不良地質(zhì)條件下橋梁鉆孔樁施工技術探討

【摘要】在進行橋梁樁基礎施工過程中，經(jīng)常遇到不良的地質(zhì)問題，如溶洞、溶孔、裂縫等情況，本文結(jié)合具體工程實踐，對溶巖地區(qū)進行鉆孔樁施工過程中遇到問題及處理措施作一探討。

【關鍵詞】溶巖 鉆孔樁 問題 處理措施

一、概述

目前，在巖溶地區(qū)進行橋梁建設工程已是普遍的現(xiàn)象。由于溶洞隱藏在地下巖層中，難以準確預測其大小、位置及形狀，且其上覆蓋層地質(zhì)情況直接影響到樁孔是否因溶洞漏漿而引起塌孔。因此，現(xiàn)場施工人員應根據(jù)地質(zhì)勘測資料，在施工過程中密切注意鉆進過程，認真做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題，應根據(jù)不同的情況斷明原因，采取相應的措施進行處理，以保證鉆孔質(zhì)量。

二、工程概況：

廣東省內(nèi)某橋梁工程，工程主橋主墩基礎采用φ230cm鉆孔灌注樁，每墩設6根樁，按柱樁設計，最深厚樁長70m。主橋邊墩基礎采用φ150cm鉆孔灌注樁，每墩設4根樁，按柱樁設計，樁長約為40m。引橋基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑為φ150cm、φ180cm，每墩設2根樁，按柱樁設計，最深樁長約85m。橋臺基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑為φ120cm，0號臺按摩擦樁設計，設8根樁，24號臺按柱樁設計，設6根樁，最深樁長約62m。樁基均采用C30砼。另外，人行梯道設φ100cm摩擦樁4座（4*4）共16根。全橋共計樁基88根。根據(jù)地質(zhì)勘測資料，有近八成的樁在樁基中心處出現(xiàn)溶洞。

三、地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)勘察報告資料，樁基地層由上而下為耕植土、填筑土、亞粘土、粘土、粉砂、淤泥、溶洞、全強風化砂頁巖、溶洞、全強風化炭質(zhì)灰?guī)r、溶洞、微風化炭質(zhì)灰?guī)r。

四、施工前的準備

1、人員組織

（1）針對該樁基工程出現(xiàn)大量溶洞的情況，項目部成立了溶洞應急處理小組，專門編制了應急預案，首先從人員組織和機械設備方面加以落實，安排施工管理人員24小時在現(xiàn)場輪流值班，全面加強施工過程控制，一旦遇到問題及時進行協(xié)調(diào)和技術處理，并且將處理結(jié)果及時上報。

（2）組織技術人員對水文、地質(zhì)勘探資料進行認真的研讀、分析，綜合各方面的意見，制定施工方案和安全技術保障措施。

（3）項目部總工程師根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)理和業(yè)主批準的施工方案，對現(xiàn)場施工管理和技術人員，以及作業(yè)隊長與實際操作者，進行嚴密與細致的安全技術交底，交底要求詳細掌握溶洞出現(xiàn)的分布部位，把每個樁孔的地質(zhì)柱狀圖和施工方法單獨列出，幫助施工管理人員溶洞的位置和大小規(guī)模作出基本的判斷，并且對施工過程中可能出現(xiàn)的情況，提前作出處理方法和意見。

2、材料、設備配備

（1）備足成孔用水、粘土、片石、碎石等必備材料，確保溶洞鉆穿時迅速補水、補漿，預防坍孔，并及時拋填粘土、片石，以恢復正常鉆孔作業(yè)。

（2）預先做好少量的鋼護筒，現(xiàn)場配備裝載機、吊車、手推車等設備。

五、施工過程控制

本工程采用沖擊樁機成孔工藝進行施工，樁機支撐點遠離樁位，支點距離應根據(jù)可能造成坍塌范圍進行估算，嚴禁將鉆機直接支撐在孔口，同時鉆機應用“八”字纜風繩拴拉。鉆機安裝就位后，底座和頂端應平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移或沉陷。

