鐵路復(fù)雜巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁全護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

畢詩堃

摘要：文章以新建南寧至崇左鐵路某雙線特大橋?yàn)槔瑥氖┕すに?、工期效益、成本、?yīng)用效果、社會(huì)效益等方面，介紹了鐵路橋梁溶洞區(qū)鉆孔灌注樁全護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)提高了溶洞區(qū)橋梁樁基施工的安全性及成樁質(zhì)量，大大縮短了樁基施工工期，保證了現(xiàn)場施工進(jìn)度要求，應(yīng)用效果較好，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：溶洞;鋼護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù);樁基;塌孔

0 引言

橋梁鉆孔灌注樁施工一般只在孔口處埋設(shè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒起到穩(wěn)定孔壁、防止塌孔、隔離地表水、固定樁位等作用，但對(duì)于溶洞區(qū)地質(zhì)，在施工過程中易遇到溶洞，經(jīng)常發(fā)生漏漿、塌孔、埋鉆現(xiàn)象，只在孔口處埋設(shè)鋼護(hù)筒對(duì)防治漏漿、塌孔效果不佳。為了保證樁基施工安全、成樁質(zhì)量以及工期要求，項(xiàng)目部對(duì)鋼護(hù)筒施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，在溶洞區(qū)橋梁樁基施工過程中采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn)工藝，增加樁身護(hù)筒以及護(hù)筒直徑、厚度。目前取得較好的應(yīng)用效果，具備推廣價(jià)值。

1 工程概況

南寧至崇左鐵路某雙線特大橋全長為1 082.905 m，0～4號(hào)墩臺(tái)樁基按鉆孔摩擦樁設(shè)計(jì)，5～33號(hào)墩臺(tái)樁基按鉆孔柱樁設(shè)計(jì)，5～9號(hào)墩位于巖溶發(fā)育地段汪莊河河道內(nèi)，地表覆蓋有粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、角礫土，下伏基巖為灰?guī)r、硅質(zhì)巖、泥巖，巖層軟弱不均，存在差異性風(fēng)化現(xiàn)象，灰?guī)r巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，原設(shè)計(jì)鉆孔樁采用孔口護(hù)筒進(jìn)行防護(hù)施工，孔口護(hù)筒長2 m。經(jīng)現(xiàn)場鉆孔施工過程發(fā)現(xiàn)，遇溶洞和軟弱夾層時(shí)漏漿現(xiàn)象頻繁，導(dǎo)致土層及硅質(zhì)巖夾泥巖全-強(qiáng)風(fēng)化層在失去泥漿護(hù)壁的情況下極易發(fā)生坍塌，原設(shè)計(jì)孔口2 m長的護(hù)筒無法滿足成樁及安全施工的要求。為確保樁基施工順利完成，避免塌陷，需要加強(qiáng)施工工藝處理措施。

2 現(xiàn)場施工情況

經(jīng)現(xiàn)場勘察，該雙線特大橋5～9號(hào)墩地下水位較高，覆土厚，且含有粉細(xì)砂層，其自穩(wěn)性差，同時(shí)硅質(zhì)巖夾泥巖全-強(qiáng)風(fēng)化層在施工上下沖擊鉆孔時(shí)易遇水軟化嚴(yán)重，自穩(wěn)性變差。9號(hào)墩樁基施工5個(gè)月以來地表塌陷過4次，最大塌陷面積約100 m 2，深度約6 m，鉆孔樁成孔難度大。其余5～8號(hào)墩樁基施工過程中均出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿、塌孔現(xiàn)象。長期塌陷也會(huì)破壞鉆孔平臺(tái)，對(duì)施工安全造成影響。

3 施工工藝

原設(shè)計(jì)5～9號(hào)墩的孔口護(hù)筒直徑為1 950 mm，護(hù)筒壁厚6 mm，護(hù)筒長度為2 m，變更增加樁身護(hù)筒，護(hù)筒直徑為1 700 mm，護(hù)筒壁厚12 mm，由震動(dòng)錘震動(dòng)插入，護(hù)筒嵌入完整基巖（W2）層0.5 m。跟進(jìn)的樁身鋼護(hù)筒按不拔出考慮。

具體施工工藝流程為：測(cè)量放樣（樁間距復(fù)核）→首節(jié)護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→鉆孔護(hù)筒跟進(jìn)→復(fù)鉆→成孔→清孔。

3.1 測(cè)量放樣

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，復(fù)核樁位軸線控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)。確定樁位中心，以中心為圓心，在四周設(shè)立大于樁身半徑的十字護(hù)樁，做好標(biāo)記并固定好。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師核查、批準(zhǔn)后開鉆。

3.2 孔口護(hù)筒埋設(shè)

開挖前做好護(hù)樁，高度超出護(hù)筒頂5～10 cm。鋼護(hù)筒直接由履帶式震動(dòng)錘一次性震動(dòng)插入，并穿過粉細(xì)砂層并進(jìn)入粉細(xì)砂層下部地層1 m。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)高出自然地面30 cm，頂部開設(shè)一個(gè)出漿口，朝向泥漿溝。

3.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位時(shí)，為控制鉆孔深度，對(duì)每個(gè)樁位地面測(cè)設(shè)標(biāo)高，以便施工控制和記錄。鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)采取措施保證鉆具中心和護(hù)筒中心重合。

3.4 鉆孔

鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆斗下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。

3.5 鋼護(hù)筒跟進(jìn)

