巖溶發育區橋梁鉆孔樁施工方法

劉廣躍

摘 要：云南省區域內地碳酸鹽巖分布較為廣泛，侵蝕和溶蝕作用是區內地貌形成的主要營力，發育不同成因、不同形態的地貌類型。由于路線較長，地形起伏較大，且跨越不同的地貌單元，根據地貌成因類型及形態特征，地形地貌劃分為巖溶（峰林谷地）地貌區、構造溶蝕侵蝕低中山地貌區兩大類型。在此地區施工高速公路橋梁樁基，鉆孔樁施工存有較大的質量和安全隱患，提前編制安全專項施工方案保證巖溶發育區鉆孔樁安全施工。

關鍵詞：高速公路；橋梁；樁基礎；施工

中圖分類號：TU473. 1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0121-02

1 巖溶發育區橋梁樁基礎施工的質量問題

1.1 樁機鉆孔中的常見問題

（1）護筒冒水或者下沉的情況。在樁機鉆孔過程中，護筒冒水或者下沉的情況比較常見，這主要是因為在護筒的底部會經常附著一些黏土。在樁基礎施工過程中，未對護筒底及周邊夯實，一旦沒有控制好樁機鉆孔就會因為泥漿等液體的飛濺，而導致護筒出現冒水問題。

（2）孔壁坍塌的情況。在樁機鉆孔的過程中，由于鉆孔內液面不穩定，在液面表面也會出現大量氣泡，導致排出的土渣量增加，但是鉆孔的深度卻并未增加。或者鉆孔的深度增加后，泥漿的粘稠度降低下降到16～22以下，孔壁由于缺乏泥漿的保護，就會出現坍塌的情況。

（3）鉆孔偏斜的情況。在鉆孔過程中存在鉆孔偏斜的情況，主要是由于鉆孔被地下不同結構的巖石層影響所致。當地土質結構比較堅硬時，鉆孔就會朝著地質比較松軟的位置偏移，而鉆孔由于收到強烈的震動影響也會發生晃動與偏移，進而導致鉆孔的偏斜。

（4）巖溶發育區鉆孔樁工點屬低中山構造剝蝕地貌，具有多層溶洞的巖溶區成孔，碎石層中或溶洞填充物中碎石下落，鉆頭擊穿溶洞頂板過猛，鉆頭突然進入溶洞，造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鉆。詳細閱讀地質資料，掌握溶洞出現的樁號，范圍大小，對不同的溶洞的樁位地質、水文地質資料進行分析研究，為防止碎石下落或造成卡鉆，在穿越碎石層、溶洞時，向孔內拋填粘土，同時調高泥漿比重；當鉆進至較大溶洞頂部時，改用小沖程沖砸。

（5）巖溶地區巖石面起伏較大，溶溝、溶槽、溶洞、裂隙等巖溶形態較為明顯，巖土并存現象普遍，鉆機鉆孔時產生位移、局部下沉或傾斜，或在傾斜的巖面、軟硬不均的巖層上鉆孔時容易造成斜孔或偏孔。糾偏是巖溶區鉆孔樁施工最頻繁的工作，貫穿整個成孔過程，其方法是否得當關系到樁基施工的質量和進度。在入巖部位、溶洞處理部位時要時刻觀察鋼繩在沖擊過程中的搖擺情況，校正鋼繩與孔中心的偏差；如遇到探頭石引起，可用小型鉆機對探頭石打眼爆破，或將鉆架略移向探頭石一側，用沖錘高錘猛擊，斬斷探頭石；當發生孔斜時，應立即進行修孔，用小沖程修孔，在傾斜的巖石面上沖擊出一個臺階，再用較大沖程沖擊。

1.2 灌注混凝土中的常見問題

（1）出現導管進水以及導管堵塞的問題。主要是由于在施工人員拔出導管時，實際上灌注的混凝土并未被填滿，其內存在一定程度的縫隙，進而導致在壓力的作用下，導管會出現進水情況。而由于灌注的時間比較長或者有泥漿被導致，就會使得導管內出現堵塞情況。

（2）出現鋼筋籠的上浮問題，原因有幾種，提前采取措施，鋼筋籠就位后，在吊筋和鋼筋籠上焊接加強筋，與孔口的橫擔鋼管焊接牢固，橫擔鋼管兩端放配重塊，樁基鋼筋籠就固定牢固，有效防止上浮。

