070.浅谈岩溶发育地区大孔径深水桩基础施工

公路2009年7月第7期910^^八丫仏1. 2009 ^0^ 7文章编号：0451 ~ 0712(2009)07 ~ 0109 ~ 06 中图分类号：1443丨154 文献标识码：8浅谈岩溶发育地区大孔径深水粧基础施工肖剑秋^湖南省高速公路管理局娄新高速公路公司长沙市410011〉摘要：简述了资水大桥在岩溶严重发育地质条件下采用3 0爪直径的钻孔桩的施工技术，分析了施工中易出 现的问题，并提出了相应的处理方案。

关键词：岩溶发育地区；大孔径；深水粧基础1工程概况娄新高速公路第八合同段资水大桥位于湖南省冷水江市金竹山乡资江村附近，跨越湖南省四大水系之一的资江，全长94216爪。

资江河道常年流水，河水受降水影响明显，每年5月〜10月为雨季，桥位处水面宽约350爪，水深约6〜12爪。

常年水位在175. 0爪以下，洪水期河水水位为177. 0爪，历史最高水位为182. 03爪，最低水位为172. 71爪，流速3胃9^/5。

本工程地质条件极为复杂，墩位处覆盖层以卵石、漂石为主，厚度一般为0胃5〜2 5爪，基岩以中风化灰岩为主。

桥位处于岩溶严重发育区域，溶洞、溶洞挂壁、溶沟、溶槽遍布桥位。

从提供的地质勘察资料分析：5号、6号、8号粧基岩溶极为发育，竖向溶洞个数多达7个，最大溶洞高达21爪。

溶腔的填充物多为塑状黏土、粉质黏土，含砂砾，力学性能差，主桥粧基地质柱状图如图1所示。

2钻孔施工方案的选择岩溶地区桥梁粧基施工，逐粧勘测是保证粧基顺利施工的前提，在充分了解粧位处溶洞分布规律及走向、形状、大小等基本情况下，选择能保证质量安全，同时能降低成本的施工方案。

施工中采取先易后难的策略，分期分批地组织安排施工，施工中遵循“堵洞护壁、重锤轻击”的原则。

针对桥位溶洞发育情况，我们首先对桥位溶洞进行综合分析研究，选择钻孔钻机类型，确定施工方案。

考虑到该桥位地质条件为风化灰岩，岩质较硬，选用1X15型冲击钻机，钻锤质量15 I，直径中2 98爪。

施工采取先易后难的方法，先对孤立的、较小的溶洞粧基开钻，摸索经验，改进施工方法，然后选择溶洞底标高较低的施工。

对于溶洞高度大于3爪，施工难度大的，则采用护筒跟进方法进行施工。

具体施工方法如下。

1. 1黏土片石拋填法当溶洞高度小于3爪时，采用“拋填造壁”方案，施工方法是：当钻进至溶洞顶板1爪左右时，首先应准备足够的片石〔直径0胃2〜0胃3 ^)、袋装黏土、7水泥，泥浆船要备好泥浆并接好泵，对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源；其次在1 ^ 0〜1.5爪范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。

在击穿溶洞顶板之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦孔内泥浆面下降，迅速补泥浆、补水，及时拋填片石、袋装黏土、7水泥等，确保孔内水头高度，并小冲程钻进，反复回填加固孔壁，判别孔壁的坚固程度，以捞出的钻渣粗细和多少为标准，在溶洞区段形成较厚的人工孔壁，直至不漏浆为止。

1. 2钢护筒跟进法(丄）当溶洞高度大于3爪时，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重，或与暗河连通时，采取片石黏土反复回填仍然不能保证成孔质量时，可采取钢护筒跟进法施工。

这种方法就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。

⑵当采用泥石筑壁法冲孔已穿过多个溶洞，并收稿日期：2009 - 05 - 31& 1994-2010 0^1^3 八。

3己6爪1。

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口1。

口也1油吨^0^56： ^111'她15！^656！^6丄他卩成1'册I一110 —公路2009年第7期图1主桥桩基地质柱状图且均已造壁成功，在继续冲孔时，上面已形成的泥石护壁突然坍塌，并且漏水，这时已无法再进行泥石护壁，可以将钢护筒跟进到坍孔处堵漏。

