斜面岩条件下桥梁桩基冲击钻施工的处理措施

斜面岩条件下桥梁桩基冲击钻施工的处理措施

陈特  陈伟 

温州金丽温高速公路东延线有限公司 浙江温州 325000

摘要：在桥梁桩基冲击钻施工遇到斜面岩的情况下，总结了回填片石、灌注水下混凝土、预裂爆破施工技术等处理措施的优劣与适用条件，提出了适用于本项目的优化处理方案。

关键词：冲击钻施工；斜面岩；施工处理措施；成孔质量控制

1 引言

高速公路桥梁基础多为钻孔灌注桩，灌注桩施工经常遇到的斜面岩层，可能会造成斜孔、偏位等问题，这样不仅对后续施工工序形成直接影响，同时还要投入大量时间与金钱成本去展开纠偏处理，影响整体施工进度。本文对冲击钻施工前提下，参考既有对斜面岩处理方案的研究，对各个方案优劣与适用条件进行了总结分析，并结合工程实例，对回填片石方案提出了优化建议及质量控制措施。

2 工程概况

金丽高速公路东延线工程桥位位于山边，其中桥梁前进方向与前进方向右侧为大罗山山脉，桥梁为预制T梁连续梁桥，桩基础80％为嵌岩桩，最大桩径为1.8m，最小桩径为1.2m，设计桩长范围为8~99.5m，土层为淤泥、淤泥质黏土、块（卵石）石砂层，岩层为花岗岩、熔结凝灰岩，持力层为中风化熔结凝灰岩、中风化花岗岩。因为特殊的地理位置，上述桥梁在桩基施工过程中遇到斜面岩，实实际最大倾角达到45°，由于倾角较大，在初次在遇到斜面岩后投入大量时间、精力展开纠偏处理，工程进展比较缓慢，所以针对冲击钻施工，对回填片石方案进行了优化，采取了必要的质量控制措施，对斜孔问题展开科学方式进行处理，取得了比较好的实际效果。

3 斜面岩处理措施

在钻孔灌注桩基施工过程中如果遇到斜面岩不及时有效的去处理，往往会导致钻孔偏位，桩孔倾斜，孔径扩大等问题的出现。随之而来的便是漫长的纠偏处理，在纠偏过程不仅会增加时间与钻进成本，而且会使孔径扩大现象加剧，泥浆钻渣产出增加，材料超耗增加，进一步增加施工成本。

目前较为常用的处理方法为以下三种：

3.1回填坚硬片石

回填坚硬片石即在冲击至斜面岩位置时岩的位置时，通过加大泥浆稠度，多次回填高强度石块，利用冲击锤的冲击挤压走斜面的土层，或者间接的压碎软弱侧岩石后，替代软弱测以平衡冲击力，减小冲击锤偏心受力，同时将片石挤入孔壁，增加孔壁强度，让孔壁对锤头起到约束作用。

3.2灌注水下混凝土

灌注水下混凝土即通过在斜面岩位置灌注一定高度的高标号（C50及以上）水下混凝土（必要时混入钢筋或其他材料用以提高强度）填充软弱侧，待混凝土达到一定强度后，才展开慢速钻进冲孔施工，逐渐破碎斜面。

3.3预裂爆破施工

预裂爆破施工即对倾斜斜面岩面进行爆破处理，来使得斜面位置处的岩石破碎，达到破坏斜面、降低倾斜度的目的。

4措施选用

在实际施工中，倘若遇到斜面岩，需在保证施工质量的前提下，应当通过查看地质勘察资料，结合本桩与临近已施工桩基实际地质情况，初步判断斜面岩的分布位置与分布特点：斜面倾角范围，是多岩层倾斜或是单岩层倾斜，或是斜面所处的两个地层的地质情况。并且根据现有施工条件与需求、实际地质情况，考虑施工进度与施工成本，选取最适合的处理措施。

