鐵路復雜巖溶地區鉆孔灌注樁全護筒跟進技術應用

畢詩堃

摘要：文章以新建南寧至崇左鐵路某雙線特大橋為例，從施工工藝、工期效益、成本、應用效果、社會效益等方面，介紹了鐵路橋梁溶洞區鉆孔灌注樁全護筒跟進技術。該技術提高了溶洞區橋梁樁基施工的安全性及成樁質量，大大縮短了樁基施工工期，保證了現場施工進度要求，應用效果較好，值得推廣應用。

關鍵詞：溶洞;鋼護筒跟進技術;樁基;塌孔

0 引言

橋梁鉆孔灌注樁施工一般只在孔口處埋設鋼護筒，鋼護筒起到穩定孔壁、防止塌孔、隔離地表水、固定樁位等作用，但對于溶洞區地質，在施工過程中易遇到溶洞，經常發生漏漿、塌孔、埋鉆現象，只在孔口處埋設鋼護筒對防治漏漿、塌孔效果不佳。為了保證樁基施工安全、成樁質量以及工期要求，項目部對鋼護筒施工工藝進行了改進，在溶洞區橋梁樁基施工過程中采用全鋼護筒跟進工藝，增加樁身護筒以及護筒直徑、厚度。目前取得較好的應用效果，具備推廣價值。

1 工程概況

南寧至崇左鐵路某雙線特大橋全長為1 082.905 m，0～4號墩臺樁基按鉆孔摩擦樁設計，5～33號墩臺樁基按鉆孔柱樁設計，5～9號墩位于巖溶發育地段汪莊河河道內，地表覆蓋有粉質黏土、粉細砂、角礫土，下伏基巖為灰巖、硅質巖、泥巖，巖層軟弱不均，存在差異性風化現象，灰巖巖溶發育強烈，原設計鉆孔樁采用孔口護筒進行防護施工，孔口護筒長2 m。經現場鉆孔施工過程發現，遇溶洞和軟弱夾層時漏漿現象頻繁，導致土層及硅質巖夾泥巖全-強風化層在失去泥漿護壁的情況下極易發生坍塌，原設計孔口2 m長的護筒無法滿足成樁及安全施工的要求。為確保樁基施工順利完成，避免塌陷，需要加強施工工藝處理措施。

2 現場施工情況

經現場勘察，該雙線特大橋5～9號墩地下水位較高，覆土厚，且含有粉細砂層，其自穩性差，同時硅質巖夾泥巖全-強風化層在施工上下沖擊鉆孔時易遇水軟化嚴重，自穩性變差。9號墩樁基施工5個月以來地表塌陷過4次，最大塌陷面積約100 m 2，深度約6 m，鉆孔樁成孔難度大。其余5～8號墩樁基施工過程中均出現嚴重漏漿、塌孔現象。長期塌陷也會破壞鉆孔平臺，對施工安全造成影響。

3 施工工藝

原設計5～9號墩的孔口護筒直徑為1 950 mm，護筒壁厚6 mm，護筒長度為2 m，變更增加樁身護筒，護筒直徑為1 700 mm，護筒壁厚12 mm，由震動錘震動插入，護筒嵌入完整基巖（W2）層0.5 m。跟進的樁身鋼護筒按不拔出考慮。

具體施工工藝流程為：測量放樣（樁間距復核）→首節護筒埋設→鉆機就位→鉆孔護筒跟進→復鉆→成孔→清孔。

3.1 測量放樣

依據設計圖紙，復核樁位軸線控制網和高程基準點。確定樁位中心，以中心為圓心，在四周設立大于樁身半徑的十字護樁，做好標記并固定好。經現場監理工程師核查、批準后開鉆。

3.2 孔口護筒埋設

開挖前做好護樁，高度超出護筒頂5～10 cm。鋼護筒直接由履帶式震動錘一次性震動插入，并穿過粉細砂層并進入粉細砂層下部地層1 m。埋設護筒時高出自然地面30 cm，頂部開設一個出漿口，朝向泥漿溝。

3.3 鉆機就位

鉆機就位時，為控制鉆孔深度，對每個樁位地面測設標高，以便施工控制和記錄。鉆機就位時，應采取措施保證鉆具中心和護筒中心重合。

3.4 鉆孔

鉆機就位后，調整鉆桿垂直度，注入調制好的泥漿，然后進行鉆孔。當鉆斗下降到預定深度后，旋轉鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。

