巖溶地區(qū)橋梁樁基鉆孔施工技術(shù)

黨云崗 （中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 101500）

1 工程概況及地質(zhì)特點(diǎn)

武九客運(yùn)專線新合特大橋位于江西省九江縣新合鎮(zhèn)及城門鄉(xiāng)境內(nèi)，全長3217.9m。橋梁樁基均采用鉆孔樁基礎(chǔ)，全橋均為柱樁，采用φ1.0m、φ1.25m 樁徑。本橋址巖溶發(fā)育屬于中等發(fā)育。基巖地層為三疊系灰?guī)r，基巖面起伏較大，巖溶發(fā)育，溶溝溶槽發(fā)育，局部上部覆蓋層內(nèi)發(fā)育土洞，溶洞大小不一，埋深差異較大。內(nèi)部包含的溶洞形式主要有：無充填型溶洞、半充填型溶洞以及充填型溶洞等3種。本橋樁基底部為灰?guī)r，地基承載力σ0＝1200kPa，95%的鉆孔樁地層存在溶洞。橋址區(qū)域存在較多的沖洪積物，地下水位相對較高，施工的時候很容易發(fā)生地面塌陷，所以施工時需要采取有效措施避免塌陷類事故的發(fā)生。針對橋樁基巖溶，在處理過程中采用了拋填粘土、片石、注漿、鋼護(hù)筒跟進(jìn)、回填混凝土等方法。

2 沖擊鉆機(jī)鉆孔施工

鉆孔前，需要做好以下工作：準(zhǔn)備充足的粘土、碎石以及袋裝水泥；另外，所有的施工機(jī)械設(shè)備都應(yīng)該準(zhǔn)備就位，如起重機(jī)、水泵、吸泥機(jī)以及空氣壓縮機(jī)等。綜合考慮溶洞漏水的補(bǔ)給要求確定泥漿池及沉淀池的容量。為了避免地表水滲入到地下，需要對施工場地、泥漿池以及排水溝做好地表防滲處理。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，鉆孔工作人員需要繪制出每個孔位的地質(zhì)柱狀圖，該圖形需包含溶洞的所有信息。選用十字型沖擊鉆頭，按照先短后長的施工順序開展施工。

①對溶蝕發(fā)育輕微、溶溝、溶槽、小溶洞、施工時漏漿量小的樁基施工。采取正常成孔方法施工。當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時，反復(fù)拋填袋裝水泥、粘土、碎石等混合料進(jìn)行堵塞，充分利用鉆頭的沖擊作用，將相應(yīng)的材料擠入到巖溶裂隙以及溶洞中去，進(jìn)一步提高孔壁的穩(wěn)定性。

②如果遇到的單層溶洞充填物為流塑狀的或者溶洞面積較大，在實際施工時，一般需要應(yīng)用振動錘夯擊鋼護(hù)筒，保證其可以到達(dá)基巖，然后利用沖擊鉆鉆穿溶洞頂板。這時，為了保證填充高度，需要將片石、袋裝水泥等填充溶洞，控制溶洞的填充高度至少高出溶洞頂面2.5m，然后夯擊投下的混合物，通過反復(fù)的操作，將其擠入到溶洞或者裂隙的內(nèi)部，通過多次操作，增加溶洞壁的強(qiáng)度，很大程度地降低了灌注樁施工過程中混凝土的流失量。

③對于溶洞面積較大的多層溶洞，在沖擊成孔時，需應(yīng)用到雙護(hù)筒跟進(jìn)方式。合理控制外護(hù)筒直徑與內(nèi)護(hù)筒直徑應(yīng)大于設(shè)計樁徑。

在開展沖擊成孔時，當(dāng)鋼護(hù)筒打穿溶洞，為了提高孔的堅實度，通常需要提前拋填小片石和適量粘土塊，然后充分利用石塊以及泥漿的作用，提高孔壁的穩(wěn)定性，達(dá)到加固護(hù)筒刃腳的作用。

下放內(nèi)護(hù)筒達(dá)到設(shè)定位置后，需要采用拋石壓漿處理的方法對內(nèi)外護(hù)筒進(jìn)行處理，進(jìn)而提高護(hù)筒的整體剛度。

