旋挖鉆干法成孔施工在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

楊 杰

(云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650500)

旋挖鉆干法成孔施工在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

楊 杰

(云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司,云南 昆明 650500)

以滇中新區(qū)哨關(guān)路工程項(xiàng)目為例，介紹了旋挖鉆干法成孔施工工藝的特點(diǎn)，從地層注漿處理、回填素混凝土、清孔等方面，對(duì)旋挖鉆干法成孔施工在巖溶地區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，旨在為巖溶地區(qū)樁基成孔施工提供一種新的思路。

旋挖鉆干法成孔，巖溶地區(qū)，注漿

1 工程概況

哨關(guān)路位于滇中新區(qū)東區(qū)先行啟動(dòng)區(qū)中部，橋梁樁基均按嵌巖樁設(shè)計(jì)，采用鉆孔灌注端承樁形式。

根據(jù)地勘報(bào)告成果顯示，項(xiàng)目30 m以淺基巖中局部見廳堂式溶洞發(fā)育，路線區(qū)內(nèi)巖溶形態(tài)地表主要表現(xiàn)為地下隱伏性巖溶，主要類型為溶洞、溶隙、溶孔等。由于巖溶的長期作用，路線區(qū)土層下部溶隙、溶溝、石芽等相對(duì)較發(fā)育，造成基巖面起伏較大，上部土層的厚度變化較大，地基存在不均勻性。

2 工藝特點(diǎn)

本項(xiàng)目樁基原計(jì)劃采用沖擊鉆泥漿護(hù)壁成孔方式進(jìn)行施工，實(shí)際施工過程中受溶洞、裂隙等地質(zhì)因素影響，出現(xiàn)反復(fù)漏漿、反復(fù)充填的次數(shù)較多，最多單棵樁漏漿次數(shù)達(dá)30余次，成樁時(shí)間達(dá)一個(gè)月之久，施工效率極為低下，項(xiàng)目成本大幅提高。為此，經(jīng)過認(rèn)真比選分析擬采用旋挖鉆干法成孔進(jìn)行樁基施工，較沖擊鉆泥漿護(hù)壁具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)采用旋挖鉆進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，施工簡單、操作性強(qiáng)、成孔速度快、效率高、施工精度高，可極大地縮短施工周期。

2)巖溶地區(qū)樁基施工通常易發(fā)生漏漿情況，泥漿需求量較大。采用旋挖鉆干法施工，不需要進(jìn)行泥漿循環(huán)護(hù)壁，有利于施工場(chǎng)地布置(不需要設(shè)置泥漿池)，對(duì)施工周邊環(huán)境污染影響較小。

3)對(duì)巖溶地區(qū)溶洞、裂隙處理效果好，有利于控制樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。

3 施工工藝

3.1 工藝原理

采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行干法施工成孔，采取注漿、回填砂漿或混凝土等方式對(duì)橋址區(qū)地層裂隙及溶洞進(jìn)行封閉處理，然后按照導(dǎo)管法水下混凝土施工工藝進(jìn)行混凝土澆筑。

3.2 施工準(zhǔn)備

1)施工前認(rèn)真熟悉工程項(xiàng)目的相關(guān)合同施工進(jìn)度、設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，認(rèn)真復(fù)查施工區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)特征，特別是項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告中對(duì)于橋梁樁基處溶洞、裂隙的揭示情況，針對(duì)不同情況制定專門處理方案。

2)根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)情況，選擇適宜的旋挖鉆機(jī)設(shè)備，并配備相應(yīng)的鉆頭。

3)配備相應(yīng)的注漿設(shè)備、混凝土灌注設(shè)備等，根據(jù)設(shè)計(jì)及方案要求，對(duì)注漿材料、回填混凝土、砂漿等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

3.3 地層注漿處理

1)在鉆孔樁施工前，根據(jù)地勘報(bào)告及設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì)地層中較大溶洞或通聯(lián)性溶洞，溶洞深度大于0.5 m小于3 m時(shí)，可采用靜壓化學(xué)注漿法對(duì)溶洞進(jìn)行預(yù)處理。當(dāng)溶洞內(nèi)固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度以后再鉆孔施工。

2)注漿孔宜在樁位四周1 m外均勻布置，一般布設(shè)4個(gè)～6個(gè)注漿孔。注漿孔鉆孔時(shí)應(yīng)仔細(xì)做好地質(zhì)情況記錄，以勘探、檢驗(yàn)溶洞高度及填充物的更詳細(xì)情況。

3)注漿壓力不宜太大，控制在0.5 MPa～1.0 MPa范圍，注漿材料可選用水泥砂漿或水泥漿，具體配合比應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后選取。注漿速度宜為15 L/min～20 L/min，注漿時(shí)應(yīng)使?jié){液滲透到填充物內(nèi)，形成固結(jié)，滲透最小直徑為3.0 m，以保證鉆進(jìn)成孔時(shí)有足夠的固結(jié)體。

4)注漿壓力應(yīng)從低到高，采用間歇、反復(fù)壓漿方式，循環(huán)注漿多次，直至達(dá)到規(guī)定最小注漿量和注漿壓力控制值為止。

5)注完一個(gè)孔后繼續(xù)對(duì)其余孔進(jìn)行注漿，后注漿的壓力必須調(diào)高，最后封孔。

3.4 旋挖鉆干法成孔施工

1)施工前應(yīng)根據(jù)巖層情況及地質(zhì)特征，選擇適宜的鉆機(jī)。對(duì)巖層較硬或樁徑較大的樁基可采取先用小鉆頭造孔，然后用大鉆頭擴(kuò)孔成孔的方式進(jìn)行鉆進(jìn)(見圖1，圖2)。

