桩基施工中孤石处理方法

桩基施工中孤石处理方法

摘要：本文对目前桩基施工中处理孤行常用方法作了分析比较,提出了一种钻爆工艺,并经实践证明是一种行之有效的方法。

关键字:桩基施工钻爆工艺孤石处理

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１。概述

在公路桥梁桩基钻孔施工过程中，常常会遇到随机分布孤石，由于形状大小各异、厚度不一，孔内状况复杂，穿透孤石成孔难度较大，在这类地层中施工钻孔桩钻进效率低,钻具寿命短，易产生卡钻、斜孔、掉钻头、塌孔等事故，成孔速度也较慢，严重影响施工的正常进度,有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，花费成本较高,经济效益差;如何处理钻孔所遇到的孤石，是当前公路桥梁施工中一个较大的技术难题，也是引起桥梁桩基工程变更、费用控制和施工争议等问题的关键所在。

2.孤石处理主要方法

该类地层常用的钻进方法：开挖法、冲击反循环钻进法、冲抓锥钻进法、回转钻进法、爆破法。常见的爆破法有人工挖孔炸石成孔法、钻孔爆破法。爆破法常和其它方法相结合使用。

2.1 人工挖孔炸石法

在钻进过程中遇到孤石时,开挖使孤石露出，对涌水地层还应进行抽水,然后人进入孔内,在孤石上钻出爆破孔，安放适量的炸药,对孤石进行爆破.只是对于涌水量大的地层,难以继续延深.

2.2 钻孔爆破法

在钻进过程中遇到孤石时,提钻后,查明孤石的产状、大小、形状并依此来制定爆破孔的数量、分布和装药量，利用小口径钻头在孤石上钻出爆破眼，然后在小孔内安放适量的炸药对孤石进行爆破。清除孔内岩块进而达到钻孔顺利穿过孤石的目的.对于垂直高度特别大的巨石可以进行多次爆破直到钻孔穿过巨石.钻孔爆破具有如下特点：

(1)施工周期短,成本低;

（２）适应范围广，可适应不同埋深的孤石、漂石、滚石；

（3）方便灵活,可根据孤石的形状、大小来具体确定爆破孔的孔径、深度和装药量大小,对形状厚度较大的孤石,可实施分层爆破确保钻孔质量；

（４）不适宜用于松散地层中的直径相对较小、近似圆形、表面光滑的孤石，在小口径钻进此类岩石时,岩石和钻头一起回转,钻进成孔困难。

3.工程实例

３.1 工程地质概况

广东西部沿海高速公路第四合同段K29+000～K４2+00０路线所穿越的地貌,是台山南部低山区及沿海平原区，孤石较多,多为分散孤立分布：其主要成份为中～微风化的新鲜岩体,岩石的坚实系数ｆ=１0～15。孤石产状各异,其垂直厚度一般为０.５m~１0m 左右;大型、巨型孤石，一般呈集聚型分布,邻近一般都有数个大小不一的孤石就近分布,形成“孤石群"，这些孤石、探头石致密坚硬,难以穿过,且容易误判为桩端持力层。桥址桩基地质勘察难以准确探明,桩基施工较难处理。在工程施工初期，由于设计地质勘探不详、施工经验不足，尝试过采用几种常用方法钻进。在广东西部沿海高速公路第四合同段Ｋ36+２66通道桥桩基施工中,地质情况较复杂，孤石较多零散分布，遇到孤石问题,分别采用一般工艺和复合工艺处理孤石,其工程进度、施工质量及处理效果迥然不同.

３．2 一般工艺

K36+２66 0－Ａ桩回旋钻钻进至6.4m处遇黑云母花岗岩孤石,每小时钻进lcm～３cm,且钻头底破岩尖刃脱落较多，卷刃磨损严重,并有斜孔现象,经常出现跳转和斜孔,影响了成孔速度。且表面孤石形状不均匀，现场施工投入硬度相近的混凝土。改用钢丝绳冲击钻，实际操作时先用低冲程冲击，冲程控制在lm～2m,通过加快频率来破坏孤石光滑坚硬的表面，同时使钻头充分转动避免偏孔。在冲进孤石1０cm深后改用高冲程冲击，冲程为2m~３m，控制泥浆浓度在1.3左右，防止塌孔，也可高低冲程交替冲击。实际冲钻过程中平均进尺为３ｃm/h～７ｃm/ｈ，但有些冲击进尺＜2ｃm／ｈ,锤头损坏严重。在桥梁桩基施工过程中，遇到大型孤石群采用一般冲击钻进方法，用冲锤冲击处理孤石效率低，工期长,损耗大。较难将工程按照合同规定的工期按质、按量完成,以致引起工程变更和工程延期，又严重影响经济效益。

3.３钻爆工艺

K36+266 1－c 桩回旋钻钻进至2。5m处遇花岗岩孤石,每小时钻进lｃm~３cm。经过用小型钻机XＹ－l抽芯,探查地质情况、孤石位置,确定是巨大孤石群，分2层,每层垂直高度3m~4ｍ,为此决定用钻孔爆破法处理孤石,根据周围环境,为了确保施工安全和施工质量, 采用光面爆破施工，必须满足以下技术要求：

(1)采取合适的起爆网络和有效的防护措施，防止爆破飞石影响既有电线及附近民房，根据有关规范，爆破震动速度控制在7cｍ/s以内；

（2)桩孔内爆破都不应使业已完工的桥梁桩基及承台混凝土结构受损；

(3）爆破后孤石破碎，本身桩孔的不偏斜，避免相邻桩周围的地表塌陷；

(4）爆破后的基岩轮廓规则、圆滑,以利冲桩机冲孔,超欠挖量满足高速公路规范要求。

在爆破的现场，钻孔爆破采用手风钻及普通凿岩机，钻凿直径３8～42mm的炮孔，孔深小于2m，实施分层爆破。炸药一般使用直径中32ｍm的管状乳化炸药卷，切成长度15cm重量100g药块。实行光面爆破,因此必须严格控制炸药用量,各类炮眼线装药密度可按下列参数控制。周边眼：O．30～0．35kｇ/m；掏槽眼:0。６0～0.65kg/m；.辅助眼:Ｏ．55~0．６0ｋg/m。掏槽眼装药结构为偶合式，即为连续桩状，顶部用粘土填实，长度要求大于40ｃm,同时，装药充填度应占炮眼长度的75％～８5％,辅助眼、周边眼装药结构采用不耦合装药，不耦合装药系数为:1.25~2.0.按设计要求的线装药密度均匀地绑扎在导爆索和竹皮上，竹皮起固定作用.起爆器材为多段导爆管、导爆索、非电毫秒雷管及瞬发电雷管（用于引爆非电毫秒雷管）.采用最低用药量,按小包分散的布孔原则，减少冲击波对周边桩基的破坏。

光面爆破炮眼间距一般取炮眼直径的1０～20倍，设计参数为:孔径d＝40mm，孔距a＝0．４~0．5ｍ。光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆,主炮孔（掏槽眼）的布置