地下孤石爆破在樁基施工中的應(yīng)用

毛偉偉

摘要：孤石地層樁基成孔至今仍是橋梁樁基礎(chǔ)施工的技術(shù)難題，樁基礎(chǔ)施工時(shí)遇孤石，會(huì)造成施工效率低，成本增加。廈深客運(yùn)專線漳州段橋梁樁基礎(chǔ)孤石施工中采用淺層挖除、填石糾偏、樁孔內(nèi)鉆孔爆破等方法，取得較好效果，本文對(duì)樁基工程中處理孤石方法進(jìn)行總結(jié)分析，供同類(lèi)施工參考。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)；孤石；鉆孔；爆破

1引言

花崗巖地層在福建省沿海地區(qū)廣泛分布，約占全省總面積40%?；◢弾r風(fēng)化后形成很厚風(fēng)化殼（即花崗巖殘積土），其厚度在福建地區(qū)一般為10～35 m，是福建省工程建設(shè)中遇到的主要巖層之一?；◢弾r殘積土不均勻風(fēng)化的明顯特征是：存在大量大孤石。這些大孤石加劇了工程巖體的不均勻性。孤石由橢圓形狀為主，由石質(zhì)堅(jiān)硬的弱風(fēng)化—微風(fēng)化的花崗巖組成。廈深客運(yùn)專線，作為國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱四橫”快速鐵路通道中杭福深客運(yùn)專線重要組成部分，在漳州段橋梁樁基施工中遇到了大量孤石，給施工造成很多難題，故據(jù)象鎮(zhèn)特大橋14#墩樁基礎(chǔ)施工典型實(shí)例，介紹樁基礎(chǔ)施工遇到孤石的處理方法。

2巖土工程地質(zhì)狀況

廈深客運(yùn)專線漳州段象鎮(zhèn)特大橋14#墩橋臺(tái)樁基設(shè)計(jì)φ2000mm鉆孔樁，樁底要求進(jìn)入弱風(fēng)化巖層2000mm。區(qū)內(nèi)地層由新到老以此為：第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al），第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el），下伏燕山早期侵入花崗閃長(zhǎng)巖W4（γ52（3））、W3（γ52（3））、W2（γ52（3））

2.1地層分布

第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）：自上而下分布有淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉砂、細(xì)砂、中砂。孔隙潛水量大，滲透性能好；

第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el）：以褐黃色粉質(zhì)黏土為主；

花崗閃長(zhǎng)巖W4（γ52（3））全風(fēng)化，黃褐色、灰黃色原巖結(jié)構(gòu)已破壞，礦物以石英、長(zhǎng)石為主，含少量黑云母，除石英礦物外，其他礦物基本上風(fēng)化成黏土狀。

花崗閃長(zhǎng)巖W3（γ52（3））強(qiáng)風(fēng)化，黑褐色，塊狀結(jié)構(gòu)，主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石及少量黑云母等礦物組成，裂隙很發(fā)育；

花崗巖閃長(zhǎng)巖W2（γ52（3）），弱風(fēng)化，灰白色，柱狀結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)新鮮，主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石及少量黑云母等礦物組成，裂隙較發(fā)育。

3施工方案

3.1施工機(jī)具選擇

象鎮(zhèn)特大橋14#墩樁基礎(chǔ)樁普遍遇到孤石，如按常規(guī)方法成孔，最容易出現(xiàn)斜孔、塌孔、鉆進(jìn)困難等問(wèn)題，造成成孔時(shí)間至少在40d左右，不但工期長(zhǎng)，且造成成本增加，現(xiàn)實(shí)中可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，象鎮(zhèn)特大橋樁基礎(chǔ)處理孤石的方法通過(guò)多次試驗(yàn)和論證，摸索出較好樁基礎(chǔ)處理孤石方法。本工程樁基礎(chǔ)施工采用JK8型沖擊鉆配梅花形鉆頭施工，采用重錘、質(zhì)量與孔徑相等鉆頭（直徑2.0m的樁選用 7t重的鉆頭），并加焊耐磨塊，以使鉆頭堅(jiān)硬耐磨損。

3.2施工方法

由于設(shè)計(jì)單位對(duì)每個(gè)墩臺(tái)僅提供個(gè)勘察鉆孔地質(zhì)鉆探資料，難以準(zhǔn)確替代整個(gè)墩位樁基鉆孔地質(zhì)情況，無(wú)法判斷鉆孔有無(wú)孤石及其大小，故難以作處理孤石的依據(jù)，如鉆孔樁施工時(shí)14墩臺(tái) 1#樁、6#樁和 9#墩出現(xiàn)的孤石與鉆探資料就存在較大差異，分別采用淺層挖除、填石糾偏 和鉆孔爆破三種方法。

