巖溶地區(qū)橋梁樁基鉆孔施工技術

黨云崗 （中鐵十六局集團路橋工程有限公司，北京 101500）

1 工程概況及地質特點

武九客運專線新合特大橋位于江西省九江縣新合鎮(zhèn)及城門鄉(xiāng)境內，全長3217.9m。橋梁樁基均采用鉆孔樁基礎，全橋均為柱樁，采用φ1.0m、φ1.25m 樁徑。本橋址巖溶發(fā)育屬于中等發(fā)育?；鶐r地層為三疊系灰?guī)r，基巖面起伏較大，巖溶發(fā)育，溶溝溶槽發(fā)育，局部上部覆蓋層內發(fā)育土洞，溶洞大小不一，埋深差異較大。內部包含的溶洞形式主要有：無充填型溶洞、半充填型溶洞以及充填型溶洞等3種。本橋樁基底部為灰?guī)r，地基承載力σ0＝1200kPa，95%的鉆孔樁地層存在溶洞。橋址區(qū)域存在較多的沖洪積物，地下水位相對較高，施工的時候很容易發(fā)生地面塌陷，所以施工時需要采取有效措施避免塌陷類事故的發(fā)生。針對橋樁基巖溶，在處理過程中采用了拋填粘土、片石、注漿、鋼護筒跟進、回填混凝土等方法。

2 沖擊鉆機鉆孔施工

鉆孔前，需要做好以下工作：準備充足的粘土、碎石以及袋裝水泥；另外，所有的施工機械設備都應該準備就位，如起重機、水泵、吸泥機以及空氣壓縮機等。綜合考慮溶洞漏水的補給要求確定泥漿池及沉淀池的容量。為了避免地表水滲入到地下，需要對施工場地、泥漿池以及排水溝做好地表防滲處理。根據地質鉆探資料，鉆孔工作人員需要繪制出每個孔位的地質柱狀圖，該圖形需包含溶洞的所有信息。選用十字型沖擊鉆頭，按照先短后長的施工順序開展施工。

①對溶蝕發(fā)育輕微、溶溝、溶槽、小溶洞、施工時漏漿量小的樁基施工。采取正常成孔方法施工。當鉆穿溶洞漏漿時，反復拋填袋裝水泥、粘土、碎石等混合料進行堵塞，充分利用鉆頭的沖擊作用，將相應的材料擠入到巖溶裂隙以及溶洞中去，進一步提高孔壁的穩(wěn)定性。

②如果遇到的單層溶洞充填物為流塑狀的或者溶洞面積較大，在實際施工時，一般需要應用振動錘夯擊鋼護筒，保證其可以到達基巖，然后利用沖擊鉆鉆穿溶洞頂板。這時，為了保證填充高度，需要將片石、袋裝水泥等填充溶洞，控制溶洞的填充高度至少高出溶洞頂面2.5m，然后夯擊投下的混合物，通過反復的操作，將其擠入到溶洞或者裂隙的內部，通過多次操作，增加溶洞壁的強度，很大程度地降低了灌注樁施工過程中混凝土的流失量。

③對于溶洞面積較大的多層溶洞，在沖擊成孔時，需應用到雙護筒跟進方式。合理控制外護筒直徑與內護筒直徑應大于設計樁徑。

在開展沖擊成孔時，當鋼護筒打穿溶洞，為了提高孔的堅實度，通常需要提前拋填小片石和適量粘土塊，然后充分利用石塊以及泥漿的作用，提高孔壁的穩(wěn)定性，達到加固護筒刃腳的作用。

下放內護筒達到設定位置后，需要采用拋石壓漿處理的方法對內外護筒進行處理，進而提高護筒的整體剛度。

在鋼護筒刃腳范圍內拋填塊石、粘土塊，以2～4m沖程進行沖壓，反復多次，保證造壁的密實度，通過觀察，發(fā)現孔底處于平整狀態(tài)后，就可以向下沖進，在處理的過程中，需對高度不齊的巖面進行沖平處理。

在清孔的過程中，一般采用的清孔方法為吸泥法?；炷凉嘧⑹┕ぶ氨仨毑扇∮行У姆椒ㄌ岣呖椎讕r體和鉆孔樁混凝土之間的粘結性，然后利用高壓水徹底的將殘渣排除。

④在鉆孔施工的過程中，如果遇到斜面巖石，鉆頭可能會沿著巖層發(fā)生傾斜，最終導致偏孔的出現，針對這種情況，可以采用以下措施進行處理。

回填片石：提鉆，然后向孔內投入片石2～3m，在沖擊的時候，以小沖程進行反復地沖砸，保證孔底可以形成一個穩(wěn)定性較好的平臺，保證鉆孔沖擊的過程中，不再出現偏孔現象。若一次不成可反復數次。

回填混凝土：應用回填片石的方法進行糾偏，如果糾偏效果不夠理想，可以改用回填混凝土的方法進行處理。提鉆后進行清孔，然后將混凝土灌注到溶洞內部。待混凝土強度達到70%以上后再沖擊成孔。

3 旋挖鉆機鉆孔施工

施工過程中用的施工設備為XR360旋挖鉆機。整機重量（標配鉆桿、不含鉆頭）90t。動力頭馬達為電控馬達，配置有電控馬達動力頭可以實現入巖模式。底盤結構具有較高的強度，采用重型液壓可伸縮履帶，便于運輸，具有超強穩(wěn)定性。顯示器中文人機界面操作簡便，可直接顯示桅桿垂直度及孔位深度，并自動實時檢測顯示記錄，作業(yè)過程故障自動記錄。

