斷層地質(zhì)帶巖溶地層橋梁鉆孔樁鉆孔施工技術(shù)

喬守朝 （中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概況

新建滬昆鐵路長沙至昆明客運(yùn)專線（云南段）站前工程TJ3標(biāo)6分部，起訖里程：DK1108+111.5～DK1124+148.33，線路全長約16.04km。其中果子園特大橋位于云貴高原中心地帶，地勢平坦開闊，地表水系發(fā)育，地質(zhì)情況復(fù)雜，地下土質(zhì)以膨脹土為主，樁基施工難度大，果子園特大橋的施工組織重點(diǎn)包括鉆孔樁、預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁1聯(lián)（23+39+31.8）m施工。果子園特大橋位于沖積平原區(qū)，所以采用巖溶地層鉆孔樁的施工方法，預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁1聯(lián)（23+39+31.8）m采用支架澆灌法施工。

2 施工方案

斷層地質(zhì)帶巖溶鉆孔作業(yè)過程中，常常會(huì)碰到埋鉆、漏漿、卡鉆等問題，這些問題對施工進(jìn)度和施工質(zhì)量均造成了比較大的影響。所以，需要采用合理的措施來鉆進(jìn)設(shè)備可順利從溶洞跨越。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)鉆孔的方式進(jìn)行鉆孔施工，可有效避免混凝土灌注過程中出現(xiàn)流失的情況，防止出現(xiàn)端樁，提高成樁質(zhì)量。一般來說施工方法主要包括單護(hù)筒跟進(jìn)和雙護(hù)筒跟進(jìn)兩種方法。當(dāng)溶洞范圍過大時(shí)，而且主要填充物為流塑性物質(zhì)時(shí)，可以選用雙護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行施工。而對于洞內(nèi)為軟縮物質(zhì)或卵石土填充物的地層在，并且溶洞不太大時(shí)，可以選用單護(hù)筒進(jìn)行作業(yè)[1]。本工程由于溶洞比較大，并且填充物呈流塑狀，因此選用雙護(hù)筒跟進(jìn)法進(jìn)行作業(yè)，見圖1。該方法具有可靠性高、污染低、質(zhì)量高、成孔效率高、經(jīng)濟(jì)效益佳、適用的地質(zhì)工況多等優(yōu)點(diǎn)。在選擇護(hù)筒時(shí)，需要根據(jù)地質(zhì)情況而確定護(hù)筒深度，護(hù)筒的深度要超過斷層巖溶層的深度。

圖1 旋挖鉆跟進(jìn)護(hù)筒施工

3 斷層地質(zhì)帶巖溶地層橋梁鉆孔樁施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備工作

①準(zhǔn)備場地。在施工前，需要先將地下管線的實(shí)際情況探測清除，并在獲得文物部門的批準(zhǔn)后才可開展施工。結(jié)合水文情況、地形情況、材料運(yùn)輸情況、設(shè)備情況等對施工場地進(jìn)行規(guī)劃，主要包括道路準(zhǔn)備、場地平整、開挖儲(chǔ)漿池、開挖沉淀池等方面的施工內(nèi)容。

②準(zhǔn)備施工技術(shù)。技術(shù)主要包括圖紙的核對和學(xué)習(xí)，實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)。測量監(jiān)控、放樣、復(fù)測；制定配合比，檢測原材料，監(jiān)控施工質(zhì)量等[2]。

③機(jī)械設(shè)備及動(dòng)力準(zhǔn)備。在旋挖鉆機(jī)設(shè)備入場前，需要對設(shè)備進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，保證設(shè)備入場后可正常使用。開展鉆進(jìn)作業(yè)前，要根據(jù)地層巖性情況、技術(shù)要求等選擇合理的鉆進(jìn)方式和鉆進(jìn)設(shè)備，全面檢查鉆機(jī)各部位的運(yùn)行狀態(tài)，保證設(shè)備性能。

