巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)

李小建

摘 要：我國(guó)巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜。所以就如何保證橋梁鉆孔樁基的施工效率和施工質(zhì)量是非常重要的問(wèn)題。本文結(jié)合水桶木寨特大橋的工程實(shí)例，對(duì)不同的巖溶的地質(zhì)條件進(jìn)行不同的鉆進(jìn)施工技術(shù)進(jìn)行闡述，希望有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；鉆孔樁；施工技術(shù)

1 前言

本文主要采用沖擊成孔技術(shù)，該技術(shù)存在操作比較簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、機(jī)械運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。在開(kāi)展工程項(xiàng)目的具體過(guò)程中，工作人員需要依靠回填片石、粘土等進(jìn)行巖面協(xié)調(diào)性的處理，以保證對(duì)施工中裂隙、溶洞問(wèn)題的高效處理。與此同時(shí)，沖擊成孔技術(shù)主要是采用砸實(shí)擠密方法，其能夠高效的處理漏漿問(wèn)題，還能對(duì)塌孔發(fā)生率進(jìn)行控制。

2 工程概括

水桶木寨特大橋中心里程D1K827+475.3，設(shè)計(jì)里程D1K826+324.119～D1K828+675.875，全長(zhǎng)2351.756m。本橋整體孔跨樣式為70×32m+2×24m，基礎(chǔ)采用明挖基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁二種類(lèi)型，鋼筋混凝土承臺(tái)，橋墩采用圓端形實(shí)體、空心橋墩，橋臺(tái)為矩形空心橋臺(tái)。橋梁上部結(jié)構(gòu)形式采用32m、24m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁。水桶木寨特大橋地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，為六度震區(qū)，設(shè)置防落梁措施。水桶木寨特大橋0～26號(hào)墩（臺(tái)）位于直線(xiàn)上，27～72號(hào)墩（臺(tái)）位于曲線(xiàn)上，梁部按平分中矢布置。水桶木寨特大橋簡(jiǎn)支梁梁部采用預(yù)制架設(shè)。水桶木寨特大橋鉆孔柱樁基礎(chǔ)施工完成后，根據(jù)《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》TZ213-2005要求，按樁總數(shù)的3%～5%鉆芯取樣檢查樁底沉碴厚度。

3 工程特點(diǎn)

3.1 橋址區(qū)地質(zhì)復(fù)雜

巖溶：測(cè)區(qū)下伏基巖為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn3+4）白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，統(tǒng)大冶組三段（T1d3）白云巖、白云質(zhì)，大冶組二組（T1d2）灰?guī)r。屬于巖溶中等至強(qiáng)烈發(fā)育底層，巖層中網(wǎng)狀裂隙較發(fā)育，多呈微張開(kāi)狀，局部被粘土或方解石脈填充，地表巖溶現(xiàn)象主要為落水洞、溶溝、溶槽、溶孔等。線(xiàn)路D1K827+960右側(cè)5～20處發(fā)育規(guī)模較小的巖溶塌陷。鉆孔揭示巖溶情況表明，橋址范圍主要發(fā)育沖天軟塑狀粘土、硬塑狀粘土以及空溶洞等三種類(lèi)型。膨脹土：為碳酸鹽巖地表坡殘積層，為膨脹土、黏土。

3.2 點(diǎn)多線(xiàn)長(zhǎng)，管理難度大

開(kāi)工后必須組織多作業(yè)面全面展開(kāi)施工。各工序銜接緊密，必須科學(xué)組織，各專(zhuān)業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系，合理安排工序，上道工序盡可能為下道工序創(chuàng)造條件。

3.3 工程實(shí)體沉降要求高

無(wú)砟軌道的高平順性和均勻一致性的特點(diǎn)對(duì)橋等線(xiàn)下工程提出了嚴(yán)格的工后沉降、差異沉降及結(jié)構(gòu)變形的要求墩臺(tái)均勻沉降量在20mm以?xún)?nèi)；靜定結(jié)構(gòu)相鄰墩臺(tái)沉降量之差為5mm；無(wú)砟軌道鋪設(shè)后的梁體徐變上拱度不大于10mm。

