摘　要:針對復雜巖溶地區橋梁鉆孔樁基礎施工中因地質因素復雜所帶來的施工困難,總結以往施工經驗的同時，結合汝郴高速赤石特大橋鉆孔樁的施工，指出了可能出現施工故障的巖溶地質特性，并提出了相應的施工處理方法和施工注意事項。

　　關鍵詞:巖溶地層，鉆孔樁基礎，施工方案，常見施工故障，預防處理措施

　　Drill ing pole constructing technique and

　　disposal measure of preventing trouble in karst district

　　LI Jing-wei

　　Abstract : Aiming at the constructing difficulty caused by complicated geological element in bridge drilling pole foundation construction of karst district . Combined with the large bridge at Chi-shi in RU Chen expressway , it points out karst geological characteristic of possibly appearing constructing trouble and puts forward relevant constructing disposal method and constructing announcements.

　　Key words : karst stratum , drilling pole foundation , constructing scheme , common constructing trouble , preventing disposal measure

　　1  工程概況

　　1.1  設計概況

　　赤石特大橋位于宜章縣赤石鎮下歐村漁溪村之間的河流階地及河漫灘上,主墩區位于河流及沖擊區，主跨為165m+3×380m+165m四塔斜拉橋，為目前世界第一高墩多塔斜拉大橋。全橋共四個主墩，其中5#墩基礎采用擴大嵌巖基礎，6、7號墩基礎采用2.8m及部分3.1m鉆孔樁，樁底位于完整基巖上。

　　1.2  地質條件

　　據地質勘探報告表明橋址地質情況十分復雜，土層分為：種植土、粘土、卵石、漂石、塊石、泥灰巖、灰巖、碳質灰巖、鈣質灰巖、鈣質頁巖、及斷層角礫巖，巖溶十分發育。

　　2  施工特點與技術難點

　　2.1  施工特點及技術難點

　　2.1.1  地質復雜

　　巖溶十分發育，巖溶發育形態以溶蝕、裂隙、溶溝、溶槽為主，溶洞次之；巖溶填充物松散，或無填充，且在雨季地下水位反復變化，易塌孔、跨孔、偏孔,造成成孔困難。

　　2.1.2  鉆孔深度深，孔徑大

　　鉆孔深度從護筒頂面起算最深達102m；孔徑2.8m及部分3.1m鉆孔樁。沖擊鉆鉆孔深度達到80m左右時，正循環清孔清不出鉆渣，進尺異常緩慢。進尺異常緩慢易導致鋼絲繩磨損和疲勞破斷而掉鉆。掉鉆后長時間停鉆易引起塌孔。終孔后清孔周期長，易引起孔壁泥皮變厚，影響樁周摩擦力。變厚的泥皮在鋼筋籠下放過程中也容易被刮下掉至孔底引起孔底沉渣超標。

　　2.2  關鍵技術問題

　　針對本橋主塔鉆孔樁的施工特點和技術難點，施工技術重點研究以下四個方面：

　　2.2.1  如何確保鉆孔樁在具有多層巖溶地區的地質條件下不塌孔而順利成孔。

　　2.2.2如何確保成孔的垂直度（不彎孔、斜孔，避免探頭石）和順直度（不擴孔和縮孔）。如何避免因彎孔、斜孔和探頭石而引起卡鉆、掉鉆等事故。

　　2.2.3  如何提高沖擊鉆循環清孔的出渣效果。

　　2.2.4  如何確保拔球成功，在規定時間內順利的完成混凝土灌注

　　3  鉆孔施工

　　在鉆孔樁施工中鉆機是最主要的設備，鉆機的選擇對工期目標及成孔質量有著直接的關系，考慮到回旋鉆機在穿越卵礫石層、大傾角巖面、裂隙、溶洞、石芽，十分困難；且一旦出現漏漿，塌孔鉆機拆除緩慢，極易埋鉆及卡鉆。在地質條件好巖層較平的情況下可以使用。而采用沖擊鉆成孔具有設備簡單、操作方便、動力消耗小、維修方便等特點，一旦出現塌孔或漏漿，可快速的將鉆頭提出，方便回填黃土及片石，針對本橋址巖石傾角發育，溶洞多易塌孔漏漿的特點，施工中全部采用正循環沖擊鉆成孔、氣舉反循環清孔的施工方案。

　　3.1  護筒埋設及開孔

　　3.1.1開孔鋼護筒埋設采用栽樁法，護筒直徑大于鉆孔樁設計樁徑40cm。測量放樣后，機械開挖，人工修整基槽，開挖到設計深度(視首節鋼護筒長度定)后，用吊機或鉆機吊鋼護筒入槽，施工時護筒頂面高出地面或島面為0.3～0.5m，并高出水面一般1.0m�；�坑挖好后恢復樁中心點，調整鋼護筒中心與垂直度，其中心偏差小于2.0cm, 護筒垂直度均控制在5‰以內。鋼護筒定位后，在護筒四周分層回填粘土，分層厚度不大于50cm并每層夯實。