2)巖溶地區(qū)旋挖鉆施工同一般地區(qū)，由于地下溶洞結(jié)構(gòu)形態(tài)復(fù)雜，施工過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭示的溶洞情況，全面掌握現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)，接近溶洞時(shí)應(yīng)慢速鉆進(jìn)，同時(shí)做好其他應(yīng)急準(zhǔn)備。

3.5 回填素混凝土

1)對(duì)于裂隙處、設(shè)計(jì)圖紙或方案中未采取注漿方式處理溶洞以及施工中新發(fā)現(xiàn)的溶洞或裂隙，采取正常成孔方法施工，當(dāng)鉆穿溶洞或通過裂隙部位時(shí)，填入低標(biāo)號(hào)混凝土，間隔一定時(shí)間后，重新鉆進(jìn)成孔。

2)混凝土宜采用C15素混凝土，為盡快提高混凝土強(qiáng)度，節(jié)約施工時(shí)間，可在混凝土中摻加一定早強(qiáng)劑，提高混凝土的早期強(qiáng)度。

3)混凝土回填高度應(yīng)穿過溶洞及裂隙部位，上下部位宜超出50 cm。

4)為保證回填充填效果，利于旋挖鉆成孔，混凝土或砂漿回填后，應(yīng)在強(qiáng)度達(dá)到50%*～70%后，進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.6 清孔

1)樁基終孔后采用專用清孔鉆頭(平底鉆頭)進(jìn)行清孔。清孔鉆頭直徑應(yīng)與成孔直徑一致，清孔后孔底沉渣厚度須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2)清孔完成經(jīng)驗(yàn)收后應(yīng)及時(shí)下放鋼筋籠(見圖3)，下放過程中應(yīng)控制鋼筋籠垂直度及下放速度，嚴(yán)禁撞擊孔壁。當(dāng)鋼筋籠與孔壁撞擊將石塊或泥土落入孔底或成孔后擱置時(shí)間較長孔底沉渣超過規(guī)范要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行二次清孔，二次清孔采用大噸位吊車將鋼筋籠吊離孔口，采用旋挖鉆機(jī)專用清孔鉆頭進(jìn)行沉渣清理至合格。

3.7 灌注混凝土

1)為保證混凝土灌注質(zhì)量，采用垂直導(dǎo)管法灌注水下混凝土施工工藝進(jìn)行混凝土灌注(見圖4)。當(dāng)灌注到溶洞位置時(shí)應(yīng)保持較大的埋管深度，放緩混凝土澆筑速度，同時(shí)對(duì)混凝土面進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)掌握混凝土上升情況。

2)混凝土澆筑過程中，可適當(dāng)插拔導(dǎo)管，以保證混凝土澆筑的密實(shí)效果，但須保證導(dǎo)管始終埋入混凝土一定深度，樁頂標(biāo)高以下2 m范圍內(nèi)宜采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。

3)施工過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制混凝土澆筑高度，混凝土澆筑頂面宜高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高約1 m。

旋挖鉆干法施工成樁見圖5。

4 質(zhì)量控制

1)施工前應(yīng)仔細(xì)復(fù)核圖紙精確放樣，埋設(shè)好護(hù)樁，施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查樁基垂直度、復(fù)核平面位置，確保成樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2)施工過程中應(yīng)仔細(xì)做好鉆孔地質(zhì)記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)地勘資料不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)向有關(guān)單位報(bào)告，提出處理意見后，方能繼續(xù)鉆進(jìn)。

3)樁基施工過程中，遇巖面不平時(shí)極易造成偏孔，施工時(shí)可采取回填一定數(shù)量C15混凝土方式，找平巖面。

4)鉆孔完成且孔底沉渣厚度驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑，避免長時(shí)間暴露導(dǎo)致孔壁塌落。

5)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，確保混凝土連續(xù)澆筑完成。施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查混凝土面上升情況及導(dǎo)管埋置深度，避免造成夾層或斷樁。

巖溶地區(qū)若采用沖擊鉆泥漿護(hù)壁成孔法，施工過程中經(jīng)常發(fā)生泥漿漏失，按照常規(guī)施工工藝處理，采用一定比例的土石混合料反復(fù)回填沖擊成孔。其成孔時(shí)間長，反復(fù)充填次數(shù)多，回填土石方數(shù)量大，施工成本高。若采用旋挖鉆進(jìn)行施工，能有效避免上述問題，不需要進(jìn)行泥漿護(hù)壁，施工機(jī)械噪聲小、振動(dòng)小，對(duì)樁基周圍構(gòu)筑物影響小，有利于提高工程質(zhì)量、節(jié)約工期、降低工程成本，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1] JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 梁 輝,王 明.淺談橋梁樁基工程旋挖鉆孔施工技術(shù)[J].中國水運(yùn)(理論版),2016，4(8):61-62.

[3] 閆秀英.旋挖鉆干法成孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014(33):19-21.

[4] 劉紹恩.淺談黃土高原地區(qū)橋梁樁基旋挖鉆干法成孔在經(jīng)濟(jì)比選中的優(yōu)勢(shì)分析[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展,2014(5):43-45.

Applicationofrotarydrillingdry-methodholeformingconstructioninkarstareas

YangJie

(YunnanConstructionInvestmentGroupCo.,Ltd,Kunming650500,China)

Taking Shaoguan road engineering project in new Dianzhong region as an example, the paper introduces rotary drilling dry-method hole forming construction technology characteristics. Starting from aspects of stratum grouting treatment, backfilling concrete, and hole cleaning, it illustrates the application of rotary drilling dry-method hole forming construction in karst region, with a view to provide a new concept for pile foundation hole-forming construction in karst area.

rotary drilling dry-method hole forming, karst area, grouting

P642

：A

1009-6825(2017)24-0063-02

2017-06-15

楊 杰(1987- )，男，工程師