高速公路橋梁工程樁基施工技術(shù)控制

劉鑫

（貴州六枝特區(qū)交投運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 六枝553400）

1 織普高速某段橋梁工程概況及施工方案

1.1 織普高速某段橋梁工程概況

織普高速某段橋梁工程共有大橋7 座，T 梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制安裝施工，下部橋墩采用現(xiàn)澆施工，大橋主橋上部結(jié)構(gòu)采用掛籃施工。

1.2 施工方案

根據(jù)橋梁樁基結(jié)構(gòu)形式、所處位置、工程地質(zhì)狀況、施工條件等，分別采用挖孔灌注樁和鉆孔灌注樁。

2 織普高速橋梁樁基施工工藝分析

2.1 拋填處理方法

該技術(shù)適合于小型溶洞的填筑，施工快捷、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。拋丸法是指當(dāng)發(fā)現(xiàn)護(hù)管中的泥漿發(fā)生損失時(shí)，采用拋石材料進(jìn)行回填法，通常采用片石、黏土、磚塊等，通過(guò)鉆壓將其壓緊，直到回填物料靠近洞頂為止。注漿后，采用緩慢的沖擊方式，以確保泥漿能完全滲透到溶洞的裂縫中，從而在溶洞中形成一個(gè)防滲的護(hù)墻。在工程中，當(dāng)遇到泥漿面下沉?xí)r，必須進(jìn)行回填，并進(jìn)行沖擊，直到不再滲漏。缺點(diǎn)是拋填片石法適合于小規(guī)模的洞穴。

在巖溶洞穴中，由于拋擲物料不易輸送到巖體內(nèi)部，且需要很長(zhǎng)的時(shí)間，而填筑材料又是一種松散的結(jié)構(gòu)，因此使得工程質(zhì)量很難控制，給工人帶來(lái)很大的安全隱患。針對(duì)部分大面積的洞穴，采取鋼護(hù)管跟蹤施工方法，避免在施工中發(fā)生鉆井液流失，從而避免鉆孔的崩塌。

2.2 旋噴帷幕法

旋噴式帷幕技術(shù)應(yīng)用于高8m 以上的洞室，特別適合在樁周邊易坍塌的地基進(jìn)行預(yù)加固。在鉆孔后，采用高質(zhì)量的鉆井液進(jìn)行鉆孔。鉆孔后，將巖芯管拔出，用特殊的噴嘴將其插到指定的位置。按設(shè)計(jì)要求配制好水泥灰漿后，采用高壓脈沖泵從噴口噴射出水泥漿液，對(duì)溶洞周邊的土壤進(jìn)行破壞，并將桿旋轉(zhuǎn)、提升，使泥漿與周邊塌陷的泥土相結(jié)合。等它們完全固化后，就會(huì)變成一個(gè)圓柱形的固體。采用旋轉(zhuǎn)噴樁的咬合式搭接，形成封閉的帷幕，可以有效阻斷地下水，保護(hù)溶洞。

2.3 鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工法

對(duì)較大的溶洞來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有填料或只有少量填料的情況下，滲漏情況會(huì)較為嚴(yán)重，用其他方法也不能形成泥石護(hù)墻，如果處理不好，泥漿就會(huì)快速流失，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生斷裂。在遇到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，可以采取鋼護(hù)管后續(xù)施工方法。

這種施工工藝是在打孔過(guò)程中，將鋼護(hù)套繼續(xù)向下壓入溶洞底部，可以阻斷溶洞中的塑性填料和水的流動(dòng)，并能有效地防止洞頂大面積滲漏，造成地表塌陷，預(yù)防塌孔的發(fā)生。

在施工期間，工人要用打樁機(jī)把鉆孔壓緊，在鉆孔的過(guò)程中，要時(shí)刻注意鉆孔內(nèi)部的情況，同時(shí)要均勻、緩慢地抬起沖頭，防止崩塌。然后，再舉起鉆頭，將鋼護(hù)套抬起，插入外鋼護(hù)罩中，緩緩下降，靠近洞口時(shí)，再扔入一塊碎石，如果鋼護(hù)罩不能下沉，可以用輕微的震動(dòng)使其下沉。在外護(hù)套管完成后，就開(kāi)始沖孔，并重復(fù)上提沖錘。如果沖擊錘沒(méi)有明顯的阻礙，則表示該洞穴的開(kāi)孔已順利完成。在施工期間，應(yīng)持續(xù)拋填片石和黏性土塊，對(duì)回填的碎石進(jìn)行多次沖擊，并時(shí)刻關(guān)注鉆孔狀況，及時(shí)向鉆孔中注入泥漿。多次沖擊回填物料，在孔樁附近形成護(hù)墻，再將內(nèi)鋼護(hù)筒插入。

3 樁基施工技術(shù)控制

3.1 挖孔樁施工

在黏土層及強(qiáng)風(fēng)化層的樁基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采取加固措施。在進(jìn)入弱、微風(fēng)化的地層后，進(jìn)行爆破施工，一定要嚴(yán)格控制炸藥的用量，防止基巖發(fā)生松動(dòng)。當(dāng)樁基和承臺(tái)位于斜坡大的邊坡上時(shí)，進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是在開(kāi)挖之前，應(yīng)在坡底設(shè)置一道擋土墻，防止滑坡；二是由于一側(cè)的開(kāi)挖深度比較大，需要在施工中進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。