漏几个溶洞，就跟进几个溶洞。

⑶在竖向溶洞较多，粧基较长，钢护筒跟进困难，钢护筒不能一层跟进到底时，可先下一层大护筒跟进，这时护筒的直径应大于粧径20 0^左右。

当 大护筒不能下沉，下面的溶洞又无法处理时，需再下一层护筒跟进。

具体做法为:首先用3150 -1型回旋钻机在打超前钻施工时钻穿溶洞，由于该钻机的@ 1994-2010 0^1^^ ^02^6^10』0啦仙1^160^10^10〜匕115扮呢^0^56^ 八11『6361^6己.扮^只://界研界义打圮.打6丈2009 年第7 期肖剑秋：浅谈岩溶发育地区大孔径深水粧基础施工―111 ―钻头只有0丨3爪，漏浆较慢，可以反复灌注优质泥浆和水泥浆来填满该溶洞，直至溶洞不漏浆为止；然后再用正常的冲击钻施工，当冲进至溶洞顶板约1爪 处，为防止前期注入的泥浆流走，在冲过溶洞时要有足够数量的材料，一旦泥浆泄露，及时向孔内投放黏土、7水泥和片石，保持孔内水头高度；如果溶洞高度超过了 5爪，靠冲挤在溶洞内形成片石夹黏土的围护结构墙远远不够，就需要接长护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，保持孔内水头高度，便于钻孔施工。

3钻孔施工粧基成孔采用冲击钻成孔，钻机就位后，将其固定在钻孔平台工字钢上，确保钻机底座平稳、水平，钻架竖直，且保持钻机钢丝绳中心与粧基中心在一条垂直线上，以保证钻孔垂直度。

孔口处钻头中心与粧位中心水平偏差不大于5 0^。

3 1泥浆的拌制及循环钻孔开始阶段，泥浆由水、黏土〔膨润土〉、添加剂按适当比例在孔内配置而成。

根据地质情况，及时调整泥浆性能，泥浆性能指标如下。

(丄)泥浆相对密度。

一般地层1.1〜1. 3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂1 ^ 4〜1 ^ 6。

(之)黏度。

一般地层16〜22 5，松散易坍地层19〜28 5。

^含砂率。

新制泥浆不大于4 ^。

(斗)胶体率。

不小于95 X。

⑶沖值。

大于6 5。

泥浆的循环系统由泥浆船和各个粧孔钢护筒组成。

钻孔时所需补充泥浆，从泥浆船泵入孔内，所排钻渣存储一定浓度时，由泥浆船运至岸边，经泥浆车运至弃渣场。

3 2孔口钢护筒制作与插打钢护筒直径为相^ 9爪，壁厚20爪爪。

护筒制作在岸上生产区钢结构车间进行，先按1. 5爪钢板宽度卷成单筒，再在平台上将5爪X 1 ^ 5爪单筒组拼成一节，护筒底口焊接一道300高、16爪爪厚钢板加固环，以增加底口刚性和强度。

