浅谈岩溶地区钻孔桩施工.doc

1、浅谈岩溶地区钻孔桩施工摘要随着铁路建设科学技术的飞速发展，大型桥梁越来越多，地基处理中钻孔桩的应用越来越广。而我国各地广泛分布着岩溶地貌，其地质及水文地质构造极为复杂，在这些地区进行桥梁建设，往往需要在岩溶地层中成孔。本文以沪昆铁路客运专线长冲口大桥钻孔桩施工为实例，简单介绍了岩溶发育钻孔桩成孔方法及成孔过程中常遇问题的处理措施，为类似工程提供了参考依据。 关键词岩溶 钻孔桩 处理措施 中图分类号:P634.2 文献标识码：A 1 工程概况 沪昆铁路客运专线长冲口大桥位于湖南省溆浦县，全长 226m，桥跨布置为 1-24m+6-32m 双线简支梁，全桥采用钻孔桩基础，钻孔桩 120 根，直径分

2、别为 1.0m 及 1.25m，桩长 7m56m，其中 40m 以上桩 15 根。桥址区地表覆人工堆积杂土、冲洪积粉质粘土、细圆砾土，下伏奥陶系下统印渚埠组碳质页岩、硅质板岩、钙质板岩、板岩；寒武系上统琅琳冲组板岩、砾质板岩、炭质板岩、石灰岩、断层靡棱岩。石灰岩地层岩溶发育，为串珠状溶洞，岩溶强烈发育。岩溶处理是本工程施工的重点和难点之一，也是影响本工程施工工期的关键。 2 成孔方法的选择 该桥地区属典型岩溶地质，采用冲击钻机钻孔。这是因为采用冲击钻机具有设备简单，操作方便，动力消耗小，机械故障少等特点，充分发挥其破岩能力强和挤土造壁的优点，岩溶地层施工可通过回填片石、粘土、水泥等有效地处理岩

3、面倾角大，溶洞和裂隙等问题，通过砸实挤密解决漏浆问题，更能有效防止塌孔；但冲击钻机同样存在不足：桩锤冲穿溶洞顶板或土洞填充物被置换后产生漏浆引起孔壁塌方(俗称溶洞塌方)，容易出现卡锤、掉锤、埋锤等现象；砼扩散量大，这是因为溶洞无填充或半填充时，水下砼将填补空洞，或者当填充物为淤泥质土时，淤泥被砼所置换，使得桩在溶洞段扩散系数大大超过 12 甚者达 56。因此，在施工过程中要充分发挥冲孔成桩的优点，采取措施避免塌方、卡锤、埋锤等事件的发生。 3 岩溶地区钻孔桩施工顺序 先外围后中间，先短桩后长桩，小、少溶洞桩先施工，大、多溶洞桩后施工，桩位之间交叉施工，层层包围，隔开和封闭的原则，这样的顺序可以

4、不断的封堵岩溶孔洞和通道，形成帷幕，使得困难桩越来越好施工。 4 岩溶地层成孔措施 4.1 施工准备 钻孔前列出每个孔位的地质柱状图，包括溶洞的位置、大小、填充情况、顶板厚度、是否存在易坍孔地层等，必要时补充进行地质钻探，为每根桩制定出相应的溶洞处理方案、钻孔方法。 其次要准备相应的必要物资设备。如：钻孔前在场地内准备足够的片石、袋装水泥及做成泥砖的粘土；设置 2 个大容量(100m3)泥浆池，同时配备至少 4 台 D220 型泥浆泵，保证桩孔出现漏浆时及时补浆；机械设备准备充分，保证遇溶洞时回填及起重吊装需要。 4.2 小溶洞及全填充溶洞施工 体积较小的溶洞。若洞内有填充物且裂隙不发育，钻至

5、溶洞顶板 1m时，钻机采用小冲程(50cm100cm)冲孔，缓慢将溶洞击穿。同时在击穿溶洞之前，安排专人密切观察孔内泥浆面的变化，如水头无太大变化，可加大泥浆比重(1.3 以上)，按正常成孔方法施工。水头突然下降，应马上提锤、补泥浆，采用片石加粘土（按 1：1 体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，反复冲击挤压密实，形成泥石护壁。孔内浆液不再漏失，可转入正常施工。 4.3 较大的溶洞或半填充溶洞施工 施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等，若遇发育明显、有裂隙穿过的空洞时，应将钢护筒埋至风化岩层，以防止覆盖土层的坍塌。如果溶洞内无填充物，在护筒内回填砼堵漏，待砼达到一定强度后再

