黔東南州黎平縣復雜地層巖溶區橋梁樁基施工技術要點分析

趙思源

（中鐵十五局集團第三工程有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

黔東南州黎平縣有著較為復雜的地層巖溶區，在該地區進行橋梁樁基施工的過程中，經常會遇到溶洞、土洞、溶溝、溶隙、洼地等地質情況。在這里，地下水的沖蝕、潛蝕會對地層構造特征產生巨大影響，會出現地基不均勻變形、崩塌和陷落等現象。面對這種復雜情況，為了確保橋梁施工的順利進行，需結合實際情況探索橋梁樁基施工技術，制定完整的施工方案，并結合巖溶區地質地形因素等對施工流程進行持續優化，以達到更好的施工效果。本文以貴州劍河至黎平高速公路為例，研究復雜地層巖溶區的橋梁樁基施工技術應用過程。

1 工程概況

已知劍黎高速整體按雙向4 車道高速公路標準建設，該高速公路項目設計速度為80km/h，路基寬度為24.5m，含土路肩2×0.5m，硬路肩2×3m，行車道4×3.75m，中央分隔帶1.5m，路緣帶2×0.5m。為了建設好該項目，需分析劍黎高速的整體特征，探索適合復雜地層巖溶區應用的橋梁樁基施工技術。

2 橋梁樁基施工準備

（1）工程項目組織。設定項目經理、副經理、總工程師、工程管理部、安全環保部、計劃合同部、財務部、綜合辦公室、試驗室等崗位及部門對工程負責。

（2）人員配備。包括1 名項目經理、1 名項目副經理、1名項目總工、1名安全總監、1名工程部長、15名技術員、5名試驗員、10名專職安全員、3名材料員。

（3）器械配備。包括CAT325 型挖掘機、CAT950B型裝載機、SRD400 型旋挖機、沖擊鉆、泥漿泵、混凝土拌和機、抽水機、點焊機、空壓機、卷揚機、YC6B125ZD20型柴油發電機等。

3 橋梁樁基施工技術要點

3.1 準備工作

（1）場地平整。將場地沿設計方向使用推土機推平，鋪填廢棄石渣料，充分碾壓形成鉆機平臺；鉆機場地寬度設定為15m，包括排污水溝、兩側臨時道路等；因旋挖鉆機自重大、鉆桿高、回轉半徑大，故而在鉆機就位前處理好施工場地，包括場地平整、雜物清除、軟土換填、夯打密實等。

（2）測量放樣。結合孔位勘探資料、注漿孔平面布置圖開展測量，采用全站儀現場布置控制網并復核，依據鉆孔樁中心坐標值，用坐標法或極坐標法放樣鉆孔樁中心點，并打入標樁，樁位中心點的放樣誤差應控制在5mm 范圍內。在距樁中心約2.0m 的安全地帶設置“十”字形控制樁，便于校核，樁上標明樁號[1]。

（3）臨時用電布置。以《臨時用電方案》《施工現場臨時用電安全技術規范》（JGJ 46-2005）、《建設工程施工現場供用電安全規范》（GB 50194-2014）為指導，設計臨時用電方案、總配電柜分若干回路，其中核心部分分配電柜系統可按照圖1方法布置。

圖1 分配電柜系統

3.2 埋設護筒

為避免在樁基施工時出現孔洞塌陷，需埋設護筒，用6mm 鋼板制作護筒，其中護筒內徑比樁徑直徑大40cm；必要時在護筒上、下端口和中部外側各焊一道加勁肋。護筒頂部應高出地下水位不小于2.0m，且高出地面0.3m；宜埋置到較堅硬密實的土層中至少0.5m，護筒焊接務求嚴密，開挖埋設護筒要用黏土回填夯實，護筒傾斜度允許偏差為1%。

3.3 巖溶處理

（1）溶洞處理時，選擇鉆孔前準備大量的草袋、袋裝水泥、袋裝黏土、碎石、片石等，布置兩個大容量泥漿池，配備若干D220型泥漿泵，在出現樁孔漏漿時及時補漿；針對部分小溶洞、溶槽、溶溝等，先按照圖2所示方式設計排水路線排干水分，然后通過拋填袋裝水泥、碎石、黏土等封堵，實現護壁效果，確保泥漿不流失；針對不同溶洞內不同性質，按照相關比例加入片石、草袋、木屑、水泥等混合材料，通過鉆頭進行沖擊、振搗，擠壓到溶洞周邊以及巖溶裂縫中，提升泥漿護壁效果[2]。

