奉節長江大橋破碎鹽溶角礫巖層鉆孔樁施工技術應用

余鴻飛（重慶巨能建設（集團）有限公司，重慶401120）

奉節長江大橋破碎鹽溶角礫巖層鉆孔樁施工技術應用

余鴻飛
（重慶巨能建設（集團）有限公司，重慶401120）

該文根據奉節長江公路大橋主墩鉆孔樁施工經驗，針對在破碎鹽溶角礫巖層復雜地質環境中機械鉆孔作業過程中遇到的漏水、掉塊、塌孔、掉鉆、埋鉆等各種問題，分別采取補水保持孔內水頭高度、選擇優質澎潤土造漿護壁、回填黏土和水泥混合物及注漿加固措施解決塌孔；使用偏心鉤打撈掉鉆及安裝內護筒保護人工潛水打撈埋鉆等有效措施，達到了良好效果，滿足了工程質量要求。

鉆孔樁；鹽溶；角礫；塌孔；掉鉆；埋鉆

1 工程簡介

奉節長江公路大橋為雙塔雙索面斜拉橋，由5個呈對稱布置的橋墩組成，其中2#、3#為主橋墩，其余為引橋橋墩，主跨跨徑460m。兩主塔墩樁基均為20根Φ2.2m的鉆孔灌注樁，主墩樁長分別為58m和76m，位于長江岸邊淺水區域，如圖1。

圖1 奉節長江公路大橋縱斷面圖

2 復雜地質特征

奉節長江公路大橋位于長江三峽夔門上游約5km，橋位區兩岸屬丘陵-低山區河谷地貌，其地形十分陡峭。且橋位區處于四川臺坳與揚子臺褶皺及大巴山臺原褶皺的交接復合部位，地質構造非常復雜，其主要地質特征如下：

（1）區內地層破碎，斜坡卸荷松弛，巖體極為破碎；主要為碎石及少量塊狀和柱狀，且堆積層厚度大，巖層軟弱夾層多。

（2）軟弱夾層巖芯呈土狀或角礫-碎石狀，質軟，存在大量親水性物質，部分角礫狀巖芯有磨圓現象。

（3）受區域內地質褶皺構造影響，應力場比較復雜，巖層傾斜度較大，由地質勘查報告可知部分巖層傾斜甚至大于75°，且巖層軟硬不均。

（4）巖溶角礫巖呈半膠結狀態，角礫間充填黑色粘土，黑色粘土遇水侵蝕，容易形成鹽溶、軟化，被水帶走。

3 鉆孔樁施工工藝

3.1 施工準備[1]

主墩地面標高較高，且承臺底標高為+8.0m，較枯水季節的長江水面高出許多，施工中采用土平臺，經碾壓夯實后澆一層20cm厚的混凝土。然后，人工開挖鉆孔作業的導孔5～10m，用鋼筋混凝土護壁，當導孔完成后進行機械鉆孔施工。

鉆機選型：根據主墩復雜的地質情況及工期安排，共投入5臺ZSD-250型鉆機和1臺QZJ250型鉆機，全部采用牙輪鉆頭。鉆機性能如表1所示。

表1 鉆機性能列表

3.2 鉆孔施工

機械鉆孔施工主要以氣舉反循環為主，結合正循環施工方法進行鉆進。

主墩在開始施工中，采用當地粘土作為制漿原材料，但在施工中發現所造泥漿含砂率高、黏度小，易出現掉塊、塌孔、埋鉆等現象，鉆孔樁泥漿護壁質量差，不能滿足施工要求。后改為優質澎潤土機械攪拌造漿，且在造漿過程中加入一定比例的水泥、鋸末等，提高泥漿的膠體率，增強了泥漿護壁功能。

受施工區域內復雜地質情況影響，大橋鉆孔樁在施工過程中，經常出現孔內漏水、漏漿現象，孔內水頭高度迅速下降到與長江水面齊平，不能保持孔內水頭高度。為此，工程施工中制定對應措施經常檢查孔內水頭高度，使其始終保持在長江水面2.0m及其以上。同時，要定期檢驗孔內的泥漿指標[2]，因為泥漿指標直接決定鉆孔樁的成孔質量及鉆進速度，所以一有變化，應立即調整泥漿性能使其滿足施工要求，如表2。

表2 鉆進過程中泥漿指標質量控制表

在傾斜度大、軟硬不均的巖層中鉆進，由于剛開始沒有引起足夠的重視，鉆進過程中經常出現卡鉆、跳鉆、斜孔、擴孔及掉鉆等現象，嚴重影響了工程質量和施工進度。

3.3 清孔及混凝土灌注

清孔共分為兩次：第一次清孔為鉆機氣舉反循環清孔，當經過泥漿指標[2]檢測滿足要求后提升鉆具，然后快速安裝鋼筋籠和導管，檢測孔底沉渣厚度，如果沉渣厚度超過規范要求需要進行二次清孔；第二次清孔利用混凝土灌注的導管進行氣舉反循環清孔，直至沉渣厚度滿足混凝土灌注要求后，立即灌注樁基混凝土，如表3。