3.1 場地平整、定位

施工前平整場地，場地用挖掘機填筑平整并壓實，保證施工場地地基承載力滿足旋挖鉆機施工。放樣出橋墩鉆孔樁中心位置，并根據孔位中心放出護樁點，作為鉆機鉆孔使用過程中控制孔位偏差的依據。

3.2 護筒的制作和埋設

護筒用厚度8mm鋼板制作而成，每3m/節(jié)，埋設護筒時，需要控制護筒的埋設高度高出施工地面0.5m，為了提高鋼護筒的穩(wěn)定性，需要在鋼護筒底部及四周填筑粘土，分層夯實填筑。

3.3 鉆機就位及鉆孔

①對場地進行整平，保證場地的壓實度和平整度，然后調整主機的左右履帶板，保證其處于同一個水平面，并保證履帶板的方向可以和動力頭的施工方向保持平行，控制旋挖鉆機的固定鉆桿的卡機和起重滑輪在同一垂直線上。開鉆前，需要對機身的水平度做好調整。

②旋挖鉆機采用筒式鉆斗。開鉆前需要定位好樁位，然后利用自動控制系統(tǒng)對設備的垂直度進行調整，鉆機就位。

③鉆孔前，按施工要求準備好鉆孔記錄表，測量人員對護筒頂面標高交底。

④對護筒內部的進行注漿，下降鉆頭，當鉆頭下降到預定的深度后，就可以施加壓力，將土擠入鉆斗內，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，提升鉆斗將土放置到指定地點，繼續(xù)開挖。樁的深度達到了設計要求，就需要對樁徑、泥漿厚度、樁位偏差等進行檢查，只有這些參數合格后，方可以進行清孔。

⑤鉆孔過程中，填寫鉆孔記錄表，并注明地層變化，每隔2m左右撈取渣樣進行保存。在鉆機鉆進過程中不應發(fā)生鉆機搖晃。配備一臺挖掘機清理鉆渣，避免因鉆渣過多造成泥漿外溢現象。

⑥當溶洞頂板被擊穿后，孔內的泥漿面會快速下降，且速度較快，應用C20素混凝土對溶洞進行填充，待混凝土達到初凝后，方可繼續(xù)鉆進施工。

⑦若巖溶溶洞有填充物，孔內泥漿下沉不明顯，先不處理，繼續(xù)鉆進。待終孔后，溶洞處采用加大導管埋深用樁身混凝土回填溶洞部分，直至混凝土面灌注到樁頂。

⑧若在施工過程中出現混凝土澆注到距離樁頂還差幾米時，混凝土面突然下降，導管懸空，造成斷樁情況，要及時將鋼筋籠拔出，待混凝土初凝后，鉆機重新鉆進，成孔后再澆注樁身混凝土。鋼筋籠不能拔出時，要用沖擊鉆機在原位重新鉆孔施工。

4 成孔檢測

4.1 孔深及孔底沉渣檢測

用標準測錘檢測孔深及孔底沉渣厚度，測錘采用錐形錘，上系φ3mm鋼絲繩并附刻度標識，錘直徑5cm，高度15cm，質量5kg。

4.2 孔徑、孔形測量

按照高速鐵路鋼筋籠的標準加工探孔器，探孔器總長度6m，主筋、加強箍筋采用HPB300Φ16鋼筋制作，外徑與設計孔徑相等。檢測過程中，首先吊起探孔器，然后將探孔器緩慢放入到孔內，下放過程中必須保證下放暢通無阻。

4.3 傾斜度測量

采用圓球檢測法測量。在孔口沿鉆孔直徑方向設一標尺，標尺中點與樁孔中心吻合，將球系于測繩上，量出滑輪到標尺中點的距離。圓球放入孔底，待測繩靜止不動后，讀得測繩在標尺上的偏距，計算出傾斜度，符合規(guī)范要求。

4.4 清孔

孔徑、孔傾斜度與孔深檢查均合格后開始清孔工作。清孔的目的是使孔底沉碴、泥漿比重、含砂率及粘度指標符合規(guī)范要求。采用泥漿泵換漿清孔，在吊裝鋼筋籠前進行一次清孔，在安裝導管完成后實測沉渣厚度達不到要求時進行二次清孔。

①換漿法清孔：采用正循環(huán)鉆機鉆孔時，以適當的速度將較純泥漿壓入，然后置換出鉆孔內懸浮鉆碴較多的泥漿，直到孔底的鉆碴被徹底地清除干凈。

②清孔應達到以下標準：控制孔內排出的泥漿比重必須＜1.1，含砂率≤2%，粘度17～20s。另外，清孔的過程中，嚴格禁止應用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

5 結束語

本文通過巖溶區(qū)樁基鉆孔的施工實踐證明，巖溶區(qū)鉆孔可以采用旋挖鉆機施工，且施工效率高，保證了工期要求。巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁施工采用旋挖鉆和沖擊鉆2種施工工藝均符合施工規(guī)范對橋梁成樁的質量要求，但無論旋挖鉆還是沖擊鉆施工，孔樁施工的沉渣厚度均能滿足≤5cm的要求，能確保樁基檢測合格。