④在進(jìn)行作業(yè)過程中，沖擊鉆機(jī)護(hù)筒的內(nèi)部直徑要超過樁基40cm，而選用旋挖鉆機(jī)時(shí)護(hù)筒內(nèi)部直徑要超出樁徑20cm。護(hù)筒的頂部要超過施工地下水位或施工水位2.0m。砂類土地層護(hù)筒的埋深度要控制在2m以上，黏性土地層護(hù)筒的埋設(shè)深度要控制在1m以上。在岸灘上進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)施工時(shí)，要求用黏土填充到護(hù)筒的周圍，并分層將其夯實(shí)。設(shè)計(jì)樁位和護(hù)筒頂面中心位置之間的傾斜度要控制在1%以內(nèi)，樁位偏差要控制在5cm內(nèi)。

3.2 護(hù)筒就位

使用全站儀對護(hù)筒的位置進(jìn)行測量放樣，并在放樣完成后進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)無誤后即可將十字型護(hù)樁布置好。在埋設(shè)護(hù)筒樁時(shí)，為了防止損壞，要利用水泥砂漿將其包裹好。雙臂護(hù)筒設(shè)計(jì)單節(jié)的長度值為2～5m。使用平頭螺栓連接好護(hù)筒支架。在護(hù)筒四個(gè)方向?qū)ΨQ布置定位鋼筋，以此來檢測樁基是否產(chǎn)生了偏位的情況，此外要分層夯實(shí)護(hù)筒底部和護(hù)筒的四周，而且要求護(hù)筒超出地面30cm。連接好旋挖鉆機(jī)護(hù)筒和動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)連接器，然后安排操作人員將首節(jié)護(hù)筒的位置準(zhǔn)確確定出來，并使用打扭矩鉆機(jī)動(dòng)力頭旋壓鋼護(hù)筒到設(shè)計(jì)標(biāo)高。護(hù)筒壓入前后都需要利用水平儀調(diào)整護(hù)筒的垂直位置。施工時(shí)先對樁位進(jìn)行測量，然后將鋼護(hù)筒安裝好，安排旋挖鉆機(jī)就位，然后進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)的樁底高程后對地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)核，終孔后利用泥漿泵進(jìn)行排漿，并對鉆孔進(jìn)行清洗，然后將鋼筋籠安放好，并將導(dǎo)管下入，進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)，澆筑完成后對成樁質(zhì)量進(jìn)行檢查。

3.3 泥漿制備

在采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工時(shí)，使用靜態(tài)泥漿護(hù)壁進(jìn)行施工。在鉆孔深度不斷增加的情況下，及時(shí)將提前準(zhǔn)備好的化學(xué)泥漿注入到鉆孔中?；炷凉嘧⑦^程中要將泥漿排除到孔外，進(jìn)一步處理后進(jìn)行循環(huán)利用。根據(jù)本工程的實(shí)際情況以及試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)采用水解聚丙烯酰鞍（PHP）、純堿、優(yōu)質(zhì)膨潤土、中性羥基纖維素（CMC）、水解聚腈鉀鹽（KPAN）來進(jìn)行化學(xué)泥漿的配置。在正式開始鉆孔作業(yè)前要觀察泥漿效果，并將泥漿配比確定出來。一般情況下，泥漿指標(biāo)要控制在比重 1.06～1.10，粘度 19～22s，PH 值在9 左右[3]。

3.4 鉆孔施工

在進(jìn)行施工時(shí)，首先利用底部帶有活門桶式鉆斗對土層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削，然后直接將巖土裝入到鉆斗中，然后利用伸縮式鉆桿和鉆機(jī)主卷揚(yáng)提升鉆斗到孔外，然后及時(shí)進(jìn)行泥漿的補(bǔ)充，如此循環(huán)往復(fù)，不斷地進(jìn)行卸土、取土，直到達(dá)到設(shè)計(jì)深度。為了避免孔壁和鉆斗之間的泥漿流沖刷孔壁，需要根據(jù)地質(zhì)情況對井孔中鉆斗的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。結(jié)合類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)旋挖鉆機(jī)在不同土層中的進(jìn)尺和轉(zhuǎn)速如下。

