)常會(huì)造成偏孔、卡鉆、掉鉆等重大事故，嚴(yán)重時(shí)還可能形成埋鉆、鉆機(jī)傾覆、鉆孔報(bào)廢等惡性事故。人工挖孔技術(shù)含量低，設(shè)備投入少，投入大量人力即可保障施工進(jìn)度。由于挖孔的這些優(yōu)點(diǎn)，挖孔樁也成為巖溶地區(qū)的不可缺少的成孔方式。

因?yàn)槭┕みM(jìn)度和孔樁深度的關(guān)系，新塘雙線特大橋灌注樁大部分采用沖擊鉆孔。沖擊鉆孔使用沖擊鉆這種有擠壓側(cè)壁作用的鉆機(jī)，能適應(yīng)這種復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，尤其是在處理斜巖、半邊巖、溶槽、溶溝及裂隙漏水、漏漿等情況時(shí)比較容易，并且施工成本較低；在發(fā)生漏漿時(shí)，提鉆快，不易埋鉆。但成孔事故多，進(jìn)尺慢，這就對(duì)開鉆人員的操作熟練程度要求很高。

根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件及新塘雙線特大橋所處的實(shí)際地理位置，9#、27#、33#、34#孔樁基礎(chǔ)基本上在魚塘里面，22#、23#孔樁地質(zhì)情況負(fù)責(zé)，對(duì)這些樁進(jìn)行重點(diǎn)盯控。結(jié)合這些實(shí)際情況，決定先進(jìn)行這些樁基礎(chǔ)的施作。

在22號(hào)成孔過(guò)程中出現(xiàn)溶洞加斜巖并出現(xiàn)卡鉆，遇到突起石頭、落石、巖溶層的溶洞、擊穿溶洞頂板時(shí)，極易發(fā)生卡鉆，卡鉆事故發(fā)生的主要原因是擊穿溶洞頂板過(guò)猛，鉆頭突然進(jìn)入溶洞，造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鉆。遇到卡鉆時(shí)，我仔細(xì)分析原因，立即要求鉆機(jī)人員停止沖擊，以免造成越卡越緊或掉鉆事故，當(dāng)鉆頭可活動(dòng)時(shí)，可上下提動(dòng)鉆頭，并使鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，反復(fù)嘗試，有可能提出，或用吊車配合鉆機(jī)，同時(shí)或交替提動(dòng)，有時(shí)能將錘頭提出?；蛴眯_錘(以圓鋼或鋼軌焊接)在樁孔一側(cè)沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點(diǎn)松動(dòng)后提出鉆頭。必要時(shí)可試用水下爆破法，震松錘，吊車配合提出鉆頭。

在9號(hào)第一根孔樁成孔過(guò)程中時(shí)常發(fā)生漏漿現(xiàn)象， 根據(jù)圖紙顯示溶洞的位置結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生漏漿的孔深，發(fā)現(xiàn)溶洞的大小、分布、走向等地質(zhì)資料反映的并不十分準(zhǔn)確，還時(shí)常在鉆進(jìn)過(guò)程中突然漏水、漏漿導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿迅速下降，導(dǎo)致護(hù)筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降。分析其產(chǎn)生的主要原因是鉆穿溶洞頂板遇無(wú)充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔內(nèi)壓力，孔內(nèi)水頭急劇下降，外部地下水滲透水壓過(guò)高而產(chǎn)生水壓力，引起孔壁坍塌，造成泥漿嚴(yán)重流失。在這種情況下，經(jīng)常向有經(jīng)驗(yàn)的鉆機(jī)人員請(qǐng)教，并且查資料，提出如下措施：遇到漏漿時(shí)應(yīng)立即提出鉆頭，向孔內(nèi)補(bǔ)漿，保持住孔內(nèi)漿(水)面高度，如漿面仍不斷下降，應(yīng)及時(shí)拋填，片石、粘土或水泥與粘土的混合物，根據(jù)漏漿程度反復(fù)拋填及沖擊，直到不漏漿為止。當(dāng)漏漿太快，散填難以達(dá)到目的時(shí)，應(yīng)采用集中拋填將粘土袋、袋裝水泥、片石等集中在短時(shí)間內(nèi)大量填入。對(duì)于溶洞較發(fā)育地區(qū)，拋填措施無(wú)效時(shí)，可采用全護(hù)筒跟進(jìn)方法，并使其長(zhǎng)度跟進(jìn)至巖溶底部巖層。在9號(hào)差3米多即將成孔時(shí)，突然發(fā)生塌孔時(shí)間，我精心組織、合理安排，立即讓鉆機(jī)施工人員及時(shí)補(bǔ)足泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度，同時(shí)加粘土、片石混合料，采用小沖程沖孔固壁，防止塌孔擴(kuò)大；如若塌孔繼續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致地表塌陷時(shí)，我特意編制應(yīng)急處理方案，及時(shí)回填粘土并用袋裝粘土加固護(hù)筒后再重鉆；如若護(hù)筒口有較大橫向位移并且無(wú)法糾偏時(shí)，拔出剛護(hù)筒，回填塌孔，重新壓入護(hù)筒在鉆。在此種種施工方案的指導(dǎo)下及現(xiàn)場(chǎng)的合理組織，第一根樁終于成功灌注。