3.5 鋼護筒跟進

樁基開鉆時先采用比樁徑大30 cm的錘頭進行擴孔，每鉆進6 m采用履帶式震動錘震動插入鋼護筒[1]。

施工中應該注意的事項：

（1）必須保證護筒埋設的拼接順直度，不得出現曲折現象。

（2）鋼護筒連接處要求筒內無凸出物，應耐拉、壓，不會漏水。

（3）現場樁基每鉆進6 m跟進一次鋼護筒，護筒跟進至硅質巖夾泥巖、灰巖W2層以下0.5 m。

3.6 成孔

（1）鉆孔深度達到設計高程后，對孔深、孔徑、垂直度等各項指標進行檢查，合格后方可進入下一道工序。

（2）分別使用測繩測量孔深、測孔器檢測孔徑，并檢查傾斜度，合格后方可清孔。

3.7 清孔

為避免因孔徑不足導致二次清孔，首先進行孔徑檢查，再進行清孔。

（1）孔徑驗收：經地勘、監理現場確定終孔后，下放探孔器，檢測孔徑及豎直度。如探孔器不能順利到達底部，對孔徑不能滿足要求部分進行掃孔作業，則再次下放探孔器，直至確定孔徑滿足設計要求。而后由現場技術人員通知監理到場驗收。

（2）清孔：孔深達到要求深度后采用灌注樁孔徑檢測系統進行檢查，各項指標符合要求后立即進行清孔。嚴禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔，在清孔排渣時注意保持孔內水頭，防止坍塌。

4 質量標準

質量標準如表1所示[2]。

根據工期對比，變更前平均一根樁完成周期為6個月，整體工期大概需要24個月，其工期遠超整條線路計劃工期。變更后平均一根樁完成工期小于1個月，整體工期可在2020年底完成施工，大大縮減了施工周期，確保了整條線路關鍵節點施工任務。根據以上對比，很好地解決了該橋成樁難的問題。

通過表3可看出，根據已經施工完成的樁基，只采用孔口埋設鋼護筒措施，鉆至設計溶洞高度后，經常發生地表塌陷、漏漿、塌孔現象[3]，需要及時對樁基進行加固、回填處理[4]，費時費力。采用全護筒跟進工藝后，施工過程中基本不再發生地表塌陷、塌孔現象，漏漿現象大幅減少，不需要再進行地表加固處理，減少了回填次數。

5.3 成本分析

通過表4可看出，采用全護筒跟進工藝后，鋼護筒材料比之前孔口處埋置鋼護筒費用增加了328萬元，但是考慮到采用全護筒跟進工藝后，施工過程中不再發生地表塌陷、塌孔現象，大大減少了溶洞回填的次數，因此采用全護筒跟進減少了施工過程中處理溶洞的費用。所以，盡管采用全護筒跟進方法時的護筒材料費用會增加一部分，但遠遠少于溶洞處理的費用，綜合考慮，值得推廣應用。

6 社會效益

采用全護筒跟進工藝以后，地表塌陷、漏漿、塌孔[KG（0.1mm]現象基本消失，大大減少了溶洞回填的次數，節約回填所需要的片石、黃泥、混凝土等材料，并且減少了對土地的征用，對環境保護、水土保持起著積極的作用，具有較好的社會效益。

7 結語

通過采用全護筒跟進代替孔口鋼護筒工藝效果對比來看，前者提高了施工效率，大大縮短了施工工期，并且對于地表塌陷、漏漿、塌孔等現象有較好的杜絕效果，減少了溶洞回填次數，節約了回填片石、黃泥等原材料，減少了對周邊土地的征用。盡管全護筒跟進工藝會增加一部分鋼護筒的材料費用，但綜合考慮，采用全護筒跟進工藝具有較好的工期效益、經濟效益、社會效益。

參考文獻：

[1]劉馳輝.鋼護筒在大中型溶洞樁基中的應用[J].交通世界，2019（12）：88-89.

[2]TB/10415-2018，鐵路橋涵工程施工質量驗收標準[S].

[3]鐘興武，羅海煉，侯億暉，等.復雜巖溶區高速公路橋梁樁基溶洞處理技術研究[J].江西建材，2020（5）：155-156.

[4]楊勝文，項 逍，張 平，等.多溶洞地區橋梁樁基施工技術[J].山西建筑，2020，46（22）：117-119.