全套管全回轉(zhuǎn)鉆機在巖溶隧道隧底鉆孔施工中運用

孫超

摘要：在溶洞處理的過程中。應(yīng)視其具體情況。采用相應(yīng)的處理措施；最重要的是要保證施工和運營的安全施工工序要盡可能的簡單的前提下。簡單、有效的應(yīng)對。上高山隧道巖溶情況復(fù)雜，施工技術(shù)難度大，操作空間受限制，工期要求緊。通過操作空間、節(jié)點工期要求、施工安全、環(huán)保等綜合比選，采取全套管全回轉(zhuǎn)鉆機成孔工藝，收到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：上高山隧道 溶洞處理

一、工程概況

上高山隧道位于貴州省清鎮(zhèn)市衛(wèi)城鎮(zhèn)鳳山村境內(nèi)，進口里程為D3K488+530，出口里程為D3K490+930，全長2400米。

二、地質(zhì)情況

洞身上覆蓋第四系全新統(tǒng)人工填筑層（Q4ml）之人工棄土，坡洪積（Q4dl+el），坡殘積膨脹土。下伏二疊系下統(tǒng)棲霞組與茅口組、梁山組、石炭系下大塘-擺佐組、寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群、寒武系中統(tǒng)石冷水組地層。

巖性詳述如下：

人工棄土：淺灰、灰褐、紫紅、紫灰色、松散狀，質(zhì)軟，層厚一般2～20m該套地層母巖含鐵礦。膨脹土：灰黃色，硬塑狀分布于溝槽表層，灰?guī)r夾泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖深灰：灰白色夾深灰、灰黑色節(jié)理裂隙發(fā)育，溶蝕發(fā)育強烈。硅質(zhì)巖，深灰色，桂枝膠結(jié)，巖質(zhì)堅硬。白云巖：泥質(zhì)白云巖：灰白色、灰紅色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，豎向節(jié)理裂隙發(fā)育強烈。斷層破碎帶：斷層破碎帶主要由斷層角礫巖、壓碎巖斷層泥等組成，灰褐，灰，深灰色，母巖主要為石炭系大塘組鋁土巖系及赤鐵礦系巖層及石冷水組白云巖，泥質(zhì)白云巖，巖質(zhì)軟硬不均，擠壓破碎嚴(yán)重，巖體穩(wěn)定性差。

三、溶洞情況描述

上高山隧道D3K489+361-+593溶腔段規(guī)模大、形態(tài)復(fù)雜，堆積物厚度變化大，成分不均（有土、碎石、塊石等），地下水水位變化大、水量豐富，初期支護已經(jīng)施工。

四、溶洞大廳隧底處理措施

隧底采用樁筏結(jié)構(gòu)進行加固，樁基采用樁徑2m的鉆孔樁，樁心間距5m（橫）×6m（縱）；采用樁徑2.5m的鉆孔樁，樁心間距5m（橫）×8m（縱），樁基嵌巖深度不小于1m。共設(shè)計45根樁，樁長共計1465m，最深約54m。

五、全回轉(zhuǎn)鉆機施工優(yōu)點

1.全回轉(zhuǎn)全套莞鉆機施工工藝成熟，在卡斯特地貌、巖溶發(fā)育等地質(zhì)條件下具有可控的施工效率。2.安全性高，環(huán)保性好，施工過程無噪音、無振動、無泥漿。3.清空徹底、不浪費混凝土，成樁質(zhì)量高。4.施工鉆進過程中可直觀對地層和巖性進行準(zhǔn)確判斷。5.成孔速度快，對一般地質(zhì)段每天可達(dá)14m/h.6.成孔垂直度高，一般可達(dá)1/500.7.入巖效率高，單軸抗壓強度120MPa時可達(dá)3-5m/d.8.鉆孔深度大，在成蘭鐵路成樁153m。9.施工效率穩(wěn)定，可有效控制和安排工期。

六、施工工藝

（一）施工工藝流程。全回轉(zhuǎn)鉆機對位一沖抓取土、壓管一旋挖鉆機嵌巖取土、壓管一測垂直度、測量孔深、清沉渣--安放導(dǎo)管《串桶》、灌注混凝土一拔管、鉆機移位。