1、當鉆至溶洞頂1m左右時，首先準備足夠的小片石或粗雜石（直徑10～20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15～20cm），對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1～1.5m范圍內(nèi)變換沖程，逐漸將洞頂擊穿，以防止卡鉆。

2、根據(jù)鉆孔的進尺情況，在擊穿洞頂之前，要有專人觀測護筒內(nèi)泥漿面的變化，一旦泥漿面下降，應迅速補水、補漿。擊穿洞頂后，在溶洞內(nèi)鉆進時，根據(jù)填充物的不同，要采取不同的鉆進方法。當充填物為軟弱粘性土或淤泥時，應向孔內(nèi)投入粘土、片石混合物（比例1：1），沖砸固壁；當為砂層、卵石層時還應提高泥漿的粘度和相對密度。只有當泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才轉(zhuǎn)入正常鉆進。如此反復使鉆孔順利穿過溶洞。

3、樁的套管鋼護筒的內(nèi)徑為大于樁徑150mm，并根據(jù)樁徑的大小分別采用8～12mm厚的鋼板卷制而成。采用的鋼護筒長度為根據(jù)溶洞深度確定，分節(jié)運到現(xiàn)場。鋼護筒的埋設過程為：第一節(jié)由人工埋設，使筒頂高出地面20cm，焊接第二節(jié)后，在護筒頂放置打板（5cm厚鋼板制作），利用鉆機提起鉆頭，將鋼護筒沖擊入土，然后沖孔，孔深達到護筒底后，再焊接第三節(jié)護筒，如此循環(huán)，直至達到需要深度。

護筒埋設好后，護筒中心與設計樁位中心偏差不得超過5cm，斜度不得大于1%。

4、對于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時，為防止泥漿突然流失，造成孔壁坍塌，采取護筒跟進法施工。具體做法為：首先將φ1.5m的鉆頭擴大至φ1.7m，正常鉆進至溶洞上方約1m處，將鉆頭提起，用振動錘將內(nèi)徑1.5m、壁厚6mm的鋼護筒砸至孔底，再將鉆頭直徑改為φ1.5m繼續(xù)沖砸，直至擊穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1～1.5m的沖程將洞內(nèi)沖砸密實，再轉(zhuǎn)入正常鉆進。

遇較大的溶洞時，先在孔口附近準備好足夠的塊石、粘土、水泥。在洞頂打穿時，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿，要迅速填堵，防止塌孔。一般溶洞洞頂擊穿后，樁孔中泥漿會很快下降，此時要用鏟車及時將準備好的塊石、粘土、水泥按適當?shù)谋壤龗伻耄敝量字械哪酀{停止下降，并慢慢上升，此時可用沖錘進行適當擠壓，反復拋塊石、粘土、水泥，直至把樁基兩側(cè)的溶洞都填滿或堵死為止，最后補充滿泥漿再重新成孔，溶洞較大的最好等1～2天后再重新沖孔成樁。

有的大溶洞需要打鋼護筒的樁基，先用樁機錘成孔至溶洞頂，并采用高密度護壁泥漿，然后移開樁機，采用60kW以上的振動錘和25t以上的吊機配合，振打鋼護筒。鋼護筒采用分節(jié)吊裝焊接，分節(jié)高度為8～10m，孔口對焊，振打入樁孔內(nèi)，一般每節(jié)振打只需5～20分鐘（不包括吊裝焊接）。

5、鉆孔達到設計標高并清孔后，對孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質(zhì)是否與設計相符合，孔底泥漿沉淀厚度等進行檢查，報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查合格后，進行清孔。

