巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)

李小建

摘 要：我國巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜。所以就如何保證橋梁鉆孔樁基的施工效率和施工質(zhì)量是非常重要的問題。本文結(jié)合水桶木寨特大橋的工程實例，對不同的巖溶的地質(zhì)條件進(jìn)行不同的鉆進(jìn)施工技術(shù)進(jìn)行闡述，希望有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；鉆孔樁；施工技術(shù)

1 前言

本文主要采用沖擊成孔技術(shù)，該技術(shù)存在操作比較簡單、技術(shù)成熟、機(jī)械運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。在開展工程項目的具體過程中，工作人員需要依靠回填片石、粘土等進(jìn)行巖面協(xié)調(diào)性的處理，以保證對施工中裂隙、溶洞問題的高效處理。與此同時，沖擊成孔技術(shù)主要是采用砸實擠密方法，其能夠高效的處理漏漿問題，還能對塌孔發(fā)生率進(jìn)行控制。

2 工程概括

水桶木寨特大橋中心里程D1K827+475.3，設(shè)計里程D1K826+324.119～D1K828+675.875，全長2351.756m。本橋整體孔跨樣式為70×32m+2×24m，基礎(chǔ)采用明挖基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁二種類型，鋼筋混凝土承臺，橋墩采用圓端形實體、空心橋墩，橋臺為矩形空心橋臺。橋梁上部結(jié)構(gòu)形式采用32m、24m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁。水桶木寨特大橋地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s，為六度震區(qū)，設(shè)置防落梁措施。水桶木寨特大橋0～26號墩（臺）位于直線上，27～72號墩（臺）位于曲線上，梁部按平分中矢布置。水桶木寨特大橋簡支梁梁部采用預(yù)制架設(shè)。水桶木寨特大橋鉆孔柱樁基礎(chǔ)施工完成后，根據(jù)《客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》TZ213-2005要求，按樁總數(shù)的3%～5%鉆芯取樣檢查樁底沉碴厚度。

3 工程特點

3.1 橋址區(qū)地質(zhì)復(fù)雜

巖溶：測區(qū)下伏基巖為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn3+4）白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，統(tǒng)大冶組三段（T1d3）白云巖、白云質(zhì)，大冶組二組（T1d2）灰?guī)r。屬于巖溶中等至強(qiáng)烈發(fā)育底層，巖層中網(wǎng)狀裂隙較發(fā)育，多呈微張開狀，局部被粘土或方解石脈填充，地表巖溶現(xiàn)象主要為落水洞、溶溝、溶槽、溶孔等。線路D1K827+960右側(cè)5～20處發(fā)育規(guī)模較小的巖溶塌陷。鉆孔揭示巖溶情況表明，橋址范圍主要發(fā)育沖天軟塑狀粘土、硬塑狀粘土以及空溶洞等三種類型。膨脹土：為碳酸鹽巖地表坡殘積層，為膨脹土、黏土。

3.2 點多線長，管理難度大

開工后必須組織多作業(yè)面全面展開施工。各工序銜接緊密，必須科學(xué)組織，各專業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系，合理安排工序，上道工序盡可能為下道工序創(chuàng)造條件。

3.3 工程實體沉降要求高

無砟軌道的高平順性和均勻一致性的特點對橋等線下工程提出了嚴(yán)格的工后沉降、差異沉降及結(jié)構(gòu)變形的要求墩臺均勻沉降量在20mm以內(nèi)；靜定結(jié)構(gòu)相鄰墩臺沉降量之差為5mm；無砟軌道鋪設(shè)后的梁體徐變上拱度不大于10mm。

4 鉆進(jìn)技術(shù)

4.1 溶槽裂隙

溶槽裂隙一般在實際施工過程中存在的比較多。在進(jìn)行鉆進(jìn)時，如果存在主繩擺幅加大和沖擊聲音比較清脆，泥漿面在冒氣泡，同時液面緩慢下降等現(xiàn)象，則可能為溶槽裂隙。針對這種情況，需要進(jìn)行孔內(nèi)的泥漿補注處理，以保持其壓力的平衡，以防止發(fā)生孔壁坍塌的現(xiàn)象。隨后進(jìn)行片石粘的投放，反復(fù)沖擊，使其入溶槽裂隙內(nèi)，實現(xiàn)對漏漿通道的封堵。除此之外，還存在溶槽裂隙越來越大的問題，因此需要根據(jù)孔內(nèi)泥漿變化進(jìn)行溶槽裂隙和地下河流之間的連接性的判斷。通過補注泥漿能夠達(dá)到孔內(nèi)泥漿穩(wěn)定的效果，則顯示溶槽裂隙未與地下河流連通。對于該種情況的處理，則是需要通過以上的方法進(jìn)行鉆進(jìn)成孔，重復(fù)方法以達(dá)到成孔效果。在進(jìn)行孔內(nèi)灌注時，保證混凝土灌注面以高于溶槽裂隙，以實現(xiàn)泥漿泄漏槽隙的封堵效果。待強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，進(jìn)行正常的沖擊成孔工序。