　　3.1.2開孔前向孔內注水，并投放黃色優質粘土開孔造漿。開鉆前期即鋼護筒底及以下3.0m內，可在粘土中添加適量粒徑不大于15cm的片石，用0.5～1.0m的低沖程反復沖砸，使泥膏、片石擠入孔壁形成護壁。

　　3.2  卵石土層鉆進

　　3.2.1在卵石土層內正常鉆進時，沖程控制在2～4m，必要時可向孔內投入黃色優質粘土混合塊石進行回填沖鉆，確�？妆诜�定。覆蓋層鉆進時底層軟弱交替出現進尺較快鉆頭容易出現偏位，應每班檢查鉆頭偏位情況，及時糾偏；另外覆蓋層鉆進時進尺較快，出渣量大，泥漿比重較大，應及時掏渣調漿，泥漿比重過大時鉆頭難以轉動，容易形成梅花鉆，比重過小時返渣速度緩慢;塌孔回填成孔沖程控制在1m~1.5m之間，沙卵石底層沖程控制在2~3m，且應根據不同底層選擇不同的泥漿比重。一般來說：卵石層泥漿密度控制在1.3~1.5之間，風化巖泥漿密度控制在1.2~1.4之間，回填層泥漿密度控制在1.3~1.5之間。

　　3.3  基巖鉆進內護筒施工

　　3.3.1進入基巖面時，要控制小沖程并要求回填反復沖鉆，防止斜面基巖而導致斜孔或鉆頭擺動導致局部塌孔，必要時可投入片石或澆注砼進行沖擊，進入基巖后可采用大沖程鉆進。在此過程中仍然要每班檢查鉆頭偏位情況。

　　3.3.2每個孔位均應繪制地質剖面圖，掛在鉆機上，以便根據鉆孔地質資料，結合鉆孔進尺情況對不良地質進行預警，組織機械設備及勞動力、備用原材，在將進入巖溶、溶溝(縫)頂2.0m時，需改用1～1.5m的小沖程進行鉆進。

　　3.3.3鉆孔作業應分班連續進行，選擇責任心較強技術熟練的人員作為機長，做好幫帶工作，如實填寫鉆孔施工記錄，應勤檢查鉆機、鉆頭、鋼絲繩等，使其處于良好的工作狀態。勤測量泥漿指標，發理問題及時處理。

　　3.3.4鉆進過程中技術人員要隨時結合鉆孔快報做好不良地質預警工作，對黏土片石混凝土土原材備料做好檢查工作，日常檢查工作包含：孔中心偏位檢查、鉆頭直徑檢查、鋼絲繩檢查、泥漿指標檢查、取樣及鉆孔記錄檢查、臨邊防護檢查。

　　3.3.5根據鉆孔樁施工記錄對照地質勘測資料，在鉆孔深度距離溶洞2m時采用50t履帶吊及BIJF160型振拔錘下內護筒，防止鉆孔至溶洞時由于漏漿造成塌孔。內護筒直徑大于設計樁徑20cm，內護筒底部座落于基巖上，內護筒頂部焊接懸掛到外護筒（開孔護筒）上。內護筒長度根據溶洞距離地面的高度確定。內護筒長度L = h -2m( h 為地質補勘確定的溶洞距外護筒頂口高度)。

　　3.4 　巖溶地層鉆孔施工

　　3.4.1 小規模及充填溶洞的處理

　　1) 拋填土石。當遇有小規模及充填半充填溶洞或巖溶溝槽時,一般采用拋填片石和黏土的方法處理。拋填以土石混合物為主,宜先將片石和黏土以7∶3 的比例(重量比) 混合,然后使用機械投入內,利用土石混合物將溶洞填充,使土石頂面高出溶洞頂板一定高度(根據不同的情況確定,一般為2 m～6 m) 后,重新沖擊成孔。拋入的土石混合物中,可適當摻入部分碎石,也可適量摻入部分水泥,可以達到更好的造孔效果。2) 灌注水下混凝土填充。當遇有發育較深的溶、溶槽時,往往由于溝槽寬度不足而使土石分離,片石在溝槽頂面,而黏土及泥漿隨水流帶走或因鉆頭沖擊而沿溝槽流失,無法鉆進施工。此時應采用灌注水下混凝土的方法將巖溶溝槽進行填充,阻斷因巖溶溝槽而引起的樁孔內外水流交換。

　　3.4.2 規模較大的無填充溶洞的處理

　　當溶洞規模較大且為無填充空洞,采用拋填土石或灌注混凝土較為困難,此時應采用內護筒穿過溶洞的施工方案,如圖1 所示。

　　施工要點包括以下方面:

