岩溶发育区桥梁钻孔桩施工方法

刘广跃

摘 要：云南省区域内地碳酸盐岩分布较为广泛，侵蚀和溶蚀作用是区内地貌形成的主要营力，发育不同成因、不同形态的地貌类型。由于路线较长，地形起伏较大，且跨越不同的地貌单元，根据地貌成因类型及形态特征，地形地貌划分为岩溶（峰林谷地）地貌区、构造溶蚀侵蚀低中山地貌区两大类型。在此地区施工高速公路桥梁桩基，钻孔桩施工存有较大的质量和安全隐患，提前编制安全专项施工方案保证岩溶发育区钻孔桩安全施工。

关键词：高速公路；桥梁；桩基础；施工

中图分类号：TU473. 1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0121-02

1 岩溶发育区桥梁桩基础施工的质量问题

1.1 桩机钻孔中的常见问题

（1）护筒冒水或者下沉的情况。在桩机钻孔过程中，护筒冒水或者下沉的情况比较常见，这主要是因为在护筒的底部会经常附着一些黏土。在桩基础施工过程中，未对护筒底及周边夯实，一旦没有控制好桩机钻孔就会因为泥浆等液体的飞溅，而导致护筒出现冒水问题。

（2）孔壁坍塌的情况。在桩机钻孔的过程中，由于钻孔内液面不稳定，在液面表面也会出现大量气泡，导致排出的土渣量增加，但是钻孔的深度却并未增加。或者钻孔的深度增加后，泥浆的粘稠度降低下降到16～22以下，孔壁由于缺乏泥浆的保护，就会出现坍塌的情况。

（3）钻孔偏斜的情况。在钻孔过程中存在钻孔偏斜的情况，主要是由于钻孔被地下不同结构的岩石层影响所致。当地土質结构比较坚硬时，钻孔就会朝着地质比较松软的位置偏移，而钻孔由于收到强烈的震动影响也会发生晃动与偏移，进而导致钻孔的偏斜。

（4）岩溶发育区钻孔桩工点属低中山构造剥蚀地貌，具有多层溶洞的岩溶区成孔，碎石层中或溶洞填充物中碎石下落，钻头击穿溶洞顶板过猛，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。详细阅读地质资料，掌握溶洞出现的桩号，范围大小，对不同的溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究，为防止碎石下落或造成卡钻，在穿越碎石层、溶洞时，向孔内抛填粘土，同时调高泥浆比重；当钻进至较大溶洞顶部时，改用小冲程冲砸。

（5）岩溶地区岩石面起伏较大，溶沟、溶槽、溶洞、裂隙等岩溶形态较为明显，岩土并存现象普遍，钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜，或在倾斜的岩面、软硬不均的岩层上钻孔时容易造成斜孔或偏孔。纠偏是岩溶区钻孔桩施工最频繁的工作，贯穿整个成孔过程，其方法是否得当关系到桩基施工的质量和进度。在入岩部位、溶洞处理部位时要时刻观察钢绳在冲击过程中的摇摆情况，校正钢绳与孔中心的偏差；如遇到探头石引起，可用小型钻机对探头石打眼爆破，或将钻架略移向探头石一侧，用冲锤高锤猛击，斩断探头石；当发生孔斜时，应立即进行修孔，用小冲程修孔，在倾斜的岩石面上冲击出一个台阶，再用较大冲程冲击。

1.2 灌注混凝土中的常见问题

（1）出现导管进水以及导管堵塞的问题。主要是由于在施工人员拔出导管时，实际上灌注的混凝土并未被填满，其内存在一定程度的缝隙，进而导致在压力的作用下，导管会出现进水情况。而由于灌注的时间比较长或者有泥浆被导致，就会使得导管内出现堵塞情况。

（2）出现钢筋笼的上浮问题，原因有几种，提前采取措施，钢筋笼就位后，在吊筋和钢筋笼上焊接加强筋，与孔口的横担钢管焊接牢固，横担钢管两端放配重块，桩基钢筋笼就固定牢固，有效防止上浮。