①細(xì)砂層鉆進(jìn)。在進(jìn)行細(xì)砂層鉆進(jìn)施工時(shí)，為了避免擾動(dòng)細(xì)砂，需要將轉(zhuǎn)速保持在40r/min，適當(dāng)將鉆桿帶勁，使用輕壓的方式對鉆進(jìn)進(jìn)行控制，鉆進(jìn)進(jìn)尺要保持在60cm。出渣過程中，要控制好提斗的速度，空升時(shí)將鉆速控制在1.0m/s，滿載時(shí)上升速度控制在0.8m/s。

②土層鉆進(jìn)施工時(shí)，要求轉(zhuǎn)動(dòng)速度保持在45～55r/min，要求鉆進(jìn)過程中鉆進(jìn)速度保持在40～50cm。

③在粗砂層進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，鉆進(jìn)速度可適當(dāng)比細(xì)砂層的快些，并使用輕壓滿鉆的方法進(jìn)行施工，利用較高的轉(zhuǎn)速來提升鉆進(jìn)速度。

④鉆機(jī)定位系統(tǒng)和垂直控制系統(tǒng)。在進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，采用全電腦控制系統(tǒng)對鉆進(jìn)進(jìn)行控制，要求可以直觀的觀測到鉆進(jìn)深度和鉆桿垂直度，保證施工質(zhì)量。

⑤使用行走系統(tǒng)控制孔位中心。當(dāng)鉆機(jī)鉆入到設(shè)計(jì)的孔位后會(huì)鎖定住，而且可以隨時(shí)檢查鉆進(jìn)情況，確?？孜粶?zhǔn)確。

⑥在進(jìn)行旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)施工時(shí)，一般會(huì)配備短螺旋鉆頭、長螺旋鉆頭、筒式撈砂鉆頭、普通鉆頭等型號的鉆頭，施工過程中要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況更換鉆頭。

3.5 護(hù)筒跟進(jìn)施工

在鉆孔過程中，安排專人負(fù)責(zé)將樁位中心對準(zhǔn)，有人負(fù)責(zé)對準(zhǔn)樁位中心，鉆機(jī)緩慢鉆進(jìn)過程中，要對定位鋼筋的位置進(jìn)行復(fù)合，鉆機(jī)慢慢旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，同時(shí)復(fù)核定位鋼筋，查看樁孔是否出現(xiàn)偏位的情況，結(jié)合地質(zhì)情況，護(hù)筒的埋設(shè)深度有所差異，一層對于特殊的地質(zhì)情況要互通跟進(jìn)，并超過斷層、溶洞等地質(zhì)情況，避免出現(xiàn)超重、塌孔等情況[4]。

3.6 清孔

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到規(guī)定的標(biāo)高后，立即對鉆孔直徑、鉆孔深度、鉆孔位置進(jìn)行檢查，檢查達(dá)標(biāo)后使用換漿法進(jìn)行清孔，在保證沉淀層的厚度達(dá)到要求后，立即上報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查。使用測繩對虛土厚度和孔深進(jìn)行測量，將虛土的厚度保持在允許的范圍值內(nèi)。施工過程中要填寫好清孔記錄表，并由監(jiān)理工程師進(jìn)行簽字確認(rèn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行巖溶地層樁基鉆孔施工時(shí)，很容易出現(xiàn)漏漿、塌孔等問題，所以要結(jié)合工程的實(shí)際情況制定具體的鉆孔施工措施。本文以實(shí)際工程為例，設(shè)計(jì)采用雙護(hù)筒跟進(jìn)的方法進(jìn)行施工，順利完成了鉆孔樁施工，保證了施工質(zhì)量，值得參考借鑒。