滬昆客運(yùn)專線巖溶地區(qū)深長樁基施工技術(shù)

張鵬帥

[摘要]鉆孔樁基礎(chǔ)是目前橋梁設(shè)計(jì)中主要采用的基礎(chǔ)形式，鉆孔樁施工工藝也是目前比較成熟的施工工藝，施工質(zhì)量也能保證，所以在施工過程中經(jīng)常采用。但是在巖溶地區(qū)鉆孔樁施工，由于地質(zhì)條件不明確，鉆孔樁孔位內(nèi)經(jīng)常有溶洞、斜巖、地下暗河等出現(xiàn)，施工過程中如處理不好會(huì)出現(xiàn)偏孔、塌孔等現(xiàn)象，對(duì)樁基質(zhì)量有著嚴(yán)重影響。

[關(guān)鍵詞]巖溶；深長樁基；技術(shù) 文章編號(hào)：2095-4085（2017）05-0077-02

樁基是橋梁的主要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式之一，隨著科技的進(jìn)步、工法的改進(jìn)，樁基的施工工藝更加成熟，逐漸成為常規(guī)的施工方法。

1工程概況（圖1）

新建鐵路長沙至昆明客運(yùn)專線玉屏至昆明段下濫壩特大橋起訖里程D1K744+514.883～D1K745+247.596，全長732.713m，橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔樁群樁基礎(chǔ)，其中1#墩、2#墩樁基直徑1.5m，樁長最長為86.5m，最短為49m，均屬于深長樁。

2地質(zhì)情況

不良地質(zhì)：該橋主要不良地質(zhì)為巖溶；特殊巖土主要為軟土、松軟土、紅黏土及膨脹土。下濫壩特大橋位于安順市平壩縣東南馬場(chǎng)鎮(zhèn)關(guān)口寨村，屬云貴高原剝蝕一溶蝕低中山、低山丘陵和高原盆地地貌。橋址位于三疊系中統(tǒng)壟頭組（Ta）白云巖、灰?guī)r地層，鉆孔多揭示有溶洞，部分是串珠狀發(fā)育，溶洞多充填，充填物為軟塑一流塑狀軟土，其中D1K744+500～D1K744+610段為溶槽，上層厚度20 70m。

3施工過程中泥漿制備措施（表1）

在復(fù)雜地層中鉆孔，護(hù)壁泥漿具有重要意義，泥漿除護(hù)壁外，還能懸浮鉆碴，起排碴作用，使鉆進(jìn)工作正常進(jìn)行；另外泥漿還能起潤滑、冷卻鉆頭，減少鉆進(jìn)阻力和鉆頭磨損的作用。泥漿是保持孔壁穩(wěn)定、影響鉆進(jìn)速度的重要因素。泥漿比重越大，孔壁越趨穩(wěn)定，攜帶鉆碴能力也越大。但隨著泥漿比重的增加，孔壁上的泥皮增厚給清孔和灌注砼造成困難，容易使成樁基砼中出現(xiàn)夾層；泥漿比重和粘度太小，不能形成堅(jiān)實(shí)護(hù)壁，易產(chǎn)生塌孔；泥漿粘度越大，護(hù)壁能力和懸浮鉆碴能力越強(qiáng)，但出漿口易堵塞，造成糊鉆（吸錘），泥漿泵抽吸不易，也不易沉淀凈化再利用；含砂率大、粘度太小，鉆碴易沉淀，對(duì)防止翻砂，滲漏不利。因此配制優(yōu)質(zhì)泥漿具有重要意義。泥漿比重采用1002型比重計(jì)進(jìn)行測(cè)定，使用前首先要用同體積的水進(jìn)行標(biāo)定；粘度用1006型野外標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)測(cè)定，即以500ml泥漿通過5mm的漏斗孔所需的時(shí)間（s）來表示。含砂率用1004型含砂率器測(cè)定。

為了適應(yīng)不同地層特點(diǎn)，采用優(yōu)質(zhì)粘土造漿護(hù)壁，試驗(yàn)最優(yōu)成果如下表。

泥漿性能指標(biāo)可以通過摻加外加劑進(jìn)行改善，同時(shí)也可調(diào)整粘土的摻量加以改善。通過試驗(yàn)，表中配合比最適合該地層的成孔護(hù)壁要求，效果最好。