　　1) 鋼護筒選擇。內護筒長度L = h + 3 m( h 為地質補勘確定的溶洞高度) ,內徑應大于樁徑10 cm。

　　2) 內護筒沉放。當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘,在頂部厚度范圍上下慢放輕提,若沖錘不明顯受阻,則說明頂部已成孔且圓滑垂直,此時用鋼絲繩活扣綁住內護筒,用吊機(或樁機自身) 把內護筒放入外護筒內至孔底。3) 內、外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理,步驟如下:a. 在內護筒底部及頂部1. 0 m 范圍內回填砂、碎石,中部回填中砂。b. 用高壓噴射注漿法(旋噴法) 對回填體進行注漿處理,注漿后內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結,固結強度要求達到30 MPa ,其抗滲系數可達10 - 7 m/ s ,注漿處理后即可重新沖孔。

　　3.5終孔、鋼筋籠施工及二次清孔

　　3.5.1終孔開始調整泥漿的性能，采用泥漿分離器降低含砂率，并投適量的CMC提高泥漿的粘度和膠體率，將比重調至1.12以下，含砂率降到1%以下。

　　3.5.2主墩鋼筋籠重量為28～45t，采用長線臺座法制作，分節運至現場，再在孔位逐節安裝。二次清孔均采用氣舉反循環法。為減小清孔后混凝土灌注前的間隔時間，減少混凝土灌注前孔底的沉渣，保證孔底質量，單獨采用一套直徑為φ220mm吸泥管進行清孔。清孔完成后分長節（每節12m）拆除吸泥管，拆除第一節后即可開始混凝土灌注。

　　4 　常見施工故障的預防處理措施

　　4.1 漏漿坍孔

　　4.1.1鉆孔時,應密切注意護筒內泥漿面的變化,一旦泥漿面下降漏漿,應立即提出鉆頭,向孔內補充泥漿或注水,保持樁孔內水頭壓力;2) 保持樁孔內水壓力后,向樁孔內拋填黏土和片石混合物,經小沖程反復沖砸后,形成新的造孔壁;3) 當鋼護筒底部漏漿后,可繼續下沉鋼護筒,并用黏土封閉護筒周圍縫隙,防止地表水繼續滲入,然后向孔內填擲黏土塊和碎石(填筑高度以高出鋼護筒底1 m 為宜) ,再用小沖程反復沖砸,達到加固鋼護筒底部孔壁與堵漏的目的;4) 若不能保持水壓力,表明空溶洞較大或其他溶洞連通,此時應先停止鉆孔,然后采用加大拋填量或灌注混凝土等措施進行封堵。

　　4.2 卡鉆脫錘

　　在巖溶發育段施工時要采用小沖程沖擊鉆進以減少或消除“探頭石”,沖遇溶洞底板或基巖面時采用小沖程慢速沖擊鉆進,并向孔內拋入片石等材料以減少錘頭歪斜量,防止鉆孔傾斜;還要保證泥漿質量,保證護孔壁穩定,防止孔壁石塊掉入內孔。

　　4.3 埋鉆

　　4.3.1發現漏漿應及時提起鉆頭,向孔內補水注漿,保持水壓力,采取相應措施,堵住漏漿。

　　4.3.2穿越溶洞時應改用小沖程鉆進,防止擊垮溶洞頂板,并準備好拖拉設施,系好滑車鋼絲繩,做好鉆機撤離準備。

　　4.4 漏混凝土

　　4.4.1對高度比較小的溶洞,在按照上述方法形成孔壁封閉環后,再次拋入黏土和片石混合物,并超過溶洞頂板底面一定的高度,重新成孔以增加孔壁的厚度和強度;2) 對高度大且無充填物的空溶洞,應采用鋼護筒跟進,并把不小于設計樁徑的鋼護筒跟進至溶洞底,在確保鋼護筒與溶洞的下層堅質圍巖密接后,繼續鉆孔至設計標高。

　　4.5 偏孔

　　因巖面傾斜、呈現臺階或基巖溶蝕程度不均,極易造成偏孔。因此,鉆進由土層進入基巖或鉆至溶洞底板時,需調整鉆機沖程,改用小沖程鉆進,并拋填土石混合物或灌注水下混凝土,人為創造水平基巖界面,方便成孔。

　　5 　結語

　　該橋主墩鉆孔樁施工具有直徑大、超長、地質復雜等特點，針對這些特點，合理制定方案，過程中加強監控、采集數據、綜合分析，總結出一套關鍵技術成果，主要有以下幾點：1) 巖溶地區鉆孔樁基施工,由于地質情況復雜,施工難度較大,技術含量高,施工前需逐樁進行地質勘察,施工中要做好施工記錄并繪制地質剖面圖,它是制定施工方案、指導施工的關鍵步驟。2) 巖溶拋填土石、水下混凝土和沉入鋼護筒,是巖溶地區鉆孔樁施工經濟、有效的方法。采用該方法處理的樁基施工均保證了工程的安全、質量和工期,并取得較好的經濟效益。3) 巖__________溶地區鉆孔樁施工故障較多,通過預防及處理措施的實施,可有效控制施工故障的發生頻次、防止損失擴大、加快施工進度，是保證巖溶地區樁基順利施工的有效手段。

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