斷層地質帶巖溶地層橋梁鉆孔樁鉆孔施工技術

喬守朝 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

新建滬昆鐵路長沙至昆明客運專線（云南段）站前工程TJ3標6分部，起訖里程：DK1108+111.5～DK1124+148.33，線路全長約16.04km。其中果子園特大橋位于云貴高原中心地帶，地勢平坦開闊，地表水系發育，地質情況復雜，地下土質以膨脹土為主，樁基施工難度大，果子園特大橋的施工組織重點包括鉆孔樁、預應力連續梁1聯（23+39+31.8）m施工。果子園特大橋位于沖積平原區，所以采用巖溶地層鉆孔樁的施工方法，預應力連續梁1聯（23+39+31.8）m采用支架澆灌法施工。

2 施工方案

斷層地質帶巖溶鉆孔作業過程中，常常會碰到埋鉆、漏漿、卡鉆等問題，這些問題對施工進度和施工質量均造成了比較大的影響。所以，需要采用合理的措施來鉆進設備可順利從溶洞跨越。結合本工程的實際情況，設計采用鋼護筒跟進鉆孔的方式進行鉆孔施工，可有效避免混凝土灌注過程中出現流失的情況，防止出現端樁，提高成樁質量。一般來說施工方法主要包括單護筒跟進和雙護筒跟進兩種方法。當溶洞范圍過大時，而且主要填充物為流塑性物質時，可以選用雙護筒跟進法進行施工。而對于洞內為軟縮物質或卵石土填充物的地層在，并且溶洞不太大時，可以選用單護筒進行作業[1]。本工程由于溶洞比較大，并且填充物呈流塑狀，因此選用雙護筒跟進法進行作業，見圖1。該方法具有可靠性高、污染低、質量高、成孔效率高、經濟效益佳、適用的地質工況多等優點。在選擇護筒時，需要根據地質情況而確定護筒深度，護筒的深度要超過斷層巖溶層的深度。

圖1 旋挖鉆跟進護筒施工

3 斷層地質帶巖溶地層橋梁鉆孔樁施工技術

3.1 施工準備工作

①準備場地。在施工前，需要先將地下管線的實際情況探測清除，并在獲得文物部門的批準后才可開展施工。結合水文情況、地形情況、材料運輸情況、設備情況等對施工場地進行規劃，主要包括道路準備、場地平整、開挖儲漿池、開挖沉淀池等方面的施工內容。

②準備施工技術。技術主要包括圖紙的核對和學習，實施性施工組織設計。測量監控、放樣、復測；制定配合比，檢測原材料，監控施工質量等[2]。

③機械設備及動力準備。在旋挖鉆機設備入場前，需要對設備進行檢修和保養，保證設備入場后可正常使用。開展鉆進作業前，要根據地層巖性情況、技術要求等選擇合理的鉆進方式和鉆進設備，全面檢查鉆機各部位的運行狀態，保證設備性能。

④在進行作業過程中，沖擊鉆機護筒的內部直徑要超過樁基40cm，而選用旋挖鉆機時護筒內部直徑要超出樁徑20cm。護筒的頂部要超過施工地下水位或施工水位2.0m。砂類土地層護筒的埋深度要控制在2m以上，黏性土地層護筒的埋設深度要控制在1m以上。在岸灘上進行護筒的埋設施工時，要求用黏土填充到護筒的周圍，并分層將其夯實。設計樁位和護筒頂面中心位置之間的傾斜度要控制在1%以內，樁位偏差要控制在5cm內。

3.2 護筒就位

使用全站儀對護筒的位置進行測量放樣，并在放樣完成后進行復測，確認無誤后即可將十字型護樁布置好。在埋設護筒樁時，為了防止損壞，要利用水泥砂漿將其包裹好。雙臂護筒設計單節的長度值為2～5m。使用平頭螺栓連接好護筒支架。在護筒四個方向對稱布置定位鋼筋，以此來檢測樁基是否產生了偏位的情況，此外要分層夯實護筒底部和護筒的四周，而且要求護筒超出地面30cm。連接好旋挖鉆機護筒和動力頭驅動連接器，然后安排操作人員將首節護筒的位置準確確定出來，并使用打扭矩鉆機動力頭旋壓鋼護筒到設計標高。護筒壓入前后都需要利用水平儀調整護筒的垂直位置。施工時先對樁位進行測量，然后將鋼護筒安裝好，安排旋挖鉆機就位，然后進行鉆進施工時，鉆進到設計的樁底高程后對地質情況進行復核，終孔后利用泥漿泵進行排漿，并對鉆孔進行清洗，然后將鋼筋籠安放好，并將導管下入，進行混凝土澆筑作業，澆筑完成后對成樁質量進行檢查。