6、用冲击钻冲孔，穿过溶洞后，按正常工艺施工。 4.4 埋藏较深、地下水丰富的发育溶洞 钻孔中遇到这种溶洞可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。若洞内无填充物或填充物不满时，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆固结。5 常见问题的处理措施 5.1 钻机沉陷 岩溶地区的钻孔桩在钻孔过程中，由于出现较大的溶洞或溶洞埋设过欠，会造成孔位的地面突然下沉，造成钻机沉陷而导致安全事故发生。措施：为了保证岩溶桩在钻孔过程中钻机的施工安全，在钻机就位前应根据地质情况，如桩下有浅埋溶洞，提前进行预注浆封堵加固溶洞，有较大溶洞应采取措施加固钻机底座，一般采用 3

7、6 根型钢作横担梁，横担在钻机底座下，并与钻机焊接成整体，加强钻机的稳固性。在钻孔的过程中要不断观察地面及钻机的变化情况，如有突变或异常情况要立即停止钻进，采取加固措施。 5.2 斜岩偏孔 在岩溶发育地区，由于溶洞出现，孔内岩性的风化程度不同，造成软硬不均，经常会出现斜岩面情况而造成偏孔、斜孔。 措施：斜岩偏孔的处理措施主要是通过向孔内填入坚硬片石及粘土混合物至斜岩面顶以上 1m，然后钻进冲孔，必须注意片石要有足够的强度，这样才能有效地均衡岩石的强度，破碎斜岩。如一次不能将斜孔修正，则要重复上述工序，直至将孔位修正到位。对特别艰难的斜岩则可灌入砼封底至斜岩面以 0.5m1.0m，等强 47 天

8、后重新钻孔，这样处理一般能修正孔位，但处理周期长，成本较高。 5.3 埋锤、卡锤、掉锤 如上覆土层普遍分布有砾砂层，下伏基岩岩溶洞隙强烈发育。砾砂层受冲击振动影响，易产生塌孔，导致埋锤事故；在遇到探头石、落石、岩溶层的溶沟、溶槽或击穿溶洞顶板时，极易发生卡锤，卡锤事故发生的主要原因是击穿溶洞顶板过猛，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡锤。另外，冲击锤的钢丝绳陈旧、连接处松弛，转向环、转向套等焊接处断裂，造成冲击锤掉入桩孔内。 措施：埋锤、卡锤、掉锤后，应仔细分析原因，不可妄动，以免造成越卡越紧或，以避免发生塌孔埋没冲击锤事故。当钻头可活动时，可上下提动钻头，并使钻头转动一个角度

9、，反复尝试，有可能提出，或用吊车配合钻机，同时或交替提动，有时能将锤头提出。用小冲锤(以圆钢或钢轨焊接)在桩孔一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头。必要时采取水下爆破提锥法，将防水炸药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锤，再用吊车配合钻机同时提拉，一般能提出。如果以上方式都不能取出冲锤，可请专业潜水员水下作业取出冲锤。 5.4 塌孔 由于桩孔中存在较大溶洞、裂隙，而且可能贯通，击穿溶洞时补浆不及时，造成泥浆护壁失效而塌孔。 措施：提前了解溶洞位置，在冲孔至离溶洞顶板大概 1m 时，加大泥浆比重，选用小冲程慢慢进尺击穿溶洞，同时根据估算溶洞大小储备

10、足够多泥浆，孔内水头一旦下降时，立即将钻锤提上来补充泥浆，保持孔内水头高度，同时加粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁，防止塌孔扩大。若塌孔扩大，导致地表塌陷时，应立即拆除护筒并回填桩孔，重新钻孔。对地质更复杂的情况下，还可采用护筒跟进缩短工序时间，一般串珠状溶洞可以采用，护筒跟进长度可根据地质的具体情况而确定，不一定要跟进至孔底，这样既可加快速度，又可降低成本。 5.5 断桩 存在较大溶洞的桩基在灌注时，由于溶洞的壁薄或冲孔时溶洞没有封堵完全只是止住泥浆不漏，而在灌注砼的过程中，压力过大，冲破溶洞导致砼面下降而造成断桩。 措施：冲孔的过程中一定要根据实际地质情况，通过反复的投填片石粘土混合物

11、，反复冲打将溶洞封堵完全；灌注过程中加大导管埋深，我们一般控制导管埋入深度不小于 6 米，在砼面高程超过较大溶洞后，更要勤于测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断。防止突然混凝土面下降导管悬空造成断桩；对漏浆严重或多次漏浆的桩基，应在灌注时应加大混凝土灌注高度，一般考虑要超过设计高程 2.5m，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成短桩。6 结语 目前，长冲口大桥的钻孔桩已全部施工完毕，成桩质量较好。笔者通过在施工过程中的摸索，总结出了一套比较有效的方法，可为类似结构施工积累经验并提供借鉴。 参考文献： 1 铁建设2010241 号 高速铁路桥涵工程施工技术指南 2 城市建设理论研究 2012 年第 1 期 岩溶地区桥梁钻孔桩基础施工方案及质量控制 3 张忠亭等.钻孔灌注桩设计与施工.中国建筑工业出版社.2007.2.