（3）產生斷樁的問題。在混凝土灌注過程中產生斷樁問題主要是由于在混凝土表面粘結各種介質形成一層夾層，進而導致在灌注過程中，混凝土的上下部分不能結合在一起，也就是產生了分層的現象。分層會導致樁基自身的承重能力下降，產生斷樁，而斷樁所處的不同位置，對于高速公路橋梁工程的影響也不盡相同。

2 巖溶發育區高速公路橋梁樁基礎施工的質量控制

2.1 工程概況

蒙文硯高速公路三分部K68+000～K80+000，全長12Km。主要工程量為：大橋5座/2072.66米；中橋6座/327.22米；樁基342根；橋址區為巖溶地貌，主要不良地質局部見溶蝕空隙及裂隙發育。

2.2 施工準備工作

2.2.1 技術準備

根據設計圖紙和現場實際地形，每根樁位的地質柱狀圖和施工方案都單獨列出，工程部對現場技術員、工班長、作業人員進行交底，管理人員和作業人員都熟悉現場地質情況以及應采取的施工方案。計算復核施工圖中的工程量，并列出工程量清單，以便材料采購。對平面控制點、高程控制點進行復測，放出樁中心及開挖邊線，規劃好施工場地布置工作。制定各分工序（如樁基成孔、鋼筋加工及安裝、水下砼澆注）施工的施工措施及方法，組織做好向施工隊各個班組進行三級安全技術交底。

2.2.2 人員配備

需要配有施工負責人1名、技術員1名、質檢員1名、安全員1名、試驗員1名，鋼筋工10名、混凝土工10名，鉆孔機械工10人。

2.2.3 施工設備配備

對鉆機及配套設備，應進行全面檢查，如卷揚機、鋼絲繩、滑車、鉆頭、泥漿泵、水泵及電氣設備等，是否完好正常，潤滑部位加油后檢查合格后方可開鉆。鉆機平臺位置，挖掘機平整場地，墊高夯實，高出最高水位線1米，使用吊車就位，牢固拴好纜風繩，沖擊鉆頭中心位置準確。吊車2臺，選用25T，電焊機數量為5臺，混凝土振搗棒的規格型號為50型，數量為2臺；鋼筋切割機數量為1臺，鋼筋彎曲機數量為2臺，沖擊鉆機數量為1臺。

2.2.4 樁基礎施工準備

鉆機機進場前，應先對樁孔周圍場地進行平整，并在四周挖好臨時排水溝，保證在雨天施工，樁孔四周不積水，地表水順利排水。場地平整，根據場地地質情況、軟硬程度對沖孔機操作平臺進行平整、壓實，并有足夠的承載力，以保證沖孔機在沖孔時，不被移位、沉陷。利用挖掘機平整場地后，護筒具有固定樁位，引導鉆頭方向，隔離地表水流入孔內，保護孔口不坍塌等作用。護筒安放前應根據已放樣測量的樁位人工鉆孔至護筒高度，本樁基護筒采用鋼板加工而成，護筒圓心應與孔位中心一直，鋼護筒剛度應有足夠抵抗側向變形的能力。

2.3 樁基鋼護筒的制作和埋設

2.3.1 樁基鋼護筒的制作

護筒用10mm鋼板卷制，護筒內徑應比設計樁徑大30cm，焊接牢固，嚴密不漏水。

2.3.2 樁基鋼護筒的埋設

施工采用鋼護筒護孔，根據現場實際需要，在廠家訂制，直徑大于樁徑25cm，埋設護筒高出地面30cm以上。護筒頂端高程，根據現場實際測量，高出最高水位線1m。

2.4 泥漿控制

2.4.1 泥漿質量控制

配置專職泥漿檢驗人員對泥漿的生產、使用過程和泥漿的性能指標進行檢査，每班（12h）取樣1-2次，發現問題及時調整。

2.4.2 泥漿循環成孔

開始鉆孔時，可提前準備性能合格的膨潤土造泥漿，如地表有粘土，根據泥漿指標適當加入清水，一直在鉆進過程中檢測泥漿指標。如附近粘土充足，可在鉆進過程中填入粘土和水，同時檢測泥漿指標，合格的泥漿可循環泥漿池備用。