钢护筒的插打采用60 I振动打粧机，为保证钢护筒的准确定位及垂直度，在平台桁架上安装护筒下沉导向架与导向框，高度大于6 0 ^。

护筒下沉至既定标高，检查合格后，在护筒上安装支承环，平台与支承环之间用钢板抄垫牢固。

钢护筒制造与插打要点如下。

(丄)钢护筒制造对接时，要求接缝牢固，轴线一致，无折弯。

要求钢护筒周圈及焊缝无孔眼，防止钻孔时漏浆。

(幻为防止运输及插打下沉过程中护筒变形，护 筒内每间隔1爪加1道十字横撑进行加固。

⑶做好护筒下沉导向设施，确保粧位和垂直度。

(句用振动打粧机下沉时，必须把粧位和垂直度调好之后才能进行，开始每下沉0胃5〜1 ^ 0爪检查纠正1次粧位和垂直度。

下沉速度小于0胃3时，应暂停下沉把护筒内泥砂吸到平护筒底口后再下沉。

⑶护筒下沉到位后，用吸泥机把护筒内泥砂吸出，检查护筒有无变形，测量护筒下口中心及护筒的垂直度，填写检查证，如发现问题应及时处理。

⑴)护筒平面中心位置偏差应小于5 0^，倾斜度小于1 V。

3 3冲击钻钻孔及注意事项⑴冲击钻孔。

为防止冲击振动使邻孔壁坍塌，或影响邻孔刚灌注的混凝土的凝固，应待邻孔混凝土灌注完毕，一般经24 &后方可开钻。

(^)开孔阶段。

开孔前应在孔内多投放一些黏土，并适量加入粒径不大于15 0^的片石，顶部拋平，用低冲程冲砸(钻机冲程0胃5〜1. 0 ^)，泥浆相对密度1 ^ 6左右。

钻进出护筒口以后，再回填黏土和碎石(黏土和碎石比例为1 ：1〉，继续以低冲程冲砸。

如此反复2〜3次，待冲砸至护筒底口以下3〜4爪时，方可加高冲程正常钻进；4〜5爪后，则米用取渣筒，勤取钻渣。

钻进中应随时注意，保持孔位正确。

(^)钻孔时要察看钢丝绳回弹和回转情况。

耳听冲击声音，借以判别孔底情况。

要注意掌握少松绳的原则，但也不能过于少松，以免落空锤，损坏机具。

冲击过程中，勤检查钢丝绳和钻头磨损情况，及转向装置是否灵活，预防发生安全质量事故。

⑷在不同的地层，采取不同的冲程。

①在淤泥及夹砂互层，及时投放黏土和小片石，以低冲程冲进，冲程为0胃5〜1爪，必要时反复冲砸。

②在砂夹卵石层，只投黏土以中等冲程冲砸，冲 程2〜3爪。

③黏土层只投入适量碎石，宜用中、低冲程，冲 程为1〜2爪。

碎石可防止吸钻现象。

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61一112 一公路2009年第7期④基岩宜用高冲程冲程3〜5爪不得超过6爪。

⑤岩面倾斜较大，或高低不平，最易偏孔，可回填坚硬片石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较高冲程。

⑥I由渣或停钻后再钻时，应由低冲程逐渐加高到正常冲程。

^钻头直径磨耗不应超过1. 5 0爪。

应经常检查，及时用耐磨焊条补焊，并常备2个钻头轮换使用、修补。

为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程冲击一段时间，方可用较高冲程钻进。

(幻当孔内泥浆含渣量增大，钻进速度减慢，每小时进尺卵石层小于5〜10。

，松软土层小于15〜30 0^时，应进行抽渣，一般每进尺0胃5〜1. 0爪抽渣1次，每次抽4〜5筒或抽至泥浆内，钻渣明显减少，无粗颗粒，相对密度降至正常为止。

抽查时应注意：①及时向孔内补浆或补水，如系投黏土自行造浆，不宜一次倒完，以防糊钻；②抽渣筒放到孔底后，要在孔底上下提放几次，待多进些钻渣，然后提出；③采取孔口放细筛子或承渣盘等办法，使过筛后的泥浆流回孔内。

(乃在钻孔过程中，要注意调整孔内泥浆面高度，使之比孔外水位高0胃5〜1. 0爪,以防翻砂坍孔和穿孔漏浆。

(幻为控制泥浆相对密度和抽渣次数，需及时用取样罐放到需测深度，取泥浆进行检查，及时向孔内灌注泥浆或投碎黏土。

冲击钻进，孔底泥浆相对密度以1. 4〜1. 6为宜。

抽渣后应测深1次，再分批投碎黏土，直到泥浆相对密度达到正常为止。

冲孔时，每隔3〜 4 将钻头或抽渣筒在孔内上下提放几次，把下面的泥浆拉上来，以护孔壁。

(^)为保证孔形正直，钻进中，应常用检孔器检孔，检孔器可用钢筋制成，其高度为粧孔直径的4〜6倍，直径与钻头直径相同。

更换钻头前，必须经过检孔，将检孔器检到孔底，通过后才可放入新钻头。

如检孔器不能沉到原来已钻到的深度，或钢丝绳拉紧的位置偏移护筒中心时，则考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，应及时采取补救措施。

3 4清孔钻孔达到要求标高后，先用取渣筒取渣，然后采用管道直插孔底，压入新鲜泥浆进行正循环清孔，直到满足以下要求：⑴相对密度〈1 ^ 25；(之)含砂率〈4。