3.1.1 埋設(shè)孔壁支護(hù)

施工時(shí)首先平整場(chǎng)地，測(cè)量放樣定位之后，即可開(kāi)挖埋設(shè)孔壁支護(hù)，根據(jù)需要可用預(yù)制的混凝土井圈或鋼井圈支護(hù)，必要時(shí)可用現(xiàn)澆或噴射混凝土護(hù)壁。挖孔平面尺寸大小，以便于施工為宜，但不得小于樁的設(shè)計(jì)斷面尺寸。

3.1.2 挖孔

如有需要，挖掘人員要在井下架設(shè)掩蔽，吊機(jī)、起重、鋼絲繩等要定期檢查，井口防護(hù)高度要高于地面30cm，以避免土、石、雜物滾入洞中造成傷害。同時(shí)，要定期檢測(cè)CO的含量，當(dāng)氣體含量大于0.3%或孔徑大于10m 時(shí)，應(yīng)采取機(jī)械通風(fēng)；當(dāng)需要進(jìn)行鉆孔爆破時(shí)，必須采取淺眼爆破，嚴(yán)格控制炸藥的使用，并在靠近鉆孔的地方加固支護(hù)，以避免塌陷；當(dāng)鉆孔深度較大時(shí)，必須使用電雷管，鉆孔爆破后，必須進(jìn)行通風(fēng)和排煙，確認(rèn)無(wú)毒后，才能下井。因掘進(jìn)有可能觸及煤層，施工時(shí)要經(jīng)常檢查瓦斯含量，并采取相應(yīng)的施工防范措施，確保施工人員的安全。在開(kāi)挖過(guò)程中，若有水滲進(jìn)，必須及時(shí)加固孔壁，以避免水流浸入孔壁而導(dǎo)致塌孔。

3.2 灌注樁混凝土

灌注樁中混凝土的首要任務(wù)是確保其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并確保其均勻、密實(shí)性，從而避免出現(xiàn)水坑，影響混凝土的配合比及密實(shí)性。在鉆孔完畢并由工程師檢查后，應(yīng)立即進(jìn)行混凝土灌漿，但不能長(zhǎng)時(shí)間露出樁孔。灌漿通常是以排水漏斗方式進(jìn)行的，在沒(méi)有水的情況下，采用串筒下滑，插入式振搗棒進(jìn)行振動(dòng)；如果樁基底部有積水，應(yīng)在灌注之前將其排出，并安裝有倒流閥，以確保抽水管道中剩余的水不會(huì)再流入樁孔。若鉆孔中的水不能排干，則在抽水后，可將部分干混合混凝土或干水泥在孔底部鋪設(shè)，然后再進(jìn)行澆筑。若井底水位過(guò)高，則不能采用抽水的方式，應(yīng)采用水下注漿施工。

4 沖孔灌注樁施工

4.1 樁基定位

在樁基位置處定出樁中心線，并在樁基周?chē)O(shè)置護(hù)樁，為樁基鉆孔做好準(zhǔn)備。

4.2 埋設(shè)鋼護(hù)筒

樁基利用吊車(chē)配合振動(dòng)錘插打鋼護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)要精確測(cè)量定位和觀測(cè)，確保護(hù)筒的垂直度及就位精度，保證其傾斜度不大于1.0%，平面誤差不超過(guò)50mm，為保證沖孔過(guò)程中不漏漿。

4.3 沖孔泥漿準(zhǔn)備

4.3.1 制備泥漿

泥漿具有排除鉆渣、穩(wěn)固孔壁和冷卻鉆具的作用。制備泥漿的黏土，就地取材，選擇水化快、造漿能力強(qiáng)、黏度大的黏土。泥漿的循環(huán)和凈化系統(tǒng)，設(shè)置制漿池、貯漿池、沉淀池，并將泥漿池連接成一套循環(huán)系統(tǒng)。

4.3.2 黏土選擇要求

根據(jù)規(guī)范要求，鉆孔過(guò)程的泥漿應(yīng)符合表1 的內(nèi)容。

表1 鉆孔用黏土選擇要求表

4.4 沖擊成孔

4.4.1 沖擊進(jìn)尺

在開(kāi)沖之前，要全面檢查沖床的安裝位置和沖床的固定情況，防止沖入過(guò)程中出現(xiàn)傾斜、塌陷、位移等情況，確保孔井的垂直。在沖入時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，掌握不同的沖入速率，并嚴(yán)格按規(guī)程控制泥漿的比重，從而達(dá)到護(hù)壁、防坍和浮渣的目的。沖入采用分段連續(xù)操作，每一班都要做詳細(xì)的打孔記錄。孔徑、深度、垂直度、嵌巖深度等，經(jīng)驗(yàn)收合格后，再向監(jiān)理工程師報(bào)告。