2.5 沖擊成孔

鉆進遵循“減壓緩進，低速穩進”的原則。在鉆孔過程中要做好記錄，鉆孔過程中隨時檢查泥漿比重、粘度和含砂率。在鉆進過程中，根據進尺，將篩子放在護筒出漿口撈取鉆渣，并填寫鉆孔記錄，判斷工程地質情況并與設計地質情況相對照。橋位位于巖溶發育期，施工時應對樁基孔底先進行超聲波檢測，確保基底以下3D米范圍內沒有巖溶方可下料澆筑樁基砼。通過水下聲吶法對橋梁樁基的孔底進行探測，并對其孔底地質作出工程地質評價。樁孔沖至設計標高后，用測繩量測樁孔深度，是否達到設計標高。成孔后對孔徑和傾斜度進行檢測，檢孔器直徑比鋼筋籠直徑大10cm，長度5D（鋼筋籠直徑）吊入孔內檢測，符合要求后即可進入下到工序，不符合要求則重新進行掃孔。

2.6 清孔及鋼筋籠下放

2.6.1 一次清孔

抽換孔內泥漿，清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀土而降低樁的承載力。清孔還為下步灌注水下混凝土創造良好條件，使測深準確，灌注順利。

終孔檢查后，迅速清孔，清孔后應在最短時間內灌注混凝土。

2.6.2 鋼筋籠的制作和下放

鋼筋籠采用加勁筋成型法在橋梁鋼筋加工場制作成型。加勁箍筋每2米設置一個，采用螺紋鋼Ф28加工而成，單面焊接搭接長度不小于28cm。定位筋采用螺紋鋼Ф16加工而成，每2米布置一個斷面，每斷面沿四周等距布設。鋼筋籠加工采用在加工場集中加工，采用胎架進行焊接，檢驗合格后再運至施工現場。采用吊車吊放入孔安裝。第一節鋼筋籠下放入孔后，孔口放兩根橫擔鋼管，以在適當位置固定鋼筋籠位置，使孔口以上保持1.0～1.5米的距離，以便于下節鋼筋籠的連接。鋼筋籠采用機械套筒連接的，應提前對鋼筋頭切割處理，并扯絲后磨平，嚴格控制鋼筋長度，以保證套筒連接長度及質量。聲測管接頭及底端應封閉，不漏漿，確保管道暢通。

2.6.3 二次清孔

灌注水下砼前，檢測孔底泥漿沉淀厚度，如大于設計或規范要求，用導管作吸泥機進行二次清孔。砼的配制符合水下砼配制要求，混凝土的拌制由拌和站集中拌制，混凝土罐車運至施工現場，通過集料斗、導管入樁。

2.7 水下混凝土灌注

2.7.1 水下混凝土灌注導管標準

水下混凝土灌注樁導管采用無縫鋼管，直徑一般為200～350mm，本樁基導管直徑采用300mm，長度分別有3.5m、3m、1.5m和0.5m。接頭連接形式采用螺栓連接接頭，用扳手扭緊螺栓。為保證導管在使用過程中有足夠的抗拉、承壓及密封性，其導管在使用前應做水密實驗。導管頂部應設儲料斗，料斗的容量能足夠容納首次混凝土的灌注數量，并能承受混凝土的重量，不變形、牢固、安全。料斗高度通過計算，要滿足灌注完成混凝土樁基頂標高的高度。

2.7.2 水下混凝土灌注要求

混凝土灌注前要首先準確計算出首批混凝土方量。灌注水下混凝土時要由一人統一下令開始灌注，灌注速度要循序漸進，導管首次埋置深度應不小于1m。首批混凝土灌注后，混凝土應連續灌注，不間斷進行到完成。在整個灌注時間內，導管出料口應伸入先前灌注的混凝土內至少2.0m，以防止泥漿及水沖入管內，且不得大于6m。經常量測孔內混凝土面層的高程，及時調整導管出料口與混凝土表面的相應位置，并始終予以嚴密監視，導管應在無水進入的狀態下填充。初凝前，任何受污染的混凝土應從樁頂清除。

3 結語

近年來，高速公路的飛速發展，尤其山區跨越溝谷、巖溶地區高速公路，樁基礎應用非常廣泛。

參考文獻

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