表3 清孔泥漿指標質量控制表

4 常見問題處理

破碎鹽溶角礫巖層因其裂隙十分發育、破碎、親水、軟硬不均等原因，導致鉆孔施工中易出現漏漿、塌孔、掉鉆、埋鉆、斜孔等影響樁基成孔質量及施工進度的情況。對此，分別采取了不同的施工措施，完成效果較好，滿足了施工要求。

4.1 掉鉆及埋鉆的處理

針對掉鉆和埋鉆，加工專用打撈使用的偏心鉤進行打撈。但實際施工中，因為鉆頭掉落后并不一定是豎直狀態，采用偏心鉤進行打撈有一定的難度。在20#孔就出現這樣的情況，最后，不得不采取安裝孔內護筒，然后將孔內的泥漿換成清水，再通過潛水員下水進行打撈。需要說明的是，安裝內護筒的目的主要是為了保護潛水人員下水作業的安全，防止塌孔造成人員傷害。

4.2 漏漿和塌孔

對于9#塌孔，主要原因是發生漏漿后不能滿足孔內的水頭高度導致了塌孔。事件發生后，為了確保鉆頭的安全，及時將鉆頭提升到孔口外防止埋鉆。為了穩定破壞的軟弱巖層，須向塌孔的鉆孔樁內拋填優質澎潤土、水泥混合物、鋸末等材料，拋填高度至塌孔處5m以上。同時為了保持孔內的水頭高度必須向孔內加水，待其靜置15d達到充分沉降和密實后重新開鉆，先采用正循環造漿減壓緩慢鉆進，當其穿過破碎塌孔地帶后再改為反循環施工。事實證明孔內護壁良好，鉆進順利，確保了成孔質量。

4.3 注漿加固

在3#主墩6#孔的鉆進過程中發生多次嚴重塌孔，且塌孔面積較大。針對這種情況僅僅采取孔內回填是不夠的，經過多次討論和論證，決定在6#孔周圍布置8個注漿孔，沿樁周圍等間距布置，注漿孔深度在樁底以下2.0m。注漿孔采用4臺Φ100型地質鉆機成孔，成孔后孔內灌注水泥漿，等待其固結后再開始鉆孔樁施工。事后證明，經處理加固后的鉆孔施工鉆進速度快，成孔質量好，沒有出現塌孔現象。

4.4 傾斜巖層鉆孔施工

主墩處的傾斜巖層其傾斜度大于75O以上，且巖層軟硬不均，對鉆孔施工極為不利。采用氣舉反循環鉆進，施工中經常出現卡鉆、跳鉆、斜孔，導致成孔后傾斜度嚴重超標，檢孔不合格造成返工。且經過反復掃孔，造成塌孔嚴重，擴孔較大，影響工程質量及進度。后來采取增加鉆頭的配重、減緩鉆進速度、減小鉆進壓力等一系列措施，使施工情況稍有好轉。

同時，也嘗試了采用正循環的方式穿過傾斜巖層，施工過程中泥漿護壁良好，但孔內沉渣多，含砂率較大，施工中要不斷打撈孔內沉渣，影響鉆進速度。

5 總結

（1）奉節長江公路大橋破碎鹽溶角礫巖層復雜地質環境的施工及工程管理是一種極大的挑戰。施工前需要對人、機、料、法、環等進行科學論證和管理，選擇有針對性的施工方法和應對措施，可以避免不必要的各種損失。

（2）破碎鹽溶角礫巖層鉆孔樁施工應特別嚴格控制孔內泥漿指標和水頭高度，它直接關系到鉆孔樁的成孔質量和鉆進速度。當然，鉆機的選型也是很重要的，盡可能選擇大扭矩鉆機，采取增加鉆頭配重，加強鉆頭自重導向，保證成孔的垂直度。

（3）對于巖層傾斜較大、軟硬不均的情況，其機械鉆孔施工應減壓緩慢鉆進，反復掃孔，必要時采取正循環的方式成孔可以起到糾正斜孔作用。特別是采用正循環施工護壁效果很好，成孔質量高，就是進度太慢。在以后類似地質環境中施工，應充分考慮施工方法和設備選擇對工程進度的影響。

[1]唐黎斌.奉節長江大橋主墩樁基施工技術[J].河港工程，2003（1）:24-28；

[2]交通運輸部.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

責任編輯:孫蘇，李紅

Application of Bored Pile Construction Technology in Broken Salt Soluble Breccia Stratum of Yangtze River Bridge in Bijie

Based on the bored pile construction experience of the main piers of Yangtze River Bridge in Fengjie,this paper elaborates the problems in the mechanical drilling process in the complex geological environment of broken salt soluble breccia stratum,such as leakage,block dropping,hole collapse, drill fall,drill bury,etc.,which are resolved respectively by charging water to keep the height of water head within the hole,applying high-quality bentonite to make protection walls,backfilling clay and cement compounds as well as grouting for reinforcement.Additionally,eccentric hooks are adopted to refloat the dropped drill and inner protection tubes are installed to protect workers in water searching for the buried drill,which achieve quite good results and meet the requirements of construction quality.

bored pile;salt soluble;breccia;hole collapse;drill dropping;buried drill

U445

A

1671-9107（2017）05-0032-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.032

2017-03-09

余鴻飛（1975-），男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事公路、橋梁與隧道施工。