半填充岩溶地质灌注桩施工冲击钻成孔技术探讨

半填充岩溶地质灌注桩施工冲击钻成孔技术探讨

刘梦牛

中交三航局第二工程有限公司上海市200122

摘要：本文结合杨梅洲大桥工程实例和工程地质状况，通过对溶洞地质钻孔灌注桩新老工艺的对比，分析总结出了半填充岩溶地质灌注桩冲击钻经济型成孔施工技术。

关键词：灌注桩施工；溶洞地质；半填充岩溶地质；施工技术

1引言

岩溶地貌又称喀斯特地貌，主要分布在云南、广西、贵州、湖南等地区，是以水对可溶性碳酸盐岩、石膏、岩盐溶蚀后形成的地貌。钻孔灌注桩施工过程中经常会遇到半岩面、石笋溶沟、溶槽、裂隙漏水、漏浆情况。溶洞地质灌注桩施工目前国内技术也相对比较成熟，基本上采用二种方式，一种为冲击钻成孔，因为冲击钻能广泛适应各种复杂地质构造，根据地质钻探几层大溶洞套几层钢护筒的工艺（大护筒内套小护筒），但施工措施费用较高，直径2m的桩平均接近1万元/m。另一种是新型工艺全套筒全回转工艺。通过全回转全套筒成孔，再下设内护筒，浇注混凝土的过程中逐渐拔出全套筒的工艺，这种工艺一次性投入的全套筒费用较高，对于同一孔径的桩数量不多的情况下，投入巨大，平均将超过1万元/m。

基于漏浆时不塌孔保证施工安全质量、且相对经济的理念。杨梅洲半填充溶洞地质灌注桩施工采用冲击钻成孔，但施工措施有所改进。

2工程概况

湘潭市杨梅洲大桥为湘江上的一座双塔斜拉桥，主跨径658米，全长2129米。由主桥、引桥和匝道组成。主桥为双塔双索面半漂浮体系混合梁斜拉桥，桥跨布置为：3孔70米辅助跨+658主跨+100米跨河东大堤辅助跨+2孔70米辅助跨，主桥全长1108m，主跨658m，建成后将成为湘江上单孔跨度最大的桥梁。19#桩基为直径2m的钻孔灌注桩。桩底标高为-41.5m。

3地质资料分析

本文以比较典型的示例19#左墩为例来加以分析。根据地质资料图可以看出，溶洞极其发育且无规则，上部有8米左右的粉砂和圆砾层。19-1#、19-5#地质钻孔显示无溶洞，但承台桩基中心间距仅5米，而溶洞单孔垂直高度达21.8米，从而推断，19-1#、19-5#底部存在大溶洞。

根据地质资料显示，在进行地质钻探时，溶洞区域漏浆严重。当出现漏浆时粉砂层和圆砾层极易出现塌孔现象。

4施工方案的确定

根据现场施工情况和地质分析，半填充溶洞地质，同样会出现漏浆情况，便由于有填充物且经过长期作用，填充物有一定的粘结力，当采用片石、粘土、水泥反复冲填密实之后，混凝土灌注时不会因混凝土压力增大而坍塌的情况。因此，不采用全护筒跟进的方式，采取单层护筒下设至容易因漏浆而出现塌孔的粉砂层、圆砾层以下，进入含砾粉质粘土层不小于2m。当出现漏浆时粉砂层、圆砾层不会坍塌。将大大降低采用传统方案的施工措施费用，同时也能保证施工安全。

5半填充溶洞灌注桩冲击钻成孔施工技术

5.1溶洞顶部土层的施工

溶洞顶部冲击时，应严格控制冲击进度与速度，一般以60-80cm/h为宜，冲程控制地表以下5m范围内控制在2m以内，5m以下控制在2.5m以内。

根据地质资料分析，当钻孔施工接近岩层顶或溶洞顶时，应提出钻头、移开钻机，下设钢护筒。

溶洞顶部土层的施工要点：（1）得穿过圆砾至含砾粉质粘土层不小于2m；（2）距离溶洞的垂直距离不小于2m，以防止漏浆而塌孔；

5.2钢护筒的下设

钢护筒施工采用100吨履带吊配合DZP150振动锤进行施工。护筒内径为2.05m，护筒外侧设置30cm的加强圈，以防止护筒下设过程中的变形。护筒下设至含砾粉质粘土层（稳定土层）不少于2m。以保证溶洞冲击过程漏浆时，上部粉砂层和圆砾层不会因急剧漏时，形成流沙而塌孔。