4.4.2 檢孔

在鉆井過(guò)程中，必須使用鉆孔工具進(jìn)行檢查。該檢測(cè)裝置是由鋼筋籠制成，其外徑與設(shè)計(jì)孔徑相等，長(zhǎng)度為4～6 倍。在易縮孔（孔徑減小）的土層（軟土、軟土、低液限黏土）或鉆頭替換之前，每鉆4～6m 都要進(jìn)行鉆孔檢查。在使用新澆或新焊的鉆頭時(shí)，應(yīng)先將鉆孔探頭檢查到底，然后再將新的鉆頭插入。不能采用加壓、沖擊或強(qiáng)插入的方式來(lái)檢測(cè)鉆孔。

4.5 鉆進(jìn)成孔

在成孔之前，應(yīng)檢查鉆頭的鉆徑、鉆頭的磨損等，并及時(shí)更換磨損超標(biāo)的鉆頭,依據(jù)土壤條件，合理地選用鉆頭下刀齒的形狀、規(guī)格、角度；根據(jù)樁身的標(biāo)高、樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高和樁長(zhǎng)等因素，計(jì)算出樁底的標(biāo)高，為鉆井施工提供依據(jù)。

操作者要時(shí)刻注意鉆桿的豎直，用深度計(jì)數(shù)儀來(lái)控制井眼的深度。旋挖斗式鉆機(jī)在順時(shí)針?lè)较蛏限D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，底部的刀片與圓筒的背面對(duì)齊。鉆屑進(jìn)入圓筒，填滿(mǎn)一斗后，將鉆頭順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，將底板固定在一個(gè)固定盤(pán)上，將底部的孔封閉起來(lái)，然后將鉆頭抬到地表進(jìn)行卸砂。在鉆進(jìn)初期，采取慢速鉆井，主卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩應(yīng)承受的重量不得低于鉆桿、鉆具重量的20%，以確保井位不發(fā)生偏移。鉆進(jìn)護(hù)管下3m可采用高速鉆井，其鉆速與壓力相關(guān)，鉆頭與鉆桿的自重摩擦，在150MPa 的壓力下，進(jìn)尺速度20cm/min；在200MPa 的壓力下，進(jìn)給速度為30cm/min；在260MPa 的壓力下，進(jìn)給速度為50cm/min。

在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，將鉆頭留在原地，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)幾周，將孔底的空隙盡可能地填滿(mǎn)，并在起鉆后繼續(xù)清除孔底的空隙。通常采用沉淀法處理鉆斗（帶有隔板的），以排除渣滓。在進(jìn)行水下混凝土澆筑之前，先將混凝土用一個(gè)大的漏斗填滿(mǎn)，再迅速下料，利用混凝土的下落重力作用于樁的底部，從而降低樁的沉渣厚度。

鉆孔深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，立即進(jìn)行鉆孔的移位和終孔驗(yàn)收；從清孔到澆筑混凝土，時(shí)間為1.5～3h，通常為4h，如果不能，就必須再次清理。

5 溶洞地區(qū)高速公路橋梁工程樁基施工問(wèn)題處理

在溶洞樁基礎(chǔ)施工中，滲漏是工程中的一個(gè)重要問(wèn)題，因?yàn)槿芏粗械牧芽p、空洞、溝壑等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在施工的時(shí)候，溶洞內(nèi)不能注滿(mǎn)，在注漿的過(guò)程中，泥漿會(huì)大量的流失，從而導(dǎo)致滲漏，嚴(yán)重的話(huà)，孔內(nèi)的液體高度會(huì)迅速下降，導(dǎo)致孔內(nèi)外的壓力相差較大，從而導(dǎo)致孔洞坍塌。

塌孔多是因?yàn)闈B漏，也有可能是因?yàn)槭┕ぶ械牟僮魇д`，如在提起鉆頭、放下鋼筋籠時(shí)碰到了洞壁，或是在護(hù)筒周?chē)帕诉^(guò)多的重物。塌孔有兩類(lèi)，一種是孔內(nèi)塌孔，另一種是孔口塌孔。由于塌孔問(wèn)題的影響比較大，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致樁身失效。

處理方法：在喀斯特地區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)工程時(shí)，應(yīng)注意做好前期的保護(hù)，并做好后期的補(bǔ)救。在施工過(guò)程中，應(yīng)備足片石、黏土和水，以防發(fā)生滲漏。為避免鉆機(jī)在施工中發(fā)生塌孔，在施工前要在鉆機(jī)的底板上加一塊鋼板，以增加其承載面積，避免因地層坍塌造成的破壞，從而保障施工人員的生命安全。

6 結(jié)語(yǔ)

溶巖地區(qū)由于地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)于橋梁樁基施工來(lái)說(shuō)是一個(gè)較大的難題。結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)該橋梁樁基存在的溶洞情況，提出了溶洞下樁基施工中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題，同時(shí)提出可采取的樁基施工處理方案。施工人員應(yīng)該保證在正常施工的同時(shí)，防止安全事故的發(fā)生，順利地完成施工。