职称论文|复杂岩溶地质条件下冲击钻钻孔灌注桩施工浅谈-中铁二十二局五公司技术中心戴帆
复杂岩溶地质条件下冲击钻钻孔灌注桩施工浅谈
刘飞
（中铁二十二局集团第五工程有限公司 重庆 400700）
摘要：冲击钻钻孔灌注桩是利用钻锤的自重将桩孔内的泥土及岩石等击碎，利用泥浆循环将泥土和岩石碎渣排至孔外，而后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而形成桩基。它能在各种土层条件下施工，并且可明显减少基础的沉降和建筑物的不均匀沉降。冲击钻钻孔灌注桩主要包括平整场地、泥浆制备、埋设护筒、铺设工作平台、安装钻机并定位、钻进成孔、清孔并检查成孔质量、下放钢筋笼、灌注水下混凝土、拔出护筒、检查质量等工序。本文主要讨论在复杂岩溶地质条件差成桩过程的质量控制。
关键词 钻孔灌注桩 岩溶地质 质量控制
Discussionon the Construction of Drilling and Perfusion Pile under Complex KarstGeological Conditions
Liufei
(China railway 22nd bureau group fifth engineering co.,ltd，Chongqing 400700，China)
Abstract:Drillingbored pile is to use the weight of the drilling hammer to break the soil androcks in the pile hole, use the mud cycle to row the soil and rock debrisoutside the hole, and then pour concrete or reinforced concrete into the holeto form pile foundation. It can be constructed under various soil conditions,and can significantly reduce the settlement of the foundation and the unevensettlement of the building. Impact drilling bored piles mainly include levelingground, mud preparation, laying guard tubes, laying work platforms, installingdrilling rigs and positioning, drilling into holes, cleaning holes and checkingthe quality of holes, decentralizing steel cages, pouring underwater concrete,pulling out guard tubes, checking quality and other processes. And ... Thispaper mainly discusses the quality control of pile formation in complex KarstGeological conditions.
Key words:Borehole perfusion piles；Karst geology；Quality control.
1． 引言
湘桂项目部参与施工的横寨双线特大桥位于广西南宁市宾阳县境内，桥梁全长11.527km，桥梁基础有明挖扩大基础和桩基础两种，其中桩基础分为1.25m和1.5m两种直径，桩长6m至60m不等，设计文件揭示地质岩溶极度发育，包括填充、半填充、和空溶洞，填充物主要为黏土、泥沙等，属于极度发育的广西喀斯特地质见下图《横寨双线特大桥桩基断面图》。项目部负责施工该桥梁的107号墩位---353号墩位，钻孔桩总长度5220余米。在岩溶地质条件下保证桩基的施工质量是该桥施工成败的重要环节。
横寨双线特大桥桩基断面图
2． 岩溶地区钻孔桩施工
2．1 施工前的准备
(1)合理选择成孔方案。如桩长范围内复盖
层厚且风化严重、土石粒径小、土层软硬均匀时，选用旋挖钻钻孔，可以缩短成孔周期，降低成本。钻岩时考虑用冲击钻成孔，因为冲击钻不仅有冲击能力大、穿透力强、能挤土固壁、防止泥浆流失和混凝土扩散的优点，而且一旦出现漏浆、坍孔等异常情况，可以迅速提起冲锤。避免发生掉锤、埋锤事故。
(2)收集地质资料。在岩溶地区，每根桩都要做地质钻探。查明桩中心处的基岩深度，以便确定终孔的深度。摸清桩底有无溶洞。有的放矢地制定相应的施工方案和技术措施，为后面改进措施，优化方案做好准备。
(3)采取安全防患措施。施工前要做好充足的物质准备，如泥浆、造浆黄泥及填堵材料出现(如粘土、稻草、片石)，以备能在溶洞时及时回填处理。钻孔设备应放在钢架网上施工。这样塌孔时，钻孔设备可被钢网托于地面，避免损失。如果是水中施工，要适当增大平台的面积。
2．2 施工中出现的技术问题及处理措施
2．2．1 溶洞处理的一般方法
在钻进过程中如速度明显加快，又无偏孔现象，表明已进人溶洞，如此时处理不及时或不当，往往会造成坍孔、塌方而造成损失及延误工期，所以要根据溶洞的具体特点，采用相应的处理措施。