4 鉆進(jìn)技術(shù)

4.1 溶槽裂隙

溶槽裂隙一般在實(shí)際施工過(guò)程中存在的比較多。在進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，如果存在主繩擺幅加大和沖擊聲音比較清脆，泥漿面在冒氣泡，同時(shí)液面緩慢下降等現(xiàn)象，則可能為溶槽裂隙。針對(duì)這種情況，需要進(jìn)行孔內(nèi)的泥漿補(bǔ)注處理，以保持其壓力的平衡，以防止發(fā)生孔壁坍塌的現(xiàn)象。隨后進(jìn)行片石粘的投放，反復(fù)沖擊，使其入溶槽裂隙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏漿通道的封堵。除此之外，還存在溶槽裂隙越來(lái)越大的問(wèn)題，因此需要根據(jù)孔內(nèi)泥漿變化進(jìn)行溶槽裂隙和地下河流之間的連接性的判斷。通過(guò)補(bǔ)注泥漿能夠達(dá)到孔內(nèi)泥漿穩(wěn)定的效果，則顯示溶槽裂隙未與地下河流連通。對(duì)于該種情況的處理，則是需要通過(guò)以上的方法進(jìn)行鉆進(jìn)成孔，重復(fù)方法以達(dá)到成孔效果。在進(jìn)行孔內(nèi)灌注時(shí)，保證混凝土灌注面以高于溶槽裂隙，以實(shí)現(xiàn)泥漿泄漏槽隙的封堵效果。待強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，進(jìn)行正常的沖擊成孔工序。

4.2 小型溶洞

在進(jìn)行鉆孔時(shí)，需要根據(jù)地質(zhì)勘探資料進(jìn)行鉆孔，以測(cè)量孔深度為基礎(chǔ)進(jìn)行溶洞區(qū)域之間距離的判斷。如果和溶洞頂板距離不遠(yuǎn)的時(shí)候，沖擊聲音和地面震動(dòng)感會(huì)發(fā)生由強(qiáng)變?nèi)醯内厔?shì)，此時(shí)需要將沖擊的速率放緩，降低沖程幅度。通過(guò)對(duì)沖破溶洞頂板后孔內(nèi)泥漿變化和鉆頭下降幅度進(jìn)行溶洞和填充物的判斷。當(dāng)泥漿面下降為不大狀況時(shí)，溶洞的體積則是比較小的。此刻需要進(jìn)行補(bǔ)注泥漿，避免發(fā)生孔壁坍塌。與此同時(shí)進(jìn)行袋裝水泥的回填，還需要進(jìn)行粘土入孔的處理，同步進(jìn)行沖錘輕砸，混合料從而能夠?qū)θ芏催M(jìn)行護(hù)壁。

4.3 大型溶洞

對(duì)于大型溶洞而言，沖破溶洞頂板時(shí)，會(huì)發(fā)生孔內(nèi)泥漿的急速流失，會(huì)存在孔壁坍塌現(xiàn)的問(wèn)題。所以，需要采用鋼套筒跟進(jìn)法施工。要想確保過(guò)程的順利性，需要提升鋼套筒的拼接質(zhì)量，保證其密封性，還需要在鋼套筒的連接處外側(cè)進(jìn)行鋼板帶的添加，提升鋼套筒筒底的剛度，避免發(fā)生鋼套筒底變形的現(xiàn)象發(fā)生。在進(jìn)行鉆中發(fā)現(xiàn)樁位下有大型溶洞的狀況，需要進(jìn)行提錘方案的采用。具體措施是通過(guò)片石回填至孔口，嚴(yán)格遵循大型溶洞的鉆進(jìn)施工方法來(lái)成孔[1]。

