岩溶地区钻孔灌注桩施工方法

岩溶地区钻孔灌注桩施工方法编制单位：编制人员：编制时间：二〇一〇年十一月岩溶地区钻孔灌注桩施工方法摘要：京福铁路客专闽赣Ⅱ标石峡岭特大桥桩基础采用回填片石、粘土法处理溶洞，与钢护筒跟进法相比节省了钢护筒，节约了成本，且处理效果较好。

文章阐述了该项工艺的技术要点及工程实施情况。

关键词：溶洞处理；钻孔桩施工工艺一、工程概况石峡岭特大桥起讫桩号为DK442＋458.13～DK443+090.59，全长632.46米。

桥跨布置为19-32m。

桥墩采用圆端型实体墩，合肥桥台、福州桥台采用矩形挖方台。

该桥18#、福州台桥墩基础采用扩大基础，其余墩台基础采用钻孔灌注桩基础，共176根。

二、控制工程和重难点工程本桥控制工程主要为岩溶地区的钻孔灌注桩施工。

三、施工准备在施工过程中，若钻孔灌注桩钻进时遇到溶洞、裂隙地带，就会出现孔内泥浆急剧下降，如不及时补充水头和抛填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙带的漏浆空洞，抬高水头以增加孔壁侧压力，孔壁土层就不能承受地下水和周围土层的侧压力，就会造成护简底部地层坍塌和埋钻的现象，护简周围地面大面积整体下陷，地面也可能出现裂缝。

一旦出现这种异常情况，若处理不及时或处理不当将会影响到工程质量和人员、设备的安全，造成经济上的重大损失，施工周期也将延长。

3.1场地准备施工前先对桩位处的场地进行平整：一般地段桩位处的场地，清除地面的杂草、树根等然后进行压实；软基地段的桩位则需清淤后再用碎石土回填推平压实。

就近选择一块空地，储备足够的片石、碎石、粉煤灰和水泥等必备材料。

3.2测量放样测量人员负责根据设计图纸桩位坐标放样，以确定桩位，精确测量桩中心，误差不超过±1cm。

架子队测量员必须对所放桩位换手复测、复算，两次测量检查无误后，由现场技术员负责报送有关检查资料至监理工程师处审核。

另在桩位的纵横中心线上埋设护桩，护桩距桩中心2米。

护桩采用带有十字凹槽的螺栓或在钢筋棍上刻划十字丝，要保证护桩位置的精确，以便在施工中随时校验孔位，对于护桩要严加保护，不得随意破坏。

护筒安放好后将桩位标记反到护筒上，用红油做好标记。

3.3护筒埋设钻孔前，先埋置导向护筒。

护筒采用8mm钢板卷制，长度一般2.0m 一节，护筒内径大于钻头直径（旋转钻机比钻头大约20㎝，冲击钻机比钻头大约40cm）。

护筒平面位置偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。

钢护筒连接时两端打磨成45度坡口焊接连接，焊缝质量符合焊接规范要求以保证不漏浆，护筒顶端预留200×200mm的出浆口。

为防止钢护筒在钻进成孔过程中水头突然下降、地层扰动后液化发生坍塌倾斜等事故，在埋置护筒时，将护筒一定周围内的砂性土挖除，回填粘性土至护筒底以下0.5m 处并夯实，然后通过定位的控制桩放样，把钻孔中心位置标于孔底，再把护筒放进坑内，然后移动护简、使护筒中心与钻孔中心位置重合。

在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实、达到最佳密实度，同时也选用刚度好、接头严密、不漏水、抗挤压的钢护简。

3.4泥浆制作及泥浆池布置设置容量不小于2倍单孔容量的泥浆池和沉淀池，泥浆采用优质粘土造浆，泥浆比重应大于1．4。

在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及灌注混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，防止泥浆溢流，并用砼灌车运弃至指定地点，禁止就地弃渣，污染周围环境，泥浆池布设见图3.1。