(1)封闭体积较小的溶洞。若洞内有填充物，钻穿溶洞时，如水头无太大变化可采用膨润土护壁，适当加大泥浆密度进行成孔；若为空溶洞，孔内水头突然下降，可采用抛填片（或砖块）、粘土、袋装水泥混合料等方法形成结块填堵溶洞，重新开始钻时，要加大泥浆密度，用膨润土护壁。
(2)埋藏较浅、洞体较深的空洞或半填充溶洞。这种溶洞体积较大，其具体表现是漏浆大且快。当孔口地面崩塌时，应清理崩塌范围内杂物，然后用土回填，埋置钢护筒，重新开钻;若地面无崩塌时，应立即起钻，撤离钻机，施打钢护筒穿过溶洞到溶洞底板上，接着在钢护筒内钻孔，如果仍漏浆，则复打内护筒，抛填适量粘土、片石，用冲钻加密冲击，封堵简角，以达到堵漏的目的。
埋藏较浅、洞体较深的空洞或半填充溶洞钢护筒处理见下图：
(3)埋藏较深、完全填充且漏水的溶洞。钻孔中遇到这种溶洞可打入钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，严重段采用双护筒，也可采用水下灌注混凝土法和喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工，如下图：
2．2．2 终孔位置的确定
由于底层变化的无规律性，岩溶地区桩基持力层选择难度大，要根据设计值以及地质勘探资料结合施工情况进行判断，决定终孔。
（1）如果施工情况与勘查资料基本一致，一般采用设计值终孔。
（2）如果施工情况与勘查资料不同，应根据桩孔漏浆与否、冲锤进尺的快慢以及岩样是否新鲜、坚硬等情况进行分析判断，必要时加补钻孔，确定终孔位置。当加补的钻孔反映桩端支撑处有溶洞且厚度小于3倍桩径时，必须穿越溶洞，否则需要对桩端持力层溶隙、溶洞进行压浆处理。
2.2.3常见事故处理措施
2.2.3.1塌孔
钻孔灌注桩基施工中塌孔的主要原因是：
（1）泥浆比重不够，未形成可靠护壁；
（2）钻头或取碴筒撞击孔壁，破坏了护壁泥皮；
（3）遇溶洞时孔内水头下降太快来不及处理，水头高度不够或孔内出现了承压水，降低了净水压力差；
（4）遇大溶洞时只抛填粘土，未加片石或加片石、粘土水泥后冲砸过快，静置时间太短，泥石壁不能支撑洞内填充物或孔内泥浆等。
处理方法：及时补充泥浆，保持孔内水头高度，同时加漏浆体积1.2—1.5倍的粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁防止塌孔扩大。若塌孔扩大，导致地表塌陷时，处理方法是：小面积塌陷护筒无移位时，及时回填粘土并采用袋装粘土加固护筒周围后重新钻；若护壁口有较大横向位移且无法纠偏时，拔出钢护筒，回填塌孔，重新压入钢护筒再钻见下图为两个大面积塌孔处理图片。
大面积塌孔单孔处理（一）
大面积塌孔多孔一起孔处理（二）
2.2.3.2斜孔
由于岩溶地区的底层基岩起伏大、溶槽（沟）陡峭，冲锤容易歪斜而形成斜孔。施工中必须密切注意钢丝绳受力变化和摆动幅度。如发现歪锤、回音异常、进尺突然加大，应及时进行修孔处理。抛填质地坚硬小片石和粘土混合料至斜孔处0.5m以上，降低锤高，加密冲击，修整陡斜岩面必要时重复投入片石粘土修孔。进入该类地层时应小冲程进尺，以免造成卡钻。但如果孔位岩石倾斜度较大或存在岩层硬度不一致（如一半岩石、一半粘土）的情况，则要直接灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后，重新钻进。
2.2.3.3掉钻、卡钻
钻进过程中，如果在一侧遇有坚石，继续钻进后在另一侧又有坚石，使钻孔形成S型时，钻头往往容易卡住，卡钻处理不当容易导致钢丝绳断裂、钻头掉进孔内。发生卡钻后，不宜强提，以免发生断钻或埋钻事故。原文庆 可用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击修正钻孔，清除周围钻碴后再慢慢提出钻头。若钻头卡在溶洞内，可采用水下爆破方法振松钻头周围岩石，提出钻头。
3． 岩溶地区终孔后混凝土浇注注意事项
钻孔灌注桩采用水下混凝土浇注成形，在岩溶复杂地质条件下应注意以下问题。
（1）浇注过程中导管要在保证长度的前提下及时拆除，不宜埋入混凝土太深，埋入过深会导致导管底端压力过大，造成混凝土浇注困难，也容易造成堵管，若桩周有未被穿透的溶洞，由于压力过大会是溶洞贯穿，造成孔内水位急速下降，形成断桩。如果出现水位下降的现象可以试图将导管下方，必要时在孔口接续导管，继续下方，可以避免断桩出现。
（2）在岩溶地带，桩基浇注完成时泥浆会明显变稠，甚至出现淤泥，这是就要求浇筑混凝土标高要高于设计桩顶标高0.5—1.0m，以保证成孔质量，但也不宜高出太多，以免造成浪费。
4． 钻孔灌注桩施工过程的资料收集及完善
由于岩溶地质钻孔过程中岩溶处理措施所需的材料物资往往超过设计量或设计无相关工程量，所以在施工过程中要做好与业主、设计、监理等单位的沟通，及时做好工程设计变更手续，现场签认等相关工作，为后续变更索赔提供基础原始资料，保证后续变更索赔工作中增收创效。
5． 结束语
通过对岩溶地区钻孔桩施工过程中遇到的问题进行反复试验和总结，有效的保证了本工程在岩溶地质条件下遇到的各类问题得到了解决，保证了工程质量和工期。同时为后续类似施工情况提供了参考，进一步有效控制并提高岩溶地区钻孔灌注桩的质量和进度。
参考文献
[1] 代勇 岩溶地质钻孔桩施工技术黑龙江交通科技 2013年第10期（总第236期）.
[2] 钱洪燕岩溶发育地质钻孔桩施工关键技术中国水运 2012年第9期
[3]潘力通. 岩溶地质钻孔桩钻进的施工技术住宅与房地产 2017年6期