淺談沖孔灌注樁沖孔遇孤石的施工技術

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摘要：近年來，我國路橋、房建的建設速度迅猛發展，橋梁建設作為公路建設的重要組成部分。本文根據筆者多年的工作經驗，結合深圳市南方科技大學橋梁沖孔灌注樁在沖孔施工遇孤石區內的卡錘、掉錘、偏孔的施工技術進行簡單探討。

關鍵詞：橋梁；沖孔灌注樁；卡錘；掉錘；偏孔；沖擊法；施工技術

引言

沖孔灌注樁設備構造簡單，使用范圍廣，操作方便，所成孔壁較堅實、穩定，塌孔少，不受施工場地限制，無噪聲和振動影響等，且適用地質條件廣、施工簡單易操作且設備投入不大，得以廣泛應用于市政橋梁及高層、超高層建筑基礎。由于沖孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的，在施工過程中常常會產生這樣或那樣的施工難題，其中一個經常遇見且較難解決的問題就是遇孤石的處理。由于孤石的分布無規律、可預見性低、強度高、埋藏深度、數量、大小不一，按照目前常規的施工方法，在有限的機械設備條件的基礎上，成功穿越孤石不是一件容易的事。本文結合親身體驗，對沖孔灌注樁在孤石地區施工出現的特殊現象和相應的處理技術作簡單的探討。

一、工程概況

深圳市南方科技大學橋梁工程，共計四座橋梁。基礎設計采用沖孔灌注樁，總樁數24根，樁徑1.2m，有效樁長25～35m。其中1號橋為人行橋，樁基礎類型為摩擦樁，樁尖持力層為強風化花崗巖；2號、3號、5號橋，樁基礎類型為嵌巖樁，樁尖持力層入中風化花崗巖≥2.4m，入微風化花崗巖≥1.2m。根據地勘資料顯示，共計鉆孔20個，其中有4個孔內揭露有孤石，且孤石有分層分布。孤石埋深變化大，從11～26.7m不等，厚度在0.8～3m之間。由此可見該工程地質情況比較復雜，施工過程中會出現卡錘、掉錘、偏孔現象。

二、成孔中遇孤石時出現的特殊現象——卡錘、掉錘和偏孔

1、卡錘

卡錘的原因和形式是多種多樣的，主要的形式有：

（1）由于孤石硬度高，故在某斷面上不能很快形成圓形而形成與錘體類似的梅花形，錘體在升降過程中是自轉的，當錘體斷面跟樁孔梅花形斷面不吻合時，就會產生卡錘的現象。

（2）當錘體一角下降過程中碰到某斷面中的凸起處時，猛然發生傾斜，錘體就會出現橫卡的現象。

（3）沖孔過程中發生塌孔或松動石塊掉下造成卡錘。

（4）樁錘在成孔過程中磨損嚴重，使錘頭形成“大蒜頭”，這也是卡錘不可忽視的原因。

2、掉錘

（1）鋼絲繩磨損嚴重，正常沖擊過程中被拉斷造成掉錘；

（2）由于樁錘突然沖穿孤石，錘體出現懸空，此時瞬間拉力過大大，鋼絲繩被拉斷造成掉錘；

（3）卡錘時急于拉起，用力過大拉斷鋼絲繩導致掉錘。

掉錘造成的損失是巨大的，一般來說打撈掉錘的可能性只有50%，丟失一個樁錘不僅僅是損失樁錘的成本（直徑1.2米樁錘市場價約1.8萬元）、延誤工期，而且常常需要補樁，給建設單位造成工期與投資的雙重損失（本工程掉錘2次，但均成功撈起，未造成大的經濟損失）。

3、偏孔

（1）孤石面常常是弧形的，成孔時樁錘總是在孤石表面發生傾斜導致偏孔，如孤石面弧度過大還常常會伴隨卡錘的發生；

（2）由于成孔時遇見探頭石，因而所在的斷面位置一半堅硬、一半軟弱，樁錘總是往軟弱的一側傾斜，造成偏孔。

三、孤石處理的技術措施

1、沖擊法

沖擊法是采用沖孔灌注樁成孔的方法來沖擊孤石，即將樁錘提升一定高度以后自由落下的沖擊力來沖碎孤石，然后利用泥漿循環或抽渣的方式來排除碎塊。樁錘可以采用加重錘（1.2m樁徑樁錘可加大到3.2T），錘芽部分可焊接合金鋼或鋼軌，以提高破碎孤石的能力。