泥浆池布设及尺寸图3-4 泥浆池布置图四、溶洞处理岩溶地区钻孔灌注桩施工必须按照图纸要求，要先施工长桩，再施工短桩，同时尽量安排两相邻桩跳开施工，确实无法错开时，则要等到相邻钻孔桩混凝土强度达到2.5Mpa后方可施钻，避免影响相邻已施工好的钻孔桩质量，施工工艺流程见图4.1。

图4.1 溶洞地区钻孔桩施工工艺流程根据溶洞的高度、洞内填充物的情况，对溶洞采取不同的处理方法。

主要有：抛填、注浆固结、钢护筒跟进等。

本桥钻孔灌注桩采用回填片石、黏土法处理溶洞。

1.提前注浆处理一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。

目的：溶洞内注浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度，防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。

（1）注浆加固方法超前钻孔过程中，每遇到漏浆溶洞或裂隙，立即进行注浆处理。

并用纯水泥浆封堵，利用浆液的流动性，在压力作用下，充满空洞及裂隙。

开启注浆泵进行注浆，控制注浆量；当注浆量达到设计量或顶部返浆后，上拔注浆钻杆，直至结束；注浆结束后，清洗注浆设备，防止残留浆液凝固，堵塞钻杆。

（2）注浆主要技术参数注浆压力：0.1～0.2MPa注浆流量：8～10L/min浆液配比（重量比）：水泥∶水=0.8（0.6）∶1高压注浆示意图见图4.2。

图4.2 高压注浆示意图2.填充粘土和片石处理粘土和片石填充适用于高度10m以下无填充及20m一下全填充、半填充的溶洞处理，此法方便、快捷，节省费用。

当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m.溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。

若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。

采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。

图4.3 穿越溶洞时发生漏浆随后出现部分护壁垮塌图4.4 漏浆后回填黏土图4.5 漏浆后回填片石图4.6 回填片石、黏土法处理溶洞3.钢护筒跟进法对于高度大于10m及多层的半填充溶洞或空洞，采用钢护筒跟近。

对于设计孔径为1m的桩基，开孔时利用1.2m钻头进行扩孔至溶洞底标高，然后安装钢护筒，重复上述方法穿越其他溶洞，最后一个溶洞穿过后要继续钻孔至溶洞底一下1m，继续安装钢护筒至本次标高，待钢护筒安装完成后改用1.0m钻头继续钻孔至设计孔底标高。

安装钢护筒时必须利用护桩返测出孔位中心点，再使用汽车吊安装钢护筒，钢护筒安装必须顺直，连接必须满焊，防止漏浆。

图4.7 钢护筒跟进法处理溶洞图4.8 护筒跟进法施工流程图↓↓↓↓↓↓4.裂隙漏浆的处理裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。

由于护筒埋深浅（最初入土深度3米左右，处于土质地层中），漏浆极易引起孔壁坍塌。

主要处理措施为：（1）入岩前，准备充足的水源和一至二台水泵。

（2）准备足够的粘土，并将粘土做成泥球，直径15～20cm。

（3）准备一定数量的小片石或狗头石，直径10～20cm。

（4）密切注意护筒内泥浆面的变化情况，当泥浆面迅速下降时，证明在漏浆，首先要赶快补水，然后将泥球往下投，如此即可将漏浆堵住，之后，将粘土和片石按大约1：1的比例往下投约2米，再重新开钻，这样砸碎的片石和大颗粒土可将裂隙填充一定的距离（阻碍裂隙宽度变化），即可钻进一定深度而不漏浆。