泥漿在鉆孔過程中受到各種因素影響，它的性能在不斷變化，為使泥漿保持良好性能，以適應(yīng)鉆孔的要求，必須做好泥漿的維護(hù)工作，鉆孔過程中用泥漿三件套檢測(cè)泥漿指標(biāo)。泥漿比重維持在1.3左右，黏度19～28s，含砂率不大于4%。

4鉆孔設(shè)備的選型

根據(jù)本地區(qū)地質(zhì)情況，認(rèn)真調(diào)查分析研究，并通過生產(chǎn)廠家加以咨詢、反復(fù)論證，決定采用KII及TBSK型鉆機(jī)，配以8BS和6BS砂石泵泵吸反循環(huán)排渣，沖擊鉆進(jìn)成孔。

（1）開孔時(shí)，先稍稍提升鉆頭，在護(hù)筒內(nèi)加入適量的優(yōu)質(zhì)粘土沖擊造漿，開動(dòng)泥漿泵進(jìn)行循環(huán)，待泥漿均勻后以小沖程（0.5m～1m）慢速開始沖進(jìn)，鉆至鋼護(hù)筒底部時(shí)，控制鉆孔進(jìn)尺速度和進(jìn)尺沖程，投放適當(dāng)數(shù)量的鋸沫，增大泥漿護(hù)壁的穩(wěn)定性。鉆至護(hù)筒下方1.0m后，方可按正常速度沖進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查鉆頭與鋼絲繩的連接處是否牢固，要求每隔24h檢查一次。

（2）鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)選用，由于橋位區(qū)粘土、亞粘土與砂層交替出現(xiàn)，因此需要根據(jù)井口排渣情況判定地層，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。鉆進(jìn)過程中，每間隔2h從井口撈取鉆碴進(jìn)行分析。

（3）隨著沖進(jìn)深度的增加，錘頭的阻力逐漸加大，鉆機(jī)的擺動(dòng)也增大。為防止鉆頭沖擊時(shí)上部擺動(dòng)過大造成偏孔，在鉆架上增添導(dǎo)向架，控制錘頭擺動(dòng)，確保鉆進(jìn)中鉆機(jī)平臺(tái)的平穩(wěn)。

（4）由于鉆機(jī)軌道坐落的土層地質(zhì)較差，鉆進(jìn)中極易發(fā)生位移、偏沉，故要經(jīng)常用水平尺和水準(zhǔn)儀校核鉆頭，每鉆進(jìn)10m～20m用傾斜儀復(fù)核一次，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。

（5）在塑性易縮徑地層（如紅粘土、亞粘土），更換直徑較設(shè)計(jì)樁徑大2cm一3cm的鉆頭，放慢進(jìn)尺速度，并不時(shí)提吊鉆頭上下反復(fù)掃孔，使鉆孔正直，解決樁孔的擴(kuò)、縮徑問題，確保樁身的充盈系數(shù)。

（6）循環(huán)形式的選用。泥漿泵的循環(huán)形式主要有正循環(huán)和反循環(huán)兩種。從泵吸反循環(huán)的工作原理中可知，循環(huán)的動(dòng)力為泥漿泵的真空度，一般砂石泵的工作壓力在0.09MPa～0.098MPa之間，最大連續(xù)工作吸程8m左右。在實(shí)際鉆進(jìn)中，由于受到摩阻力、沖洗液比重增大對(duì)管道壓力、泥漿泵與沖洗液面高差等因素的影響，鉆進(jìn)深度受到限制。由于地質(zhì)多為紅粘土和軟塑土層，考慮到鉆機(jī)反循環(huán)鉆進(jìn)的合理深度，70m以上采用泵吸反循環(huán)，70m以下采用正循環(huán)鉆進(jìn)。采取兩種循環(huán)相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)使鉆進(jìn)速度加快，減少成孔時(shí)間，并且鉆機(jī)所耗動(dòng)力較少、鉆頭磨損輕。