4.2 小型溶洞

在進(jìn)行鉆孔時，需要根據(jù)地質(zhì)勘探資料進(jìn)行鉆孔，以測量孔深度為基礎(chǔ)進(jìn)行溶洞區(qū)域之間距離的判斷。如果和溶洞頂板距離不遠(yuǎn)的時候，沖擊聲音和地面震動感會發(fā)生由強(qiáng)變?nèi)醯内厔?，此時需要將沖擊的速率放緩，降低沖程幅度。通過對沖破溶洞頂板后孔內(nèi)泥漿變化和鉆頭下降幅度進(jìn)行溶洞和填充物的判斷。當(dāng)泥漿面下降為不大狀況時，溶洞的體積則是比較小的。此刻需要進(jìn)行補注泥漿，避免發(fā)生孔壁坍塌。與此同時進(jìn)行袋裝水泥的回填，還需要進(jìn)行粘土入孔的處理，同步進(jìn)行沖錘輕砸，混合料從而能夠?qū)θ芏催M(jìn)行護(hù)壁。

4.3 大型溶洞

對于大型溶洞而言，沖破溶洞頂板時，會發(fā)生孔內(nèi)泥漿的急速流失，會存在孔壁坍塌現(xiàn)的問題。所以，需要采用鋼套筒跟進(jìn)法施工。要想確保過程的順利性，需要提升鋼套筒的拼接質(zhì)量，保證其密封性，還需要在鋼套筒的連接處外側(cè)進(jìn)行鋼板帶的添加，提升鋼套筒筒底的剛度，避免發(fā)生鋼套筒底變形的現(xiàn)象發(fā)生。在進(jìn)行鉆中發(fā)現(xiàn)樁位下有大型溶洞的狀況，需要進(jìn)行提錘方案的采用。具體措施是通過片石回填至孔口，嚴(yán)格遵循大型溶洞的鉆進(jìn)施工方法來成孔[1]。

4 常見問題及處理方法

4.1 塌孔危害

出現(xiàn)塌孔的原因主要有這幾點：第一，泥漿比重不足，造成泥漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，影響孔壁質(zhì)量。第二，孔內(nèi)水頭高度不夠，存在靜水壓力。第三，沖擊時遇到溶洞或者存在漏漿等。第四，沖擊鉆碰撞護(hù)壁，造成嚴(yán)重的塌孔，樁基周圍存在孔洞。

預(yù)防和處理措施：第一，需要以地層，地質(zhì)的實況為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的泥漿的配置。粘度稠、膠體率高的泥漿主要適用于飽和粘性土和砂礫層。第二，通過埋設(shè)土層地段鋼護(hù)筒的處理，防止發(fā)生孔口坍塌現(xiàn)象。第三，對于流沙層，主要是采取回填片石類土等進(jìn)行處理。第四，確保成孔后的清孔在孔內(nèi)水頭高度，保證泥漿護(hù)壁質(zhì)量，完成清孔工序之后，需要迅速進(jìn)行后續(xù)施工。第五，吊放鋼筋籠過程中，保證其垂直性，防止發(fā)生碰撞孔壁的現(xiàn)象。第六，對于孔曰塌孔的處理是需要及時進(jìn)行護(hù)筒的拔出和回填，重新施鉆，在該過程中，注重沖擊的速度，保證護(hù)壁的穩(wěn)定性。第七，對于反復(fù)塌孔的處理可通過埋設(shè)深護(hù)筒達(dá)到解決。

4.2 掉鉆

原因分析：主要是因為其沖擊鉆的纜繩長期使用，未定時進(jìn)行保養(yǎng)和更換，而纜繩與鉆頭連接處出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)向環(huán)、套等焊接處出現(xiàn)斷裂的問題，造成掉鉆。

預(yù)防及處理措施：第一，在沖擊過程中存在鉆頭掉入的情況，可以通過電磁鐵進(jìn)行吸附打撈；第二，應(yīng)該組織專人定期不定期進(jìn)行纜繩和鉆頭裝置的連接檢查，對于存在斷絲超過10%以上情況需要及時更換纜繩；第三，為例避免發(fā)生IF鉆頭掉鉆，可以在鉆頭上焊接打撈環(huán)等專用打撈土具；第四，保證鉆孔施土土藝的規(guī)范性，最大程度的避免打空錘情況發(fā)生[1]。

4.3 鉆孔偏斜

產(chǎn)生原因：發(fā)生鉆孔偏斜主要有樁架不穩(wěn)，鉆桿導(dǎo)架不垂直，鉆機(jī)磨耗，部件松動和土層軟硬不勻，致使鉆頭受力不均，或是擴(kuò)孔較大處，造成鉆頭擺動偏向一方的問題等。

預(yù)防及處理措施：嚴(yán)格檢查糾正樁架，保證其保持垂直安置穩(wěn)固狀態(tài)，并對導(dǎo)架進(jìn)行垂直校正和對鉆孔設(shè)備加以檢修；對于偏斜過大時填入土石（砂或礫石），需要重新鉆進(jìn)，并控制好鉆速；如：探頭石，用低速將石打碎，如有傾斜基巖時，可用混凝土填平待其凝固后再鉆。

5 結(jié)語

總之，由于巖溶地區(qū)地質(zhì)及水文構(gòu)造較為復(fù)雜。因此，在進(jìn)行樁基施工中，存在的突發(fā)事件都是無法掌控。所以，很有必要在巖溶區(qū)施工時，全面的做好施工前的調(diào)查工作，進(jìn)行合理措施的制定，防止發(fā)生施工事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫玉國.巖溶地區(qū)鉆孔樁的施工方法[J].黑龍江交通科技，2016（12）：123～124.

[2] 魏平.巖溶地區(qū)樁基鉆孔施工控制技術(shù)研究[J].珠江水運，2016（9）：80～81.