3.3 泥漿制備

在采用旋挖鉆機進行施工時，使用靜態泥漿護壁進行施工。在鉆孔深度不斷增加的情況下，及時將提前準備好的化學泥漿注入到鉆孔中。混凝土灌注過程中要將泥漿排除到孔外，進一步處理后進行循環利用。根據本工程的實際情況以及試驗結果，設計采用水解聚丙烯酰鞍（PHP）、純堿、優質膨潤土、中性羥基纖維素（CMC）、水解聚腈鉀鹽（KPAN）來進行化學泥漿的配置。在正式開始鉆孔作業前要觀察泥漿效果，并將泥漿配比確定出來。一般情況下，泥漿指標要控制在比重 1.06～1.10，粘度 19～22s，PH 值在9 左右[3]。

3.4 鉆孔施工

在進行施工時，首先利用底部帶有活門桶式鉆斗對土層進行旋轉切削，然后直接將巖土裝入到鉆斗中，然后利用伸縮式鉆桿和鉆機主卷揚提升鉆斗到孔外，然后及時進行泥漿的補充，如此循環往復，不斷地進行卸土、取土，直到達到設計深度。為了避免孔壁和鉆斗之間的泥漿流沖刷孔壁，需要根據地質情況對井孔中鉆斗的運動速度進行控制。結合類似工程的施工經驗，設計旋挖鉆機在不同土層中的進尺和轉速如下。

①細砂層鉆進。在進行細砂層鉆進施工時，為了避免擾動細砂，需要將轉速保持在40r/min，適當將鉆桿帶勁，使用輕壓的方式對鉆進進行控制，鉆進進尺要保持在60cm。出渣過程中，要控制好提斗的速度，空升時將鉆速控制在1.0m/s，滿載時上升速度控制在0.8m/s。

②土層鉆進施工時，要求轉動速度保持在45～55r/min，要求鉆進過程中鉆進速度保持在40～50cm。

③在粗砂層進行鉆進作業時，鉆進速度可適當比細砂層的快些，并使用輕壓滿鉆的方法進行施工，利用較高的轉速來提升鉆進速度。

④鉆機定位系統和垂直控制系統。在進行鉆進施工時，采用全電腦控制系統對鉆進進行控制，要求可以直觀的觀測到鉆進深度和鉆桿垂直度，保證施工質量。

⑤使用行走系統控制孔位中心。當鉆機鉆入到設計的孔位后會鎖定住，而且可以隨時檢查鉆進情況，確保孔位準確。

⑥在進行旋挖鉆機鉆進施工時，一般會配備短螺旋鉆頭、長螺旋鉆頭、筒式撈砂鉆頭、普通鉆頭等型號的鉆頭，施工過程中要根據實際地質情況更換鉆頭。

3.5 護筒跟進施工

在鉆孔過程中，安排專人負責將樁位中心對準，有人負責對準樁位中心，鉆機緩慢鉆進過程中，要對定位鋼筋的位置進行復合，鉆機慢慢旋轉鉆進，同時復核定位鋼筋，查看樁孔是否出現偏位的情況，結合地質情況，護筒的埋設深度有所差異，一層對于特殊的地質情況要互通跟進，并超過斷層、溶洞等地質情況，避免出現超重、塌孔等情況[4]。

3.6 清孔

當鉆孔深度達到規定的標高后，立即對鉆孔直徑、鉆孔深度、鉆孔位置進行檢查，檢查達標后使用換漿法進行清孔，在保證沉淀層的厚度達到要求后，立即上報監理工程師進行檢查。使用測繩對虛土厚度和孔深進行測量，將虛土的厚度保持在允許的范圍值內。施工過程中要填寫好清孔記錄表，并由監理工程師進行簽字確認。

4 結束語

綜上所述，在進行巖溶地層樁基鉆孔施工時，很容易出現漏漿、塌孔等問題，所以要結合工程的實際情況制定具體的鉆孔施工措施。本文以實際工程為例，設計采用雙護筒跟進的方法進行施工，順利完成了鉆孔樁施工，保證了施工質量，值得參考借鑒。