（二）測定樁中心、鋪設(shè)自制專用鋼平臺。為便于全回旋鉆機就位對中作業(yè)，必須在樁頭周圍土體上鋪設(shè)足以承重的鋼平臺。

（三）全回轉(zhuǎn)鉆機定位。鋪設(shè)鋼平臺，全回旋鉆機移機定位，調(diào)整鉆機的水平和垂直度，使鉆機配置的鋼套管中心與已埋設(shè)好的外鋼套管中心保持一致，再次復(fù)核后方可施工。

（四）鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進。拔樁采用DTR 260型全回旋鉆機配備Φ2000mm、Φ2500mm鋼套管，由全回旋鉆機驅(qū)動鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削沉入，將樁與四周土體實施分離，減小樁側(cè)摩擦力。

當(dāng)鉆進過程中遇到溶洞時，應(yīng)做好施工記錄，并計算溶洞位置。待樁基鉆孔取芯完成，鋼套管取出后，下鋼護筒，鋼護筒內(nèi)徑等于樁基直徑。鋼護筒底面位于樁底，頂面應(yīng)高出計算溶洞頂面1m。

（五）鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入一定深度后擰斷樁體并吊出。鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入一定的樁身深度后，在樁體與套管之間放入夾力棒，強行擰斷樁體，并將被擰斷的樁體吊出。樁基鉆孔施工完成后，應(yīng)進行沉渣清理，沉渣厚度不得大于5cm。

（六）鋼筋籠制作安裝。鋼筋籠采用在孔外綁扎，然后用2臺25t吊車起吊安裝。5.7樁身混凝土澆筑

（七）樁身混凝土澆筑。樁身混凝土采用C35混凝土。混凝土由混凝土攪拌運輸車運輸。當(dāng)孔內(nèi)地下水不大時，澆筑混凝土前，應(yīng)人工清理孔底浮土和積水，采用串桶下料。最下節(jié)串桶底距離樁低高程不得超過2m。混凝土要垂直灌入樁內(nèi)，并連續(xù)分層澆筑，每層厚度控制在1.5m以內(nèi)，串桶與混凝土面的距離不得超過2m。使用一臺φ50mm和一臺φ70mm振動棒人工振搗，混凝土的灌注與振搗要密切配合，分層灌注、分層振搗。為了保證樁端的混凝土強度，施工時要超灌20cm的砼，在砼達(dá)到規(guī)定的強度后，進行樁頭處理。

當(dāng)孔樁內(nèi)地下水過大不便采用串桶施工時，采用水下混凝土灌注方法，鋼筋籠安裝完成后，根據(jù)孔深配備所需導(dǎo)管，準(zhǔn)確測量所有導(dǎo)管的長度和計算所需導(dǎo)管的根數(shù)，使入孔后底端距離孔底0.25～0.4m為宜，導(dǎo)管連接應(yīng)緊密并位于樁孔中心位置。

（八）灌注水下混凝土。1.混凝土采用自動計量拌和站集中拌和，用混凝土運輸罐車運抵施工現(xiàn)場，混凝土坍落度控制在18～22cm之間。2.水下混凝土的灌注必須嚴(yán)守操作規(guī)程。混凝土漏斗離泥漿面有足夠的高度，以保證導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱產(chǎn)生的壓力使混凝土順利快速流向孔外。初灌采用剪球法施工，在導(dǎo)管里放置皮球，球的直徑宜比導(dǎo)管內(nèi)徑小2-2.5cm，球面要光滑，并用蓋子蓋住漏斗下口，蓋子與鋼絲繩連接，當(dāng)漏斗內(nèi)儲足首批澆筑的混凝土量后，吊車?yán)摻z繩，提起蓋子，使混凝土快速落下，迅速落至孔底并把導(dǎo)管裹住，初灌時應(yīng)保證首批初灌混凝土將導(dǎo)管埋深不小于1m，也不宜大于3m。

七、結(jié)束語

在溶洞處理的過程中，應(yīng)視其具體情況，采用相應(yīng)的處理措施；最重要的是要保證施工和運營的安全施工工序要盡可能的簡單的前提下，簡單、有效的應(yīng)對。上高山隧道巖溶情況復(fù)雜，施工技術(shù)難度大，通過綜合比選，采取了行之有效的措施，收到了很好的效果。對規(guī)模大、充填物難于處理的巖溶隧道，因受操作空間和工期、施工安全等因素影響，采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機成孔的辦法，使施工進度加快了很多，縮短了工期，保證了施工的安全和環(huán)保。