5鉆進(jìn)技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）開孔沖進(jìn)要慢，采用小沖程鉆進(jìn)，直至導(dǎo)向部位進(jìn)入土層后方可采用正常鉆進(jìn)參數(shù)鉆進(jìn)。鉆至溶洞頂1m左右時(shí)，采用小沖程（0.5m～1.Om）鉆進(jìn)，緩慢將洞頂擊穿，溶洞擊穿時(shí)務(wù)必密切注意孔內(nèi)泥漿面變化。

（2）要設(shè)專人看管泥漿泵組，根據(jù)排渣口排量大小及時(shí)調(diào)節(jié)閘閥開度，及時(shí)檢查管路系統(tǒng)密封情況。

（3）泥漿泵起動(dòng)前，將鉆頭提離孔底約200mm，各閥置于正循環(huán)工況下，按下泥漿泵啟動(dòng)按鈕，直到孔口返水時(shí)起動(dòng)泥漿泵，關(guān)閉送漿閥，打開控制閘閥和補(bǔ)漿閥。

（4）泥漿泵起動(dòng)后應(yīng)待形成反循環(huán)才能開動(dòng)鉆機(jī)慢轉(zhuǎn)降下鉆頭，先緩慢下放，然后逐漸增大下方速度，直至到孔底。

（5）開孔時(shí)，為形成錘頭與孔壁間壓力差，必須將補(bǔ)漿管出口放入護(hù)筒上部回灌，保持孔內(nèi)液面不低于護(hù)筒溢流出口。液面下降及時(shí)回灌，以防孔壁坍塌。回灌時(shí)要掌握回灌量與排出量近似相等。

（6）沖擊施工時(shí)，要仔細(xì)檢查錘頭齒牙的磨損情況，如有磨損及時(shí)焊接或更換，沖擊過程中隨時(shí)排查是否打空錘現(xiàn)象。

（7）終孔提錘前，要降低排量，維持沖洗液循環(huán)吸盡孔內(nèi)沉渣。不得盲目加大排量，不準(zhǔn)在孔口供水量不足情況下使用泥漿泵。

（8）終孔一次清孔。為使孔底沉淀層盡可能減薄，提高孔底承載力，同時(shí)也為了減少二次清孔的時(shí)間，消除僅利用混凝土導(dǎo)管清孔不徹底的弊端，鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，要進(jìn)行一次清孔。一次清孔利用鉆頭的攪動(dòng)，將孔底的沉淀攪起，通過錘頭上下沖擊將沉碴帶出孔口。同時(shí)為防止終孔驗(yàn)收、鋼筋籠安裝時(shí)出現(xiàn)塌孔和縮徑，第一次清孔只進(jìn)行沉碴清除和降低含砂率，泥漿的其他各項(xiàng)指標(biāo)基本不變，以保持對(duì)孔壁的壓力。

6終孔驗(yàn)收

樁基終孔后，用探孔器、測(cè)繩對(duì)其垂直度、樁徑、孔深及孔底沉淀厚度等各項(xiàng)指標(biāo)依據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢查、驗(yàn)收。

（1）提鉆。垂直度檢測(cè)完畢后，將錘頭下至孔底清孔半小時(shí)左右開始提鉆。提鉆時(shí)速度要慢，提鉆時(shí)上下掃孔以保證孔徑。

（2）鋼筋檢孔器檢測(cè)。為了確保鉆孔的成孔的質(zhì)量，采用鋼筋檢孔器進(jìn)行檢測(cè)控制。檢孔器采用HRB335Φb25螺紋鋼筋加工而成，外徑D為1.48m，有效長度為6m，兩端加工成錐形，每端錐形長度不小于1m?？赏ㄟ^量測(cè)懸吊檢孔器的鋼絲繩偏離樁孔中心的距離及下放的順利程度，確定樁孔垂直度偏差和孔徑情況。

7結(jié)語

綜上，為了保證樁基的質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際情況，充分運(yùn)用鉆孔設(shè)備的能力，該施工工藝不僅能在保證質(zhì)量的同時(shí)，提高工作效率，且能縮短成孔時(shí)間、減少成本。