当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步钻至设计孔底标高。

五、清孔及成孔检查当钻孔深度达到设计标高时，立即进行第一次清孔，并请设计代表到现场对地质进行确认，并留有岩样（每个墩的第一根、第二根桩对角线布置）。

清孔合格后用验孔笼对孔深、孔径、孔形和进行检查。

验孔笼采用与钢筋笼同等规格钢筋焊制而成，直径与钢筋笼相同，长度为6ｍ（一般为钻孔桩设计直径的4～6倍），做成梭形，两瑞长度各为0.5ｍ，中间长度为5ｍ。

确认满足设计要求后，质检工程师报请监理工程师检验，监理工程师认可后进行清孔。

清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于1%，粘度16～20s；灌注水下混凝土前柱桩孔底沉渣厚度不大于5cm，摩擦桩不大于10 cm。

严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

钻孔桩孔位允许偏差见表5.1。

表5.1钻孔桩孔位允许偏差六、钢筋笼加工与吊放钢筋笼加工采用长线法施工，在专用胎具上加工成型。

钢筋笼整体加工制作。

钢筋笼每隔2～4m设置十字加劲撑，以防钢筋骨架在运输和就位时变形。

钢筋笼主筋经调直后采用双面搭接接焊接长。

钢筋笼统一在钢筋棚内加工，平板车运至现场，在孔口利用25t汽车吊吊放。

下放时检查钢筋笼垂直度。

为了确保桩身主筋净保护层厚7cm，钢筋笼骨架上沿各加劲箍筋布置椭圆形细石子砼垫块，以保证保护层厚度。

钢筋笼安装就位后立即将钢筋笼中四根加长主筋与钢护筒顶部焊接固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮。

钢筋笼上部伸入承台范围内的箍筋待破除桩头混凝土后再按设计要求绑扎就位。

钻孔桩钢筋骨架的允许偏差见表6.1。

表6.1 钻孔桩钢筋骨架的允许偏差七、砼灌注1.导管使用前必须进行水密性实验和提拉试验。

导管按顺序编号，连接成整体，一端密封，另一端注水，使导管中充满水，并用1m3空压机加压，所加压力宜为孔底静水压力的1.5倍。

检查所有导管是否有漏水现象，如果有漏水现象必须更换漏气处导管重复试验，如果不漏气则必须将导管拆除颠倒导管顺序，如：1号、2号互换，3号、4号互换，依次类推把所有导管按新顺序排列好后重复加压过程，并检查有无漏水现象，如果无漏水现象则说明导管密封性满足要求可以使用。

2.安装导管时必须使用完好无损的密封圈，并将法兰盘上紧，防止导管漏水、漏气。

每灌注3-4根桩后必须换新的密封圈。

3.砼灌注时必须使用导管架将导管卡住，以保证操作人员的安全并防止导管掉入孔中。

砼灌注必须准备一个大料斗（储料2m3），小料斗一个，首封砼灌注完成后换小料斗进行灌注。

4.砼灌注前必须对泥浆三项指标进行检查，泥浆比重不得大于1.1，稠度16-22s，含砂率不大于1%，沉淀层要求：柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于10cm。

5.砼灌注前必须进行塌落度试验，塌落度允许范围：180-220mm，要求砼和易性要好，塌落度不满足要求及出现离析现象的砼必须退回拌合站重新搅拌，如果不能调好，必须按废料丢弃。

6.砼灌注前必须认真计算核对导管每节长度、节数、总长，并控制导管底悬空30-40cm，最大不超过50cm。

7.砼灌注前必须检查吊车、钻机设备的钢丝绳等设备的完好程度，对于磨损严重的设备必须进行更换后才能进行砼灌注。

8.采用砍球法灌注水下混凝土，首盘混凝土需用量由如下公式计算确定（见图7.1）：V≥πd2/4×h1+πD2/4×Hc式中：V————首批砼所需数量，m3；h1————井孔砼面高度达到Hc时，导管内砼柱平衡导管外水（或泥浆）压所需要的高度，即h1≥Hwγw /γc，m；Hc————灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，Hc=h2+h3，m；Hw————井孔内砼面以上水或泥浆深度，m；D————井孔直径，m；d ————导管内径，m；h2————导管初次埋置深度（h2≥1.0m），m；h3————导管底端至钻孔底间隙，约0.4m。