（1）探頭石的處理

“探頭石”是指孤石未能覆蓋大部分樁孔。在成孔中遇見探頭石，鋼絲繩會明顯偏向一邊并左右晃動，如不加處理，將出現偏孔或卡錘現象。本工程采用的方法是先向孔內回填高強度片石，回填厚度高出偏孔段30～50cm。回填片石后先采用低沖程沖擊（沖程控制在1m之內），觀察沖繩無偏向后改用中沖程沖擊（沖程2～3m）。如繼續出現偏孔，則重復上述方法直至沖破孤石為止。

（2）非探頭石的處理

非探頭石是指孤石絕大部分或全部覆蓋樁孔，其施工方法與入巖時類似，可采用高沖程（沖程3～4m）或高、低沖程結合的辦法施工。為了提高沖擊效率，本工程采用了添加粘土塊造漿保證泥漿比重在1.3～1.4之間，以增加泥漿排渣的能力，并且適時采用抽渣桶抽渣，保證被擊碎的石塊盡快排出。實踐證明，在采用上述措施后可保持12～15cm/小時的進尺。由于孤石面常常是弧形的，如發現鋼絲繩會明顯偏向一邊并左右晃動，就要防止出現偏孔，采取的糾偏措施參見探頭石的處理方法。施工過程中要注意經常檢查鋼絲繩與卷揚機、樁錘之間的連接是否牢固、鋼絲繩自身的磨損情況，并且將樁錘提升至孔口進行檢查錘芽磨損情況，有無“蒜頭錘”和錘身開裂等現象出現。如有不良情況出現需及時予以糾正，以免出現卡錘、掉錘現象。

總之，采取沖擊法具有利用現成機械設備和成熟的施工方法的優勢，工人易于操作，進尺也比較理想。當孤石厚度不超過4m時，宜優先采用沖擊法施工。

2、開挖法和爆破法

開挖法易適用于孤石埋深小于3m的孤石，此方法比較簡單，在此不作詳述。

爆破法分為干作業爆破和濕作業爆破。目前建設工程施工申請爆破作業非常困難，采用干、濕作業爆破已經比較少見，但鑒于此方案具有一定的優勢，因而在此作簡單論述。

干作業爆破在以前最為常見，在人工挖孔樁施工中遇孤石時，往往在孔內進行爆破，而在沖孔灌注樁施工中遇孤石時也可以改用人工挖孔樁清除孤石，清除孤石后可根據情況繼續進行人工挖孔或恢復沖孔方法成孔施工。

濕作業爆破是在沒有條件進行干作業爆破，或因地質及其它原因不能使用挖孔樁，或因樁徑不大孤石埋藏深，改用挖孔樁成本高、難度大，或受工期限制的情況下采取的另一種方案。

當地質資料或超前鉆顯示孤石厚度大，常規方法無法克服時，需要及時停止繼續沖進，待孔內孤石進行爆破后再沖進。根據相關工程經驗，先用地質勘察鉆機在孤石中鉆2～3個鉆孔，每個鉆孔約2/3孤石厚度，將防水炸藥沿鉆桿芯放至鉆孔處，每孔放一筒炸藥，然后提出鉆桿，用電雷管引火裝置引爆，經爆炸后再改用沖擊法施工，進尺效果明顯加快，一般可提高3～5倍。

四、處理卡錘、掉錘及偏孔的技術措施

1、卡錘的處理措施

（1）在鋼絲繩完好無損和卡錘、卷揚機相互之間連接牢固的前提下，增大提錘靜力；

（2）放松鋼絲繩，換小錘（細長型）沖擊卡錘處，注意控制沖程以免沖爛樁錘；

（3）在卡錘處用防水炸藥爆破松動；

（4）如卡錘不深（3～5m），可取出護筒抽出泥漿，人工下孔處理；

（5）如卡錘位置深，采用其它方法無法解決，可采取聘請專業潛水員（俗稱蛙人）潛下孔處理。

2、掉錘的處理措施

（1）采用打撈鉤打撈；

（2）掉錘不深（3～5m），可取出護筒抽出泥漿，人工下孔處理；

（3）掉錘深度大，打撈鉤無法打撈，可聘請專業潛水員（俗稱蛙人）下孔打撈。本工程2號橋6#樁沖孔施工時在21.5m深位置掉錘，采用常規打撈方