（3）产生断桩的问题。在混凝土灌注过程中产生断桩问题主要是由于在混凝土表面粘结各种介质形成一层夹层，进而导致在灌注过程中，混凝土的上下部分不能结合在一起，也就是产生了分层的现象。分层会导致桩基自身的承重能力下降，产生断桩，而断桩所处的不同位置，对于高速公路桥梁工程的影响也不尽相同。

2 岩溶发育区高速公路桥梁桩基础施工的质量控制

2.1 工程概况

蒙文砚高速公路三分部K68+000～K80+000，全长12Km。主要工程量为：大桥5座/2072.66米；中桥6座/327.22米；桩基342根；桥址区为岩溶地貌，主要不良地质局部见溶蚀空隙及裂隙发育。

2.2 施工准备工作

2.2.1 技术准备

根据设计图纸和现场实际地形，每根桩位的地质柱状图和施工方案都单独列出，工程部对现场技术员、工班长、作业人员进行交底，管理人员和作业人员都熟悉现场地质情况以及应采取的施工方案。计算复核施工图中的工程量，并列出工程量清单，以便材料采购。对平面控制点、高程控制点进行复测，放出桩中心及开挖边线，规划好施工场地布置工作。制定各分工序（如桩基成孔、钢筋加工及安装、水下砼浇注）施工的施工措施及方法，组织做好向施工队各个班组进行三级安全技术交底。

2.2.2 人员配备

需要配有施工负责人1名、技术员1名、质检员1名、安全员1名、试验员1名，钢筋工10名、混凝土工10名，钻孔机械工10人。

2.2.3 施工设备配备

对钻机及配套设备，应进行全面检查，如卷扬机、钢丝绳、滑车、钻头、泥浆泵、水泵及电气设备等，是否完好正常，润滑部位加油后检查合格后方可开钻。钻机平台位置，挖掘机平整场地，垫高夯实，高出最高水位线1米，使用吊车就位，牢固拴好缆风绳，冲击钻头中心位置准确。吊车2台，选用25T，电焊机数量为5台，混凝土振捣棒的规格型号为50型，数量为2台；钢筋切割机数量为1台，钢筋弯曲机数量为2台，冲击钻机数量为1台。

2.2.4 桩基础施工准备

钻机机进场前，应先对桩孔周围场地进行平整，并在四周挖好临时排水沟，保证在雨天施工，桩孔四周不积水，地表水顺利排水。场地平整，根据场地地质情况、软硬程度对冲孔机操作平台进行平整、压实，并有足够的承载力，以保证冲孔机在冲孔时，不被移位、沉陷。利用挖掘机平整场地后，护筒具有固定桩位，引导钻头方向，隔离地表水流入孔内，保护孔口不坍塌等作用。护筒安放前应根据已放样测量的桩位人工钻孔至护筒高度，本桩基护筒采用钢板加工而成，护筒圆心应与孔位中心一直，钢护筒刚度应有足够抵抗侧向变形的能力。

2.3 桩基钢护筒的制作和埋设

2.3.1 桩基钢护筒的制作

护筒用10mm钢板卷制，护筒内径应比设计桩径大30cm，焊接牢固，严密不漏水。

2.3.2 桩基钢护筒的埋设

施工采用钢护筒护孔，根据现场实际需要，在厂家订制，直径大于桩径25cm，埋设护筒高出地面30cm以上。护筒顶端高程，根据现场实际测量，高出最高水位线1m。

2.4 泥浆控制

2.4.1 泥浆质量控制

配置专职泥浆检验人员对泥浆的生产、使用过程和泥浆的性能指标进行检査，每班（12h）取样1-2次，发现问题及时调整。

2.4.2 泥浆循环成孔

开始钻孔时，可提前准备性能合格的膨润土造泥浆，如地表有粘土，根据泥浆指标适当加入清水，一直在钻进过程中检测泥浆指标。如附近粘土充足，可在钻进过程中填入粘土和水，同时检测泥浆指标，合格的泥浆可循环泥浆池备用。