圖2 溶洞排水路線規劃圖

（2）若是充填物是淤泥、軟弱黏土的普通溶洞，可向孔內投注片石、黏土混合料，進行反復沖擊，提升護壁效果，在鉆頭穿越溶洞時控制好力度、距離，避免偏鉆，若是出現偏鉆，重新回填片石、黏土到偏孔位置以上0.5m 處，再次鉆進。在操控螺旋鉆機鉆孔灌注樁施工時，可按圖3所示的流程展開施工[3]。

圖3 螺旋鉆機鉆孔灌注樁施工圖

（3）溶洞內半充填或者無充填，溶洞高處于0.6～4.5m之間，鑿穿溶洞頂板前，關注護筒內泥漿面變化情況。若泥漿面下降，及時補漿補水，結合溶洞大小按照固定比例加入水泥、片石、黏土（0.5t:3m3:1m3），加入順序為袋裝水泥→袋裝黏土→片石，回填沖擊設定為0.5m小沖程，不循環泥漿干打5min，保證回填物密實，加漿，提升水頭到正常高度，確保片石、黏土混合物能完全擠壓到溶洞內，待水泥初凝、強度達標后堵住漏漿處，選擇小沖程鉆進，搭建人工泥石護壁，此后反復回填水泥、黏土、片石，再反復沖擊，確保不再漏漿，必要時加入含水玻璃或者速凝劑的C20混凝土、水泥砂漿封堵[4]。

（4）若是溶洞較高（超過4.5m），比如一些存在暗河、溶洞內填充物性能差、層數多、規模大的溶洞，下鋼護筒跟進鉆孔，再選擇C20 混凝土、黏土塊、片石封堵，其中第一層鋼護筒下到巖層頂面，確保護筒直徑大于樁基直徑50cm，第二層選擇比樁基直徑大25cm 護筒，確保樁基直徑、鉆頭直徑相同，將護筒下到溶洞底部，必要時通過振動錘輔助完成護筒下放。

3.4 鉆孔施工

3.4.1 鉆機就位

鉆機位置鋪設鋼板墊底，控制鉆機對準孔位，避免鉆桿晃動；在樁孔邊設立尺寸標志，其后每次鉆進皆能對準孔位；正式鉆進前運轉試驗，檢驗鉆機機況與穩定性，確保后續連續施工。

3.4.2 鉆孔流程

（1）鉆進時稍提鉆桿，在護筒內緩速旋轉，鉆至護筒腳下1m 后，按正常速度鉆進；當鉆斗被旋轉擠滿鉆渣后，停止下壓及回旋，逆時針方向轉動動力頭，稍向下送行，關閉鉆頭回轉底蓋；上提鉆斗時緩慢進行，防止提速過快，鉆頭碰撞孔壁，提離孔口后，鉆機自身旋轉至孔口卸碴場地，用動力頭頂壓頂桿，將底蓋打開，傾斜鉆渣，然后關閉底蓋，旋回孔位，對準孔位，慢慢將鉆斗放至孔底，繼續鉆進。

（2）鉆進時關注地層變化情況，針對不同地層選用不同鉆頭、設定適宜鉆進速度，如可塑－硬塑狀粉質黏土層應選擇短螺旋合金鉆頭，軟-流塑淤泥質粉質黏土和砂層及混合卵礫石層應選擇筒式鉆頭，中風化泥質粉砂巖選擇短螺旋合金鉆頭[5]。