在鋼護(hù)筒刃腳范圍內(nèi)拋填塊石、粘土塊，以2～4m沖程進(jìn)行沖壓，反復(fù)多次，保證造壁的密實度，通過觀察，發(fā)現(xiàn)孔底處于平整狀態(tài)后，就可以向下沖進(jìn)，在處理的過程中，需對高度不齊的巖面進(jìn)行沖平處理。

在清孔的過程中，一般采用的清孔方法為吸泥法。混凝土灌注施工之前必須采取有效的方法提高孔底巖體和鉆孔樁混凝土之間的粘結(jié)性，然后利用高壓水徹底的將殘渣排除。

④在鉆孔施工的過程中，如果遇到斜面巖石，鉆頭可能會沿著巖層發(fā)生傾斜，最終導(dǎo)致偏孔的出現(xiàn)，針對這種情況，可以采用以下措施進(jìn)行處理。

回填片石：提鉆，然后向孔內(nèi)投入片石2～3m，在沖擊的時候，以小沖程進(jìn)行反復(fù)地沖砸，保證孔底可以形成一個穩(wěn)定性較好的平臺，保證鉆孔沖擊的過程中，不再出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。若一次不成可反復(fù)數(shù)次。

回填混凝土：應(yīng)用回填片石的方法進(jìn)行糾偏，如果糾偏效果不夠理想，可以改用回填混凝土的方法進(jìn)行處理。提鉆后進(jìn)行清孔，然后將混凝土灌注到溶洞內(nèi)部。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上后再沖擊成孔。

3 旋挖鉆機(jī)鉆孔施工

施工過程中用的施工設(shè)備為XR360旋挖鉆機(jī)。整機(jī)重量（標(biāo)配鉆桿、不含鉆頭）90t。動力頭馬達(dá)為電控馬達(dá)，配置有電控馬達(dá)動力頭可以實現(xiàn)入巖模式。底盤結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，采用重型液壓可伸縮履帶，便于運(yùn)輸，具有超強(qiáng)穩(wěn)定性。顯示器中文人機(jī)界面操作簡便，可直接顯示桅桿垂直度及孔位深度，并自動實時檢測顯示記錄，作業(yè)過程故障自動記錄。

3.1 場地平整、定位

施工前平整場地，場地用挖掘機(jī)填筑平整并壓實，保證施工場地地基承載力滿足旋挖鉆機(jī)施工。放樣出橋墩鉆孔樁中心位置，并根據(jù)孔位中心放出護(hù)樁點(diǎn)，作為鉆機(jī)鉆孔使用過程中控制孔位偏差的依據(jù)。

3.2 護(hù)筒的制作和埋設(shè)

護(hù)筒用厚度8mm鋼板制作而成，每3m/節(jié)，埋設(shè)護(hù)筒時，需要控制護(hù)筒的埋設(shè)高度高出施工地面0.5m，為了提高鋼護(hù)筒的穩(wěn)定性，需要在鋼護(hù)筒底部及四周填筑粘土，分層夯實填筑。

3.3 鉆機(jī)就位及鉆孔

①對場地進(jìn)行整平，保證場地的壓實度和平整度，然后調(diào)整主機(jī)的左右履帶板，保證其處于同一個水平面，并保證履帶板的方向可以和動力頭的施工方向保持平行，控制旋挖鉆機(jī)的固定鉆桿的卡機(jī)和起重滑輪在同一垂直線上。開鉆前，需要對機(jī)身的水平度做好調(diào)整。

②旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。開鉆前需要定位好樁位，然后利用自動控制系統(tǒng)對設(shè)備的垂直度進(jìn)行調(diào)整，鉆機(jī)就位。

③鉆孔前，按施工要求準(zhǔn)備好鉆孔記錄表，測量人員對護(hù)筒頂面標(biāo)高交底。

④對護(hù)筒內(nèi)部的進(jìn)行注漿，下降鉆頭，當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定的深度后，就可以施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土放置到指定地點(diǎn)，繼續(xù)開挖。樁的深度達(dá)到了設(shè)計要求，就需要對樁徑、泥漿厚度、樁位偏差等進(jìn)行檢查，只有這些參數(shù)合格后，方可以進(jìn)行清孔。