樁基開鉆時(shí)先采用比樁徑大30 cm的錘頭進(jìn)行擴(kuò)孔，每鉆進(jìn)6 m采用履帶式震動(dòng)錘震動(dòng)插入鋼護(hù)筒[1]。

施工中應(yīng)該注意的事項(xiàng)：

（1）必須保證護(hù)筒埋設(shè)的拼接順直度，不得出現(xiàn)曲折現(xiàn)象。

（2）鋼護(hù)筒連接處要求筒內(nèi)無凸出物，應(yīng)耐拉、壓，不會(huì)漏水。

（3）現(xiàn)場樁基每鉆進(jìn)6 m跟進(jìn)一次鋼護(hù)筒，護(hù)筒跟進(jìn)至硅質(zhì)巖夾泥巖、灰?guī)rW2層以下0.5 m。

3.6 成孔

（1）鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，對(duì)孔深、孔徑、垂直度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)入下一道工序。

（2）分別使用測(cè)繩測(cè)量孔深、測(cè)孔器檢測(cè)孔徑，并檢查傾斜度，合格后方可清孔。

3.7 清孔

為避免因孔徑不足導(dǎo)致二次清孔，首先進(jìn)行孔徑檢查，再進(jìn)行清孔。

（1）孔徑驗(yàn)收：經(jīng)地勘、監(jiān)理現(xiàn)場確定終孔后，下放探孔器，檢測(cè)孔徑及豎直度。如探孔器不能順利到達(dá)底部，對(duì)孔徑不能滿足要求部分進(jìn)行掃孔作業(yè)，則再次下放探孔器，直至確定孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。而后由現(xiàn)場技術(shù)人員通知監(jiān)理到場驗(yàn)收。

（2）清孔：孔深達(dá)到要求深度后采用灌注樁孔徑檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后立即進(jìn)行清孔。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔，在清孔排渣時(shí)注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍塌。

4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[2]。

根據(jù)工期對(duì)比，變更前平均一根樁完成周期為6個(gè)月，整體工期大概需要24個(gè)月，其工期遠(yuǎn)超整條線路計(jì)劃工期。變更后平均一根樁完成工期小于1個(gè)月，整體工期可在2020年底完成施工，大大縮減了施工周期，確保了整條線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工任務(wù)。根據(jù)以上對(duì)比，很好地解決了該橋成樁難的問題。

通過表3可看出，根據(jù)已經(jīng)施工完成的樁基，只采用孔口埋設(shè)鋼護(hù)筒措施，鉆至設(shè)計(jì)溶洞高度后，經(jīng)常發(fā)生地表塌陷、漏漿、塌孔現(xiàn)象[3]，需要及時(shí)對(duì)樁基進(jìn)行加固、回填處理[4]，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。采用全護(hù)筒跟進(jìn)工藝后，施工過程中基本不再發(fā)生地表塌陷、塌孔現(xiàn)象，漏漿現(xiàn)象大幅減少，不需要再進(jìn)行地表加固處理，減少了回填次數(shù)。

5.3 成本分析

通過表4可看出，采用全護(hù)筒跟進(jìn)工藝后，鋼護(hù)筒材料比之前孔口處埋置鋼護(hù)筒費(fèi)用增加了328萬元，但是考慮到采用全護(hù)筒跟進(jìn)工藝后，施工過程中不再發(fā)生地表塌陷、塌孔現(xiàn)象，大大減少了溶洞回填的次數(shù)，因此采用全護(hù)筒跟進(jìn)減少了施工過程中處理溶洞的費(fèi)用。所以，盡管采用全護(hù)筒跟進(jìn)方法時(shí)的護(hù)筒材料費(fèi)用會(huì)增加一部分，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于溶洞處理的費(fèi)用，綜合考慮，值得推廣應(yīng)用。

6 社會(huì)效益

采用全護(hù)筒跟進(jìn)工藝以后，地表塌陷、漏漿、塌孔[KG（0.1mm]現(xiàn)象基本消失，大大減少了溶洞回填的次數(shù)，節(jié)約回填所需要的片石、黃泥、混凝土等材料，并且減少了對(duì)土地的征用，對(duì)環(huán)境保護(hù)、水土保持起著積極的作用，具有較好的社會(huì)效益。

7 結(jié)語

通過采用全護(hù)筒跟進(jìn)代替孔口鋼護(hù)筒工藝效果對(duì)比來看，前者提高了施工效率，大大縮短了施工工期，并且對(duì)于地表塌陷、漏漿、塌孔等現(xiàn)象有較好的杜絕效果，減少了溶洞回填次數(shù)，節(jié)約了回填片石、黃泥等原材料，減少了對(duì)周邊土地的征用。盡管全護(hù)筒跟進(jìn)工藝會(huì)增加一部分鋼護(hù)筒的材料費(fèi)用，但綜合考慮，采用全護(hù)筒跟進(jìn)工藝具有較好的工期效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉馳輝.鋼護(hù)筒在大中型溶洞樁基中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（12）：88-89.

[2]TB/10415-2018，鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]鐘興武，羅海煉，侯億暉，等.復(fù)雜巖溶區(qū)高速公路橋梁樁基溶洞處理技術(shù)研究[J].江西建材，2020（5）：155-156.

[4]楊勝文，項(xiàng) 逍，張 平，等.多溶洞地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)[J].山西建筑，2020，46（22）：117-119.