3.2.1淺層孤石挖除

地表以下3m范圍內(nèi)孤石可直接采用挖機(jī)挖除，挖除后樁位處盡量用帶有黏性的土質(zhì)回填，并壓實(shí)，避免樁基沖擊過(guò)程中造成孔口坍塌。

3.2.2填石糾偏

14#墩9#樁在鉆至孔深10.8 m處遇到孤石，故鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)偏孔。填石糾偏，孔內(nèi)回填片石高度控制在2m，然后重新進(jìn)行鉆進(jìn)，沖程控制在0.8m左右。但是由勘察報(bào)告提供資料顯示，地表以下14m范圍內(nèi)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，偏孔后進(jìn)行了3次填石處理，但填石效果很差，沒(méi)有達(dá)到填石糾偏效果。

3.2.3孔內(nèi)鉆孔爆破

偏孔后進(jìn)行了3次填石糾偏，由于孤石處在淤泥質(zhì)的粘土中，填石沖擊沒(méi)有效果，故采用孔內(nèi)孤石鉆孔爆破處理孤石。

（1）孔內(nèi)布置爆破孔（樁孔內(nèi)爆破孔平面圖）如下圖示：

（2）鉆爆破孔

將沖擊鉆機(jī)移位，在鋼護(hù)筒頂搭設(shè)地質(zhì)鉆機(jī)平臺(tái)，選用XJ-100型鉆機(jī)，鉆機(jī)就位，用110mm鉆頭鉆進(jìn)20cm左右，下直徑127mm鋼套管跟進(jìn)至孤石面，使鋼套管底部與孤石面緊密結(jié)合，防止樁孔內(nèi)泥漿滲入爆破孔，同時(shí)加大樁孔內(nèi)泥漿粘度，并進(jìn)行循環(huán)，防止樁孔塌孔。地質(zhì)鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)，直至鉆穿孤石。據(jù)地質(zhì)鉆機(jī)記錄知道，14#墩9#樁內(nèi)孤石自10.8m開(kāi)始，在12.5m處鉆穿，孤石厚度為1.7m。利用空壓機(jī)采取氣舉反循環(huán)原理清除爆破孔內(nèi)的沉渣，并在鋼套管內(nèi)下?75mm的PVC管至孤石面以下，并進(jìn)行固定，裝滿清水，拔出鋼套管。

（3）裝藥、引爆

據(jù)孤石厚度，取一根? 63mm，長(zhǎng)50cmPVC管裝置乳化炸藥和毫秒電雷管，管底密封，管頂采用轉(zhuǎn)換套管連接? 20的PVC管，管接頭連接前要涂專用膠水密封。

裝藥前用測(cè)繩測(cè)好爆破孔深度，若存在堵塞現(xiàn)象，采用空壓機(jī)進(jìn)行清理疏通，必要時(shí)重新下鉆桿清孔。連接? 20的PVC管將裝有炸藥的PVC送至距孤石底部和頂部距離50cm位置處，然后用粗細(xì)砂將爆破孔回填密實(shí)。

圖2 樁孔內(nèi)孤石爆破剖面示意圖

爆破前雷管引線連接在起爆器上，各項(xiàng)工作重新檢查一遍，按《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）規(guī)定警戒范圍警戒，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作結(jié)束以后引爆炸藥。

（4）檢查爆破效果

爆破后由專業(yè)人員檢查，確認(rèn)無(wú)啞炮，回填兩米高的片石，繼續(xù)鉆進(jìn)；若有啞炮，由專業(yè)人員進(jìn)行必要處理。

3.3鉆進(jìn)

爆破結(jié)束后重新測(cè)放樁中心點(diǎn)，并拉好護(hù)樁?；靥顑擅赘咂瑫r(shí)加大孔內(nèi)泥漿比重，鉆機(jī)就位繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆至孔內(nèi)孤石處采用小沖程鉆進(jìn)，并間斷檢查是否有偏孔，確認(rèn)無(wú)偏孔繼續(xù)鉆進(jìn)；若出現(xiàn)偏孔，繼續(xù)回填片石鉆進(jìn)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將上述三種處理方法有機(jī)結(jié)合，既保證樁基施工進(jìn)度和質(zhì)量要求，又加強(qiáng)了過(guò)程中的可控性。在橋梁鉆孔樁施工中遇到孤石時(shí)應(yīng)據(jù)工程實(shí)際情況，綜合分析孤石形態(tài)、大小、硬度等，結(jié)合各種處理方法的特點(diǎn)，并考慮實(shí)際能達(dá)到的施工條件，采用靈活合理施工方法，才能有效穿越孤石層。