4 常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

4.1 塌孔危害

出現(xiàn)塌孔的原因主要有這幾點(diǎn)：第一，泥漿比重不足，造成泥漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，影響孔壁質(zhì)量。第二，孔內(nèi)水頭高度不夠，存在靜水壓力。第三，沖擊時(shí)遇到溶洞或者存在漏漿等。第四，沖擊鉆碰撞護(hù)壁，造成嚴(yán)重的塌孔，樁基周?chē)嬖诳锥础?/p>

預(yù)防和處理措施：第一，需要以地層，地質(zhì)的實(shí)況為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的泥漿的配置。粘度稠、膠體率高的泥漿主要適用于飽和粘性土和砂礫層。第二，通過(guò)埋設(shè)土層地段鋼護(hù)筒的處理，防止發(fā)生孔口坍塌現(xiàn)象。第三，對(duì)于流沙層，主要是采取回填片石類(lèi)土等進(jìn)行處理。第四，確保成孔后的清孔在孔內(nèi)水頭高度，保證泥漿護(hù)壁質(zhì)量，完成清孔工序之后，需要迅速進(jìn)行后續(xù)施工。第五，吊放鋼筋籠過(guò)程中，保證其垂直性，防止發(fā)生碰撞孔壁的現(xiàn)象。第六，對(duì)于孔曰塌孔的處理是需要及時(shí)進(jìn)行護(hù)筒的拔出和回填，重新施鉆，在該過(guò)程中，注重沖擊的速度，保證護(hù)壁的穩(wěn)定性。第七，對(duì)于反復(fù)塌孔的處理可通過(guò)埋設(shè)深護(hù)筒達(dá)到解決。

4.2 掉鉆

原因分析：主要是因?yàn)槠錄_擊鉆的纜繩長(zhǎng)期使用，未定時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)和更換，而纜繩與鉆頭連接處出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)向環(huán)、套等焊接處出現(xiàn)斷裂的問(wèn)題，造成掉鉆。

預(yù)防及處理措施：第一，在沖擊過(guò)程中存在鉆頭掉入的情況，可以通過(guò)電磁鐵進(jìn)行吸附打撈；第二，應(yīng)該組織專(zhuān)人定期不定期進(jìn)行纜繩和鉆頭裝置的連接檢查，對(duì)于存在斷絲超過(guò)10%以上情況需要及時(shí)更換纜繩；第三，為例避免發(fā)生IF鉆頭掉鉆，可以在鉆頭上焊接打撈環(huán)等專(zhuān)用打撈土具；第四，保證鉆孔施土土藝的規(guī)范性，最大程度的避免打空錘情況發(fā)生[1]。

4.3 鉆孔偏斜

產(chǎn)生原因：發(fā)生鉆孔偏斜主要有樁架不穩(wěn)，鉆桿導(dǎo)架不垂直，鉆機(jī)磨耗，部件松動(dòng)和土層軟硬不勻，致使鉆頭受力不均，或是擴(kuò)孔較大處，造成鉆頭擺動(dòng)偏向一方的問(wèn)題等。

預(yù)防及處理措施：嚴(yán)格檢查糾正樁架，保證其保持垂直安置穩(wěn)固狀態(tài)，并對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行垂直校正和對(duì)鉆孔設(shè)備加以檢修；對(duì)于偏斜過(guò)大時(shí)填入土石（砂或礫石），需要重新鉆進(jìn)，并控制好鉆速；如：探頭石，用低速將石打碎，如有傾斜基巖時(shí)，可用混凝土填平待其凝固后再鉆。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，由于巖溶地區(qū)地質(zhì)及水文構(gòu)造較為復(fù)雜。因此，在進(jìn)行樁基施工中，存在的突發(fā)事件都是無(wú)法掌控。所以，很有必要在巖溶區(qū)施工時(shí)，全面的做好施工前的調(diào)查工作，進(jìn)行合理措施的制定，防止發(fā)生施工事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫玉國(guó).巖溶地區(qū)鉆孔樁的施工方法[J].黑龍江交通科技，2016（12）：123～124.

[2] 魏平.巖溶地區(qū)樁基鉆孔施工控制技術(shù)研究[J].珠江水運(yùn)，2016（9）：80～81.