强岩溶地段深孔桩施工控制技术

新建洛湛铁路永州~洪塘段永明河特大桥全长763.62延米，设计为23跨32米等跨后张预应力单线桥梁，该桥地质条件复杂，设计桩基为钻孔桩基础，全桥24个墩台共96根桩基，设计为1250mm钻孔桩，桩长14m-61m，均要求嵌入完整基岩，桩基表层为硬塑状黄褐色粉质粘土，层厚1-2m:下层为黄褐色、饱和、稍密呈浑圆状卵石土层，厚3-5m，下伏灰岩为灰色、细晶结构、有溶蚀且岩芯强度高，所有灰岩层岩溶发育，大部分呈串珠状布。

2强岩溶地段深孔桩施工方案

该桥桩基施工难点是如何防止遇溶洞时泥浆突然流失而造成的塌孔，如何堵住泥浆渗漏、流失，如何解决硬质斜岩中的偏孔以及如何保证冲孔进尺及消除孔底沉渣。针对不同地层及溶洞形态、大小、岩层走向，深孔桩施工最后采取钢护筒穿过卵石层入岩、内护筒空过串珠状溶洞、冲击成孔后水下切割内护筒的方法与抛填片石、黄泥、水泥相结合的方法。在钻进过程中边插护筒边钻进，冲击锤及护筒直径要据设计给出的地勘柱状图进行确定，原则上护筒直径要比冲击锤直径大至少10cm，避免冲击锤砸到护筒上。上层大直径护筒插到入岩面或下层溶洞底板50cm处，等冲击钻孔至接近已下护筒底时再插下层相对小直径护筒至下层溶洞底板50cm，如此循环直至穿过最下层溶洞。相对而言，下钢护筒的成本比抛填片石、黄泥的成本高的多，为降低费用，施工发现，高度在1.5m以内无贯通的单个小溶洞采取抛填片石、黄泥的方法钻进后形成泥浆护墙不易塌孔，因此小溶洞采取抛填片石、黄泥的方法通过。另外，采取下多层护筒冲击成孔后，为节约成本，主潜水员下水自下而上切割内护筒，但内外护筒间要保证1m的搭接长度，切割下的护筒做为周转护筒使压。