护筒下设的要点：

（1）必须先成孔再进行护筒的下设，否则因摩擦力太大护筒将无法下设至指定位置；

（2）须采用不小于DZP150以上的振动锤进行护筒的下沉，以保证能下沉到位；

（3）用两台经纬仪在两个垂直平面同时进行监测垂直度，保证完成后的护筒倾斜度应小于1%；

（4）保证护筒下沉至含砾粉质粘土层不小于2m，以保证漏浆时，易形成流沙而塌孔的粉砂层和圆砾层稳定。

5.3溶洞钻进

溶洞的顶部和底部都有可能高低不平或者为垂直半面岩，因此钻进过程中，应实时对冲击过程中出现的情况及时进行分析处理。

（1）当出现冲击时出现钢丝绳强裂的左右摆动的情况，可能遇到的是斜面岩或是垂直半面岩，此时应及时回填与岩层强度相当或高于岩层强度的片石、粘土进行回填，以片石回填为主。片石直径以15cm-30cm为宜，偏大偏小均不合适。

（2）当出现严重漏浆时，应及时补充漏浆并回填粘土、片石，以粘土回填为主。

（3）当出现冲击过程中有锤被卡顿现象，应及时回填片石、粘土，比例为1：l，说明冲击已进入岩层，应回填片石、粘土进行扩孔下沉，否则会出现卡钻现象。

（4）应准备一个容量200m3以上的泥浆池，和2组以上的泥浆泵及泵管，备好泥浆，当出现漏浆时，迅速进行泥浆回灌。

5.4检孔

钻孔时，应检查成孔的桩径、倾斜度，实时纠正钻孔歪斜现象，保证后期钢筋骨架能顺利安放。检孔的方法采用外径大于钢筋笼直径5cm，长度为孔径5倍（10米）的探笼（检孔器）进行检孔，以探笼能上下顺利通过为准。如检孔器被卡，应分析原因立即解决，检孔中发现孔斜严重应抛片石、粘土回填重钻。

5.5清孔

采用泥浆分离器进行清孔，确保含砂率不大于2%，泥浆比重可以适当提高至1.15（防止溶洞区域内的新造壁塌孔）。如泥浆在清孔前比重太小，无法将砂带出，应先添加膨润土造浆，使泥浆比重加大变稠，再进行清孔。采用测锤法检测沉渣厚度达标后，观察1h-2h，测量孔底标高，符合要求后，安装钢筋笼，进行第二次清孔。

——导管初次埋置深度2.0（m）；

d——导管内径0.3（m）；

——桩孔内混泥土达到埋置深度时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），

=18.6m。

因此漏斗采用3m3漏斗加自卸车配合放料。始终保持漏斗里面有一半以上的混凝土料。

（2）要尽量缩短混凝土的浇注时间，浇注时间越长，因泥浆比重偏高，可能会导致混凝土上层沉积一层沉淀泥层，混凝土冲破泥层时，泥层会渗入混凝土中造成桩身质量缺陷。

5.7常见故障处理

（1）卡钻

冲击过程中卡钻，表明钻头已过入岩层，此时卡钻应不会很严重，松拔反复可解决。

塌孔被埋卡钻，此时可下设导管，用高压泵泵入泥浆，使钻头周围土层泥浆化再进行拔出。或不能解决，用小钻头重新冲击进行扩孔拔出。

（2）斜孔、弯孔

出现斜孔、弯孔的处理方法就是回填片石、粘土进行重钻，并反复数次。

6结束语

通过现场施工的20根桩进行超声波检测，试验结果表明，全部为Ⅰ类桩，桩身质量合格，满足设计要求。从而证明，半填充溶洞地质钻孔灌注桩施工将护筒下设至稳定土层，而非传统的大护筒内套小护筒工艺，同时群桩施工时，首桩施工完成之后，其他桩施工可根据情况不下设护筒，将大大降低施工措施费用，为成本控制提供保障。

参考文献：

[1]《岩溶地质条件下公路桥梁基础钻孔灌注桩施工及溶洞处理技术探讨》四川建材，1672-4011（2009）02-0257-03

[2]《杨梅洲大桥施工勘察报告（13#-21#墩）》湘潭市勘察设计院，2016

作者简介：

刘梦牛：身份证号码4309221983****6834