（3）鉆進過程中，合理控制鉆斗升降速度，避免損害樁基，具體情況應結合樁徑而定，控制參數值見表1。

表1 鉆頭的升降速度主要指標參考值

（4）關注水位變化，避免坍塌，可選擇邊鉆進邊加入泥漿，保持孔壁穩定，泥漿由膨潤土、纖維素、純堿和水按一定比例拌合。

（5）鉆進時做好鉆孔記錄，規劃各階段鉆孔任務，記錄地層分布狀況與孔位、孔口高程、開鉆時間、鉆進速度、累計鉆進深度，加鉆桿時間、長度等參數。

（6）清孔。為保證鉆進的持續性，清孔必不可少，關注以下要點：鉆至預定孔深后空轉清土，空轉時嚴禁繼續加深鉆進；再進行孔深、孔位及垂直度檢測，并需達到如表2所示的質量標準。

3.5 樁基施工及質量控制

3.5.1 確定控制內容

（1）樁位控制。通過全站儀定位檢測樁位，在完成護筒埋設后復測，護樁“十”字交叉架校正護筒中心同樁位中心。

（2）樁斜控制。通過旋挖鉆機配備的斜度控制儀重復調整、校正孔斜，要求孔斜率＜1%，若是孔斜較大需及時糾偏。

（3）樁徑控制。結合地層狀況，選擇適宜鉆頭直徑。

（4）樁長控制，正確換算護筒口高程、樁底高程，明確鉆孔樁樁長，勘察樁底地層狀況，設定每墩第1 根樁的樁長[6]。

3.5.2 進行質量檢測

（1）孔位檢測。開孔前通過全站儀進行定位檢測，確保樁孔孔位滿足表3要求。

表3 鉆孔樁鉆孔允許偏差表

（2）進行孔徑、孔型檢測。選擇與樁孔直徑一致5m 長的籠式檢孔器勘測，吊起籠式檢孔器，孔的中心與起吊鋼繩保持一致，緩慢放入孔內，若是暢通無阻、不發生卡塞代表孔徑、孔型達標。

（3）孔深和孔底沉渣檢測。檢測工具為標準錘，錘底直徑15cm，高20cm，質量6kg，測出孔深和孔底沉渣厚度滿足表3要求。

（4）成孔豎直度檢測。通過斜度控制儀實現，滿足表3要求。

3.6 鋼筋籠的制作與安裝

（1）制作：進行鋼筋質量檢查、驗收，避免因材料質量問題引發施工誤差；用無齒鋸切割機進行切割下料，下料切割端面應與鋼筋軸線垂直，同一截面的鋼筋接頭數量≤50%，同一根鋼筋上不得超過一個接頭，兩連接接頭在鋼筋直徑的35 倍范圍且≥500mm；通過長線法在臺座胎具上統一制作鋼筋籠，按照圖紙進行鋼筋連接，若是主筋較多需進行綁扎[7]。

（2）安裝：先進行鋼筋籠起吊，后續提起連接好的骨架、抽出扁擔梁，緩慢下放，下放到位后將吊筋與扁擔、扁擔與護筒焊接固定，避免澆筑混凝土時鋼筋籠的上浮和下沉。

3.7 混凝土灌注

（1）首批混凝土下落后，進行混凝土連續灌注；導管埋深6m；灌注時用重量≥4kg 的測錘測量孔內混凝土上升高度，等待導管到指定埋深后，逐級快速拆卸導管，在每次起升導管前都需探測混凝土面高度，提升對整個施工過程的把控力度。

（2）灌注的樁頂標高需高于設計標高1m，提升混凝土強度，及時鑿除多余樁頭，避免其出現松散層；在完成混凝土灌注后，檢查并清理漏斗、導管，用于后續備用；灌注水下混凝土前，按照施工要求填寫檢查鉆孔樁和鋼筋籠情況的檢測表格，便于隨時查看。

3.8 安全管理

搭建安全管理組織架構。由項目經理、副經理、工區經理、安全監察長等負責工程安全管理工作。完善安全保證體系。從4 個方面推進：建立安全生產責任制、制定各類安全事故應急預案、制定安全巡查制度、安全生產保證措施體系。確保不會因人員因素引發施工安全、質量問題。

4 結束語

本文就黔東南州黎平縣復雜地層巖溶區的橋梁樁基施工技術展開了研究，分析了相關施工技術在實際施工過程中可能遇到的技術問題，通過提前制定預案，做好各項準備工作，對可能存在的問題進行針對性的處理。項目所采取的措施和取得的經驗對不斷提升施工質量、推進長遠發展來說有著積極的意義。