3强岩溶地段深孔桩施工方法

(1)钻机选型及配套机械设备、材料。考虑到本桥桥址处地层构造，若用顺旋钻穿越卵石层、斜层、溶洞及裂隙发育的高强度石灰岩层时较为困难，易出现漏浆、坍孔等现象，回旋钻机移位将十分缓慢，有可能会造成埋钻，最后选用操作方便、动力消耗小、机械故障少的冲击钻。为提高钻机工效，在遇到溶洞、斜岩时尚需备装载机、卷板机、电焊机、地质钻机、打桩机、炮车、水下电弧焊机等机械设备以及片石、粘土、水泥、钢板、耐磨块、不同直径的冲击锤等物资做为配套机械设备、物资。(2)主要施工方法。①钢护卷制、焊接。钢护筒采用卷板机现场卷制，卷筒直径 600、 500、 400三种规格，钢板厚度8mm，先卷筒再人工焊接，施焊时要保证焊接质量，为保证护筒刚度，两卷焊接后再在外周施焊高度30cm的加劲箍，开孔护筒采用厚10mm的钢板郑制，并做刃脚。②钢护筒插打、接长。准确测量放样，先由人工将开孔护筒进行定位，最好埋入地面以下1m，并安装钢护筒导向架，之后用震动打桩将开孔护筒插打至入岩50mm。再冲击钻机就位后钻进，钻至接近已打护筒底部以上50cm时，据设计地勘柱状图进行分析，需要时再对已插护筒进行接长或直接插打内护筒，接长时采用对焊后再套套箍加劲接长。如此循环，直至护筒穿过最下层溶洞底板50cm。③冲孔、钻进。冲孔钻进时要保证孔内水位、泥浆比重要求在1.2~1.4，在卵石土层、斜岩地层中以低冲程通过，遇见溶缝汛浆时要及时补充泥浆，泥浆粘性要高，必要时在孔中填黄土、水泥制备泥浆，另外在泥浆中加入稻草堵缝。④水下切割内护筒。成孔后由潜水员自下向上、依次切割内护筒，内外护筒间搭接至少1m，为保证安全，潜水员下孔前要进行反循环清孔，降低泥浆比重，水下切割护筒作业要严格按相关专业规程进行操作，避免潜水员溺水或触电现象的发生，同时地面要有专业人员进行指挥、配合，并与潜水员保持通讯畅通。另外，地面要备好切割后内护筒的起吊设备，在潜水员作业前挂好吊钩，并听从地面配合切割专业人员的指挥。⑤清孔、检孔。水下切割的内护筒起吊后，立即进行清孔，经检测泥浆比重小于1.1时清孔可结束。另外，最内层的钢护筒直径也大于桩径，只要在插打护筒时保证竖直度，可不另外用检孔器进行检孔。⑥下钢筋笼。将预制好的钢筋笼吊装入孔，当桩较长时需在孔口将分段预制的钢筋笼对接，预制时注意预留同一截面的钢筋接关面积不超过50﹪，并且接头间的距离不小于1m，为保证受力钢筋轴线，采用双面帮条焊或闪光对焊，主盘焊接后按要求将对接部位的箍筋进行施焊就位，不可遗漏。钢筋笼就位后要进行准确定位、固定。⑦下导管。导管下水前要进行气密性实验、接头拉拔试验，要按孔深进行导管配置，首节导管长度宜超过4m，其它为标准节、调整节，一般将导管下到桩尖位置处再提起40cm左右将导管固定在灌注平台上。⑧二次清孔。下导管后立即测量孔底沉淀层厚度以及泥浆比重，不符合要求时进行二次清孔，二次清孔采用泥浆泵反循环抽碴方式进行清孔，当沉淀层厚度小于10cm、且孔内泥浆比重小于1.1时清孔结束。⑨灌注水下砼。按水下砼灌注流程进行砼灌注，灌注过程要连续，砼坍落度控制在18~22cm，导管埋置深度原则上控制在2~4m范围内，但对于仅用抛填片石、黄土进行溶洞处理的桩体灌注导管埋深要适当加大，适当的加大导管埋置深度对避免意外断桩是很有作用的。⑩成桩检查。成桩后至少7天对桩体均匀性、边续性进行检测，当桩长大于50m需在桩体内埋设卢测管，按声测法进行检测，本桥96根桩，经第二方检测均为1类桩。(3)常风问题处理。①塌孔。保持孔内泥浆纪重大于1.2，并保持孔内水头，若塌孔严重，采取插打护筒并回填粘土、片石和适量水泥，重新钻进，对易塌地段采取1m以内低冲高频进行钻进，对确定下钢护筒的，当实际钻进深度超过护筒刃脚3m要及时跟进。②漏浆。漏浆不严重时采取及时补浆措施，漏浆严重时可采取将粘土与片石按1：1~1：3的比例进行抛填，填深在2~3m后重新冲进，或抛填粘土、小块片石及整袋水泥另加稻草，土石比例1：1、水泥5袋和适量稻草，深度1m以内后重新开砸。③斜岩、偏孔。对石质为次坚石以下，石质呈粗品结构、地勘取芯为短柱的斜岩，采取回填强度高的片石，宜抛填花岗石、石英砂岩或呈细品结构的石灰岩，同时加入粘土，填高要高于偏孔始点1m，然后使用冲击钻机低冲程高频率反复冲砸，达到砸平倾斜岩面和纠偏的目的;对石质为坚石，呈细品结构、地勘取芯以长柱为主的斜岩，采取锤底施耐磨块，同时用孔内、孔外松动爆破进行处理。④埋钻、卡钻、掉钻。埋钻因塌孔而引起，采取小直径钻头冲击被埋钻头上的土层后，冂潜水员下水拴好钢丝绳，之后将钻头拉出。卡钻因钻头在冲击溶洞顶板时冲程过大掉入溶洞或因钻头卡在侧壁、底板溶槽内而引起，采取爆破的方法，将钻头周围的岩层松动，再提起钻头。掉钻因埋钻或卡钻在提钻头时用力过猛，钢丝绳破断或正常钻进时钢丝绳磨损严重未及更换而引起，需采取上述两种相结合的方法进行处理。⑤溶洞。遇到溶洞，无论是漏浆均应向孔内抛填片石、粘土，然后用小冲程冲击，使其挤入裂隙、溶洞内，需反复操作，多次将泥浆混合物挤入溶洞通道达到固壁效果，对于空洞或有半充填物的溶洞，在击穿洞顶之前，将片石、粘土、水泥土按适当的比例提前抛入，增大孔内泥浆比重并增加孔底沉淀物，防止突然间的泥浆流失而塌孔，在击穿溶洞水头降低后继续抛填片石、粘土后冲击直到形成稳定的泥浆护壁墙，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。遇到较大空溶洞或半充填的溶洞，填堵难起作用时，为了防止孔壁坍塌，采取下小一级护筒的方法，根据钻头尺寸和外层护筒内径，选择相应的护筒进行插打，之后换小一级的钻头继续钻进，如此反复，直至孔底。

4结语

本桥基岩溶发育严重、岩层倾斜角度大、岩石坚硬等复杂地质情况于一体，在旋工过程中塌孔，偏孔、埋钻时有发生的情况下，该特大桥能在不到一年的时间内主体工程能全部交工，与及时调整施工工艺、总结、对比常见问题的处理方法并能有效运用是分不开的，另外，设计提供的地勘柱状图较为准确，为预测与规避溶洞塌孔采取的方法起到了十分重要的作用。

参考文献：

[1]王绍博,张亮. 桥梁钻孔灌注桩施工质量问题分析与对策[J]. 路基工程, 2008,(03).

[2]杜永昌,王武现. 岩溶地区冲击成孔的关键施工技术[J]. 铁道标准设计, 2000,(11).

作者简介：李冬生(1964--)，男，汉族，本科，工程师，主要从事高速铁路建设及管理工作。