在施工過(guò)程中，還有就是清孔和混凝土灌注難度大，當(dāng)采用沖擊鉆機(jī)沖擊成孔時(shí)，特別是大直徑樁成孔后，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時(shí)符臺(tái)規(guī)范要求，是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有時(shí)換漿達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會(huì)重新發(fā)生漏漿、塌孔事故。然后重新按照漏漿事故重新開鉆。由于樁長(zhǎng)，混凝土方量大、灌注時(shí)間長(zhǎng)，所以樁身混凝土質(zhì)量控制難度很大。而且通過(guò)溶洞段時(shí)，還易發(fā)生混凝土壓力過(guò)大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或斷樁。在此情況下我精確計(jì)算、精心組織，控制好混凝土坍落度與灌注速度。

在挖孔樁的施工過(guò)程中，同排樁往往同時(shí)施工，因?yàn)檫@樣可以護(hù)壁和開挖交替施工，我充分利用工效，同時(shí)可以使水頭均勻下降，平衡壓力，保障安全。但在巖溶發(fā)育區(qū)，溶洞往往具有聯(lián)通性強(qiáng)的特點(diǎn)，這時(shí)要特別注意樁基的施工次序，盡量避免相鄰樁基同時(shí)施工，以免造成清孔困難，甚至串漿、坍孔。

在23號(hào)承臺(tái)的成孔過(guò)程中主要是巖石堅(jiān)硬成度不一，巖面起伏、傾斜較大。在鉆進(jìn)中，因鉆頭受力不均而令鉆機(jī)晃動(dòng)嚴(yán)重，鋼絲繩受扭力而易受損，由主要是鉆機(jī)鉆孔時(shí)產(chǎn)生位移、局部下沉或傾斜，或在傾斜的巖面上鉆孔、巖質(zhì)軟硬不均時(shí)容易造成斜孔和偏孔遇到鉆孔偏斜時(shí)，在此種情況下，我編寫如下施工方案，施工要領(lǐng)為：①在入巖部位、溶洞處理部位要時(shí)刻觀察鋼繩在沖擊過(guò)程中的擺動(dòng)情況，校正鋼繩與樁孔中心的偏差。②當(dāng)發(fā)生孔傾斜時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行修孔，對(duì)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(gè)臺(tái)階，再采用較大沖程沖擊。對(duì)于斜孔段高度在1m以時(shí)，應(yīng)采用填石修孔法。

我總結(jié)出：巖溶地區(qū)鉆孔樁施工的難點(diǎn)主要在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工中不可預(yù)見(jiàn)的因素太多。因此，在前期勘測(cè)中要準(zhǔn)確掌握溶洞情況。溶洞鉆孔樁施工的事故頻繁發(fā)生，對(duì)可能發(fā)生的問(wèn)題合理預(yù)測(cè)和有效控制可以將損失降到最小。 擁有富有經(jīng)驗(yàn)、熟練的操作人員以及進(jìn)行嚴(yán)密的施工組織與管理也是施工成敗的關(guān)鍵。

生產(chǎn)一線是成長(zhǎng)的搖籃。經(jīng)過(guò)切身的體驗(yàn)和具體操作，在業(yè)務(wù)技能水平迅速得以提高的同時(shí)，綜合素質(zhì)和綜合能力也得到了充分的鍛煉，能夠?qū)?fù)雜而多變的生產(chǎn)施工進(jìn)行宏觀控制。