新塘特大橋沖擊鉆孔樁

郭子健

(中鐵三局第四工程有限公司,北京 100000)

新塘特大橋沖擊鉆孔樁

郭子健

(中鐵三局第四工程有限公司,北京 100000)

在我國南方的一些地區,喀斯特地形地貌造成了施工中遇到各種難題,因地制宜在該地區橋梁基礎施工中,由于鉆孔灌注樁施工工藝比較簡便,成為目前推廣最快、使用最多的一種橋梁基礎形式。本文對沖擊鉆鉆孔施工過程中常見問題的成因及處理方法進行了分析闡述。

特大橋 沖擊鉆孔樁 施工 喀斯特地形

2009年7月，畢業于石家莊鐵道學院被分配到四公司南廣項目實習。2010年8月至2011年2月我參加了南廣鐵路四標段新塘特大橋的技術和施工工作。針對新塘雙線特大橋所處地質復雜(尤其溶洞較大、并且相通)，夏季雨水較多，施工條件對成樁極為不利。我編寫了詳細可行的施工方案。主要施工步驟確定為：筑島—下鋼護筒—沖擊成孔——溶洞處理—清孔、下鋼筋籠—二次清孔、澆混凝土。

在具體的施工過程中， 鑒于巖溶地區地質構造的復雜性，我慎重選擇樁基的成孔方案。任何鉆孔灌注樁都很難克服巖溶地層的特殊地質構造給施工帶來的嚴重困難，施工中經常會造成偏孔、卡鉆、掉鉆等重大事故，嚴重時還可能形成埋鉆、鉆機傾覆、鉆孔報廢等惡性事故。人工挖孔技術含量低，設備投入少，投入大量人力即可保障施工進度。由于挖孔的這些優點，挖孔樁也成為巖溶地區的不可缺少的成孔方式。

因為施工進度和孔樁深度的關系，新塘雙線特大橋灌注樁大部分采用沖擊鉆孔。沖擊鉆孔使用沖擊鉆這種有擠壓側壁作用的鉆機，能適應這種復雜的地質構造，尤其是在處理斜巖、半邊巖、溶槽、溶溝及裂隙漏水、漏漿等情況時比較容易，并且施工成本較低；在發生漏漿時，提鉆快，不易埋鉆。但成孔事故多，進尺慢，這就對開鉆人員的操作熟練程度要求很高。

根據當地的天氣條件及新塘雙線特大橋所處的實際地理位置，9#、27#、33#、34#孔樁基礎基本上在魚塘里面，22#、23#孔樁地質情況負責，對這些樁進行重點盯控。結合這些實際情況，決定先進行這些樁基礎的施作。

在22號成孔過程中出現溶洞加斜巖并出現卡鉆，遇到突起石頭、落石、巖溶層的溶洞、擊穿溶洞頂板時，極易發生卡鉆，卡鉆事故發生的主要原因是擊穿溶洞頂板過猛，鉆頭突然進入溶洞，造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鉆。遇到卡鉆時，我仔細分析原因，立即要求鉆機人員停止沖擊，以免造成越卡越緊或掉鉆事故，當鉆頭可活動時，可上下提動鉆頭，并使鉆頭轉動一個角度，反復嘗試，有可能提出，或用吊車配合鉆機，同時或交替提動，有時能將錘頭提出。或用小沖錘(以圓鋼或鋼軌焊接)在樁孔一側沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點松動后提出鉆頭。必要時可試用水下爆破法，震松錘，吊車配合提出鉆頭。

在9號第一根孔樁成孔過程中時常發生漏漿現象， 根據圖紙顯示溶洞的位置結合現場發生漏漿的孔深，發現溶洞的大小、分布、走向等地質資料反映的并不十分準確，還時常在鉆進過程中突然漏水、漏漿導致孔內泥漿迅速下降，導致護筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降。分析其產生的主要原因是鉆穿溶洞頂板遇無充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔內壓力，孔內水頭急劇下降，外部地下水滲透水壓過高而產生水壓力，引起孔壁坍塌，造成泥漿嚴重流失。在這種情況下，經常向有經驗的鉆機人員請教，并且查資料，提出如下措施：遇到漏漿時應立即提出鉆頭，向孔內補漿，保持住孔內漿(水)面高度，如漿面仍不斷下降，應及時拋填，片石、粘土或水泥與粘土的混合物，根據漏漿程度反復拋填及沖擊，直到不漏漿為止。當漏漿太快，散填難以達到目的時，應采用集中拋填將粘土袋、袋裝水泥、片石等集中在短時間內大量填入。對于溶洞較發育地區，拋填措施無效時，可采用全護筒跟進方法，并使其長度跟進至巖溶底部巖層。在9號差3米多即將成孔時，突然發生塌孔時間，我精心組織、合理安排，立即讓鉆機施工人員及時補足泥漿，保持孔內水頭高度，同時加粘土、片石混合料，采用小沖程沖孔固壁，防止塌孔擴大；如若塌孔繼續擴大，導致地表塌陷時，我特意編制應急處理方案，及時回填粘土并用袋裝粘土加固護筒后再重鉆；如若護筒口有較大橫向位移并且無法糾偏時，拔出剛護筒，回填塌孔，重新壓入護筒在鉆。在此種種施工方案的指導下及現場的合理組織，第一根樁終于成功灌注。

在施工過程中，還有就是清孔和混凝土灌注難度大，當采用沖擊鉆機沖擊成孔時，特別是大直徑樁成孔后，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時符臺規范要求，是非常關鍵的環節。有時換漿達到規范要求時，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會重新發生漏漿、塌孔事故。然后重新按照漏漿事故重新開鉆。由于樁長，混凝土方量大、灌注時間長，所以樁身混凝土質量控制難度很大。而且通過溶洞段時，還易發生混凝土壓力過大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或斷樁。在此情況下我精確計算、精心組織，控制好混凝土坍落度與灌注速度。

在挖孔樁的施工過程中，同排樁往往同時施工，因為這樣可以護壁和開挖交替施工，我充分利用工效，同時可以使水頭均勻下降，平衡壓力，保障安全。但在巖溶發育區，溶洞往往具有聯通性強的特點，這時要特別注意樁基的施工次序，盡量避免相鄰樁基同時施工，以免造成清孔困難，甚至串漿、坍孔。

在23號承臺的成孔過程中主要是巖石堅硬成度不一，巖面起伏、傾斜較大。在鉆進中，因鉆頭受力不均而令鉆機晃動嚴重，鋼絲繩受扭力而易受損，由主要是鉆機鉆孔時產生位移、局部下沉或傾斜，或在傾斜的巖面上鉆孔、巖質軟硬不均時容易造成斜孔和偏孔遇到鉆孔偏斜時，在此種情況下，我編寫如下施工方案，施工要領為：①在入巖部位、溶洞處理部位要時刻觀察鋼繩在沖擊過程中的擺動情況，校正鋼繩與樁孔中心的偏差。②當發生孔傾斜時，應立即進行修孔，對于高度小于lm的斜孔段，用小沖程修孔，在傾斜的巖面上沖擊出一個臺階，再采用較大沖程沖擊。對于斜孔段高度在1m以時，應采用填石修孔法。

我總結出：巖溶地區鉆孔樁施工的難點主要在于地質條件的復雜性和施工中不可預見的因素太多。因此，在前期勘測中要準確掌握溶洞情況。溶洞鉆孔樁施工的事故頻繁發生，對可能發生的問題合理預測和有效控制可以將損失降到最小。 擁有富有經驗、熟練的操作人員以及進行嚴密的施工組織與管理也是施工成敗的關鍵。

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