2.5 冲击成孔

钻进遵循“减压缓进，低速稳进”的原则。在钻孔过程中要做好记录，钻孔过程中随时检查泥浆比重、粘度和含砂率。在钻进过程中，根据进尺，将筛子放在护筒出浆口捞取钻渣，并填寫钻孔记录，判断工程地质情况并与设计地质情况相对照。桥位位于岩溶发育期，施工时应对桩基孔底先进行超声波检测，确保基底以下3D米范围内没有岩溶方可下料浇筑桩基砼。通过水下声呐法对桥梁桩基的孔底进行探测，并对其孔底地质作出工程地质评价。桩孔冲至设计标高后，用测绳量测桩孔深度，是否达到设计标高。成孔后对孔径和倾斜度进行检测，检孔器直径比钢筋笼直径大10cm，长度5D（钢筋笼直径）吊入孔内检测，符合要求后即可进入下到工序，不符合要求则重新进行扫孔。

2.6 清孔及钢筋笼下放

2.6.1 一次清孔

抽换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力。清孔还为下步灌注水下混凝土创造良好条件，使测深准确，灌注顺利。

终孔检查后，迅速清孔，清孔后应在最短时间内灌注混凝土。

2.6.2 钢筋笼的制作和下放

钢筋笼采用加劲筋成型法在桥梁钢筋加工场制作成型。加劲箍筋每2米设置一个，采用螺纹钢Ф28加工而成，单面焊接搭接长度不小于28cm。定位筋采用螺纹钢Ф16加工而成，每2米布置一个断面，每断面沿四周等距布设。钢筋笼加工采用在加工场集中加工，采用胎架进行焊接，检验合格后再运至施工现场。采用吊车吊放入孔安装。第一节钢筋笼下放入孔后，孔口放两根横担钢管，以在适当位置固定钢筋笼位置，使孔口以上保持1.0～1.5米的距离，以便于下节钢筋笼的连接。钢筋笼采用机械套筒连接的，应提前对钢筋头切割处理，并扯丝后磨平，严格控制钢筋长度，以保证套筒连接长度及质量。声测管接头及底端应封闭，不漏浆，确保管道畅通。

2.6.3 二次清孔

灌注水下砼前，检测孔底泥浆沉淀厚度，如大于设计或规范要求，用导管作吸泥机进行二次清孔。砼的配制符合水下砼配制要求，混凝土的拌制由拌和站集中拌制，混凝土罐车运至施工现场，通过集料斗、导管入桩。

2.7 水下混凝土灌注

2.7.1 水下混凝土灌注导管标准

水下混凝土灌注桩导管采用无缝钢管，直径一般为200～350mm，本桩基导管直径采用300mm，长度分别有3.5m、3m、1.5m和0.5m。接头连接形式采用螺栓连接接头，用扳手扭紧螺栓。为保证导管在使用过程中有足够的抗拉、承压及密封性，其导管在使用前应做水密实验。导管顶部应设储料斗，料斗的容量能足够容纳首次混凝土的灌注数量，并能承受混凝土的重量，不变形、牢固、安全。料斗高度通过计算，要满足灌注完成混凝土桩基顶标高的高度。

2.7.2 水下混凝土灌注要求

混凝土灌注前要首先准确计算出首批混凝土方量。灌注水下混凝土时要由一人统一下令开始灌注，灌注速度要循序渐进，导管首次埋置深度应不小于1m。首批混凝土灌注后，混凝土应连续灌注，不间断进行到完成。在整个灌注时间内，导管出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2.0m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。初凝前，任何受污染的混凝土应从桩顶清除。

3 结语

近年来，高速公路的飞速发展，尤其山区跨越沟谷、岩溶地区高速公路，桩基础应用非常广泛。

参考文献

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