采用掏渣法進行清孔，要求用手摸泥漿無2mm～3mm大的顆粒為止，并使泥漿的相對密度減小到1.1～1.20。降低相對密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高壓水，使水流將泥漿沖稀，泥漿相對密度逐漸降低達到所要求的清孔標準后，即可停止清孔。

6、鋼筋籠、聲測管制作和安裝

鋼筋籠制作采用箍筋成型法。制作后的鋼筋骨架必須放在平整、干燥的場地上。鋼筋骨架在鋼筋加工場地分段制作，運至現(xiàn)場后吊入孔內(nèi)，并在孔口進行焊接接長。焊接采用單面焊，焊縫長度須滿足施工技術規(guī)范的要求。

首先，用1.5倍樁徑的探孔器對樁孔進行試探，查明樁孔是否正常，然后鋼筋骨架用吊車起吊，第一段存入孔內(nèi)后用鋼管或型鋼臨時擱支在護筒口，再起吊另一段，對正位置焊接后逐段放入孔內(nèi)至設計標高，鋼筋骨架在下放時應注意防止碰撞孔壁，如放入困難，應查明原因，不得強行插入，同時要注意觀察孔內(nèi)水位情況，如發(fā)生異常，馬上停止，檢查是否坍孔。

聲測管采用內(nèi)徑57mm，壁厚3mm的鋼管，以防砼漿漏入管內(nèi)，聲測管的底口用鋼板焊嚴實，頂口也用鋼板焊接，進行密封，以防砼漏入。

由于在下鋼筋籠和導管的過程中，沉淀厚度可能會增大，因此必須采取二次清孔。具體方法是以導管作為作為吸泥泵的吸漿管進行抽漿法清孔。

7、水下混凝土的塌落度以18～22 厘米為宜，并有一定的流動度，澆注水下混凝土時先灌入的首批混凝土，其數(shù)量必須經(jīng)過計算，使其有一定的沖擊能量，能把泥漿從導管中排出，并保證把導管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要時可采用儲料斗。

澆注水下混凝土時，嚴禁導管提出混凝土面，派有專人測量導管埋置深度及管內(nèi)外混凝土面的高差，及時填寫水下混凝土澆注記錄。同時，對澆注過程中的一切故障均要記錄備案。

在澆注過程中，當導管內(nèi)混凝土含有空氣時，后續(xù)的混凝土宜通過溜槽慢慢地注入漏斗和導管，不得將混凝土整斗從上面傾入導管內(nèi)，以免導管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出關節(jié)間的橡膠墊使導管漏水。見圖1

圖1隔水球式導管法施工工程序圖

六、施工中應該注意的事項

1、鉆頭鉆至溶洞頂時，為防止由于溶洞頂板巖層厚度、硬度不均而出現(xiàn)斜孔，除采用拋填片石平衡鉆頭外，也可采用質(zhì)量較大的鉆頭處理。

2、溶洞處理時，必須準備充足的粘土、片石、碎石、鋼護筒等材料。

3、溶洞內(nèi)泥漿濃度要大，比重不小于1.6。

4、水下混凝土的塌落度保持18～22 厘米為宜。

5、導管埋入混凝土的深度一般控制在2m～4m，特殊情況不得小于1m或大于6m。導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。

6、當處理住漏漿時或到達溶洞位置但不漏漿，要向孔內(nèi)拋填片石及粘土進行固壁，小沖程反復沖砸，使拋填片石充分擠入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量過大，保證成樁質(zhì)量。

七、結(jié)束語

在樁基施工過程中，我們通過以上幾項控制處理措施，基本上順利地解決了巖溶、砂礫地區(qū)橋梁鉆孔樁的技術難題，成樁質(zhì)量較好，經(jīng)檢測全部為Ⅰ類樁，取得了良好的工程質(zhì)量和社會經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 李聰林.橋梁巖溶地基的處理方法，鐵道標準設計， 2003

[2] 劉夢澤.巖溶地區(qū)樁基鉆孔施工，.鐵道標準設計， 2004