⑤鉆孔過程中，填寫鉆孔記錄表，并注明地層變化，每隔2m左右撈取渣樣進(jìn)行保存。在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中不應(yīng)發(fā)生鉆機(jī)搖晃。配備一臺挖掘機(jī)清理鉆渣，避免因鉆渣過多造成泥漿外溢現(xiàn)象。

⑥當(dāng)溶洞頂板被擊穿后，孔內(nèi)的泥漿面會快速下降，且速度較快，應(yīng)用C20素混凝土對溶洞進(jìn)行填充，待混凝土達(dá)到初凝后，方可繼續(xù)鉆進(jìn)施工。

⑦若巖溶溶洞有填充物，孔內(nèi)泥漿下沉不明顯，先不處理，繼續(xù)鉆進(jìn)。待終孔后，溶洞處采用加大導(dǎo)管埋深用樁身混凝土回填溶洞部分，直至混凝土面灌注到樁頂。

⑧若在施工過程中出現(xiàn)混凝土澆注到距離樁頂還差幾米時，混凝土面突然下降，導(dǎo)管懸空，造成斷樁情況，要及時將鋼筋籠拔出，待混凝土初凝后，鉆機(jī)重新鉆進(jìn)，成孔后再澆注樁身混凝土。鋼筋籠不能拔出時，要用沖擊鉆機(jī)在原位重新鉆孔施工。

4 成孔檢測

4.1 孔深及孔底沉渣檢測

用標(biāo)準(zhǔn)測錘檢測孔深及孔底沉渣厚度，測錘采用錐形錘，上系φ3mm鋼絲繩并附刻度標(biāo)識，錘直徑5cm，高度15cm，質(zhì)量5kg。

4.2 孔徑、孔形測量

按照高速鐵路鋼筋籠的標(biāo)準(zhǔn)加工探孔器，探孔器總長度6m，主筋、加強(qiáng)箍筋采用HPB300Φ16鋼筋制作，外徑與設(shè)計孔徑相等。檢測過程中，首先吊起探孔器，然后將探孔器緩慢放入到孔內(nèi)，下放過程中必須保證下放暢通無阻。

4.3 傾斜度測量

采用圓球檢測法測量。在孔口沿鉆孔直徑方向設(shè)一標(biāo)尺，標(biāo)尺中點(diǎn)與樁孔中心吻合，將球系于測繩上，量出滑輪到標(biāo)尺中點(diǎn)的距離。圓球放入孔底，待測繩靜止不動后，讀得測繩在標(biāo)尺上的偏距，計算出傾斜度，符合規(guī)范要求。

4.4 清孔

孔徑、孔傾斜度與孔深檢查均合格后開始清孔工作。清孔的目的是使孔底沉碴、泥漿比重、含砂率及粘度指標(biāo)符合規(guī)范要求。采用泥漿泵換漿清孔，在吊裝鋼筋籠前進(jìn)行一次清孔，在安裝導(dǎo)管完成后實測沉渣厚度達(dá)不到要求時進(jìn)行二次清孔。

①換漿法清孔：采用正循環(huán)鉆機(jī)鉆孔時，以適當(dāng)?shù)乃俣葘⑤^純泥漿壓入，然后置換出鉆孔內(nèi)懸浮鉆碴較多的泥漿，直到孔底的鉆碴被徹底地清除干凈。

②清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：控制孔內(nèi)排出的泥漿比重必須＜1.1，含砂率≤2%，粘度17～20s。另外，清孔的過程中，嚴(yán)格禁止應(yīng)用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

5 結(jié)束語

本文通過巖溶區(qū)樁基鉆孔的施工實踐證明，巖溶區(qū)鉆孔可以采用旋挖鉆機(jī)施工，且施工效率高，保證了工期要求。巖溶地區(qū)橋梁鉆孔樁施工采用旋挖鉆和沖擊鉆2種施工工藝均符合施工規(guī)范對橋梁成樁的質(zhì)量要求，但無論旋挖鉆還是沖擊鉆施工，孔樁施工的沉渣厚度均能滿足≤5cm的要求，能確保樁基檢測合格。