表4.1 三种措施优缺点对比表

针对于本桥梁桩基，对该桥梁正常施工桩基的最大强度为129MPa，岩石强度较大，已施工完的两根出现斜面岩的桩基斜面岩最大倾角达到45°。按理而言，单从技术角度，预裂爆破措施为处理该桥桩基斜面岩的首选方案，综合考虑前期炸药手续、政策处理等因素采用回填坚硬碎石的处理措施，并采取了一定的质量控制措施，对方案进行了优化处理，用以保证成孔成孔质量。

5. 质量控制措施

5.1控制回填片石质量

控制回填片石质量主要从控制回填片石强度与片石粒径搭配两个方面入手。岩石强度宜不小于斜面坚固侧岩石强度，用以降低斜面两侧强度差，降低锤头不均匀受力的可能性。对于石块粒径搭配而言，石块大小在10cm~45cm，并根据实际到场石料大小石块搭配回填可以获得比较好的效果。除此之外，回填石料应当选择不同于岩层类型的石料，以便于判断所钻进岩层岩石的强度大小、方便钻渣区分与判岩。

5.2控制钻进过程

控制钻进过程主要对冲击钻的冲程、冲击频率、石块投入时机与投入数量进行控制。在处理该桥0a-3粉质黏土层与强风化凝灰岩层交界处的斜面时，在投入存在一定级配石块的前提下，采用了不同的冲击频率与冲程（见表）,结果发现冲击钻冲程控制在1m左右，冲击频率控制在13次左右，会得到比较好的处理效果。在处理强风化凝灰岩与中风化凝灰岩处斜面时，采用0.8m左右的冲程，11次左右的冲击频率，并根据钢丝绳的抖动情况，实时调整冲程与冲击频率，当钢丝绳抖动超过1%孔深时，降低冲程、加大冲击频率，当平稳钻进时再适当加大冲程，降低冲击频率，有效提高了成孔质量，减少钻孔倾斜。同时石块投入时机的把控也同样重要，初次投入石块时机应当在钻头刚钻进至斜面时，根据钢丝绳的抖动情况，与最新渣样情况判断斜面位置。投入量宜宜控制回填高度比锤头高度高大约50cm 左右，并在钻进1m左右后，重复2~3次投入同样数量的石块。

5.2-1作用效果对比表

5.3其他质量控制措施

为进一步高效的贯穿斜面，控制钻孔倾斜度，保证成孔质量，还采取了以下几种质量控制措施，第一，去严格控制钻机底盘水平度，应使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上。第二，当钻进至斜面时锤牙换用为高强度合金锤牙，并保证焊接质量，防止锤牙掉落影响施工进度。

在采取了上述质量控制措施对回填片石方案进行优化后，在对该桥0a-1桩基进行纠偏处理以及接下来存在斜面岩的16根桩基施工中获得了较好的效果。经成孔检测，其偏心距，倾斜度等均满足设计与规范要求。

6结论

（1）在桩基施工中当遇到斜面岩时，应根据多方因素综合考虑，选取最符合实际施工需要的处理措施，并制定实施方案。

（2）在斜面岩条件下，当选择回填石块处理措施时，可在石块强度、级配、投入时机、投入方量，冲程、冲击频率等多方面采取控制措施来保证成孔质量。

参考文献

（1）刘英梅,唐昌敏.桥梁工程施工中的桩基加固技术研究[J].中国标准化,2019(06):56~57

（2）潘荣联.基于斜面岩钻孔灌注桩施工工艺对比应用.华东公路,2016年10月20日,第5期：34~36

（3）杨武钦,浅析水下冲孔灌注桩斜面岩爆破成孔技术.福建建设科技,2013(05):30~32

第一作者简介：陈特（1991.11-），男，汉族，浙江温州人，大学本科学历，现就职于温州金丽温高速公路东延线有限公司，任工程师，从事道路和桥梁工程技术管理和研究工作。