地下孤石爆破在樁基施工中的應用

毛偉偉

摘要：孤石地層樁基成孔至今仍是橋梁樁基礎施工的技術難題，樁基礎施工時遇孤石，會造成施工效率低，成本增加。廈深客運專線漳州段橋梁樁基礎孤石施工中采用淺層挖除、填石糾偏、樁孔內鉆孔爆破等方法，取得較好效果，本文對樁基工程中處理孤石方法進行總結分析，供同類施工參考。

關鍵詞：樁基礎；孤石；鉆孔；爆破

1引言

花崗巖地層在福建省沿海地區廣泛分布，約占全省總面積40%。花崗巖風化后形成很厚風化殼（即花崗巖殘積土），其厚度在福建地區一般為10～35 m，是福建省工程建設中遇到的主要巖層之一。花崗巖殘積土不均勻風化的明顯特征是：存在大量大孤石。這些大孤石加劇了工程巖體的不均勻性。孤石由橢圓形狀為主，由石質堅硬的弱風化—微風化的花崗巖組成。廈深客運專線，作為國家《中長期鐵路網規劃》“四縱四橫”快速鐵路通道中杭福深客運專線重要組成部分，在漳州段橋梁樁基施工中遇到了大量孤石，給施工造成很多難題，故據象鎮特大橋14#墩樁基礎施工典型實例，介紹樁基礎施工遇到孤石的處理方法。

2巖土工程地質狀況

廈深客運專線漳州段象鎮特大橋14#墩橋臺樁基設計φ2000mm鉆孔樁，樁底要求進入弱風化巖層2000mm。區內地層由新到老以此為：第四系全新統沖積層（Q4al），第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el），下伏燕山早期侵入花崗閃長巖W4（γ52（3））、W3（γ52（3））、W2（γ52（3））

2.1地層分布

第四系全新統沖積層（Q4al）：自上而下分布有淤泥、淤泥質粉質黏土、粉砂、細砂、中砂。孔隙潛水量大，滲透性能好；

第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el）：以褐黃色粉質黏土為主；

花崗閃長巖W4（γ52（3））全風化，黃褐色、灰黃色原巖結構已破壞，礦物以石英、長石為主，含少量黑云母，除石英礦物外，其他礦物基本上風化成黏土狀。

花崗閃長巖W3（γ52（3））強風化，黑褐色，塊狀結構，主要礦物成分有石英、長石及少量黑云母等礦物組成，裂隙很發育；

花崗巖閃長巖W2（γ52（3）），弱風化，灰白色，柱狀結構，巖質新鮮，主要礦物成分有石英、長石及少量黑云母等礦物組成，裂隙較發育。

3施工方案

3.1施工機具選擇

象鎮特大橋14#墩樁基礎樁普遍遇到孤石，如按常規方法成孔，最容易出現斜孔、塌孔、鉆進困難等問題，造成成孔時間至少在40d左右，不但工期長，且造成成本增加，現實中可借鑒的經驗不多，象鎮特大橋樁基礎處理孤石的方法通過多次試驗和論證，摸索出較好樁基礎處理孤石方法。本工程樁基礎施工采用JK8型沖擊鉆配梅花形鉆頭施工，采用重錘、質量與孔徑相等鉆頭（直徑2.0m的樁選用 7t重的鉆頭），并加焊耐磨塊，以使鉆頭堅硬耐磨損。

3.2施工方法

由于設計單位對每個墩臺僅提供個勘察鉆孔地質鉆探資料，難以準確替代整個墩位樁基鉆孔地質情況，無法判斷鉆孔有無孤石及其大小，故難以作處理孤石的依據，如鉆孔樁施工時14墩臺 1#樁、6#樁和 9#墩出現的孤石與鉆探資料就存在較大差異，分別采用淺層挖除、填石糾偏 和鉆孔爆破三種方法。

3.2.1淺層孤石挖除

地表以下3m范圍內孤石可直接采用挖機挖除，挖除后樁位處盡量用帶有黏性的土質回填，并壓實，避免樁基沖擊過程中造成孔口坍塌。

3.2.2填石糾偏

14#墩9#樁在鉆至孔深10.8 m處遇到孤石，故鉆進時出現偏孔。填石糾偏，孔內回填片石高度控制在2m，然后重新進行鉆進，沖程控制在0.8m左右。但是由勘察報告提供資料顯示，地表以下14m范圍內為淤泥質粉質粘土，偏孔后進行了3次填石處理，但填石效果很差，沒有達到填石糾偏效果。

3.2.3孔內鉆孔爆破

偏孔后進行了3次填石糾偏，由于孤石處在淤泥質的粘土中，填石沖擊沒有效果，故采用孔內孤石鉆孔爆破處理孤石。

（1）孔內布置爆破孔（樁孔內爆破孔平面圖）如下圖示：

（2）鉆爆破孔

將沖擊鉆機移位，在鋼護筒頂搭設地質鉆機平臺，選用XJ-100型鉆機，鉆機就位，用110mm鉆頭鉆進20cm左右，下直徑127mm鋼套管跟進至孤石面，使鋼套管底部與孤石面緊密結合，防止樁孔內泥漿滲入爆破孔，同時加大樁孔內泥漿粘度，并進行循環，防止樁孔塌孔。地質鉆機繼續鉆進，直至鉆穿孤石。據地質鉆機記錄知道，14#墩9#樁內孤石自10.8m開始，在12.5m處鉆穿，孤石厚度為1.7m。利用空壓機采取氣舉反循環原理清除爆破孔內的沉渣，并在鋼套管內下?75mm的PVC管至孤石面以下，并進行固定，裝滿清水，拔出鋼套管。

（3）裝藥、引爆

據孤石厚度，取一根? 63mm，長50cmPVC管裝置乳化炸藥和毫秒電雷管，管底密封，管頂采用轉換套管連接? 20的PVC管，管接頭連接前要涂專用膠水密封。

裝藥前用測繩測好爆破孔深度，若存在堵塞現象，采用空壓機進行清理疏通，必要時重新下鉆桿清孔。連接? 20的PVC管將裝有炸藥的PVC送至距孤石底部和頂部距離50cm位置處，然后用粗細砂將爆破孔回填密實。

圖2 樁孔內孤石爆破剖面示意圖

爆破前雷管引線連接在起爆器上，各項工作重新檢查一遍，按《爆破安全規程》（GB6722-2011）規定警戒范圍警戒，各項準備工作結束以后引爆炸藥。

（4）檢查爆破效果

爆破后由專業人員檢查，確認無啞炮，回填兩米高的片石，繼續鉆進；若有啞炮，由專業人員進行必要處理。

3.3鉆進

爆破結束后重新測放樁中心點，并拉好護樁。回填兩米高片石，同時加大孔內泥漿比重，鉆機就位繼續鉆進，鉆至孔內孤石處采用小沖程鉆進，并間斷檢查是否有偏孔，確認無偏孔繼續鉆進；若出現偏孔，繼續回填片石鉆進。

4結語

通過將上述三種處理方法有機結合，既保證樁基施工進度和質量要求，又加強了過程中的可控性。在橋梁鉆孔樁施工中遇到孤石時應據工程實際情況，綜合分析孤石形態、大小、硬度等，結合各種處理方法的特點，并考慮實際能達到的施工條件，采用靈活合理施工方法，才能有效穿越孤石層。