复杂地质岩溶地区钻孔灌注桩施工技术研讨
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇复杂地质岩溶地区钻孔灌注桩施工技术研讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文阐述了长昆客专引入贵阳枢纽工程偏坡大桥在地质复杂的情况下，在钻孔施工过程中如何选用钻机及冲程、如何采用钻挖结合成孔方法、如何采用钢护筒跟进、抛填土石等岩溶处理方法的钻孔灌注桩施工技术；在岩溶地段对卡钻、埋钻、断钢绞线的预防措施的研究和探讨；在成孔、成桩质量方面采用“观察勤，灌注速度快，导管埋深大”等控制方法，为了一次性通过了第三方机构或相关部门的检测和到达高速铁路验标技术规范要求。
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
偏坡大桥位于贵阳“三马”片区，地质复杂，根据已出施工图的初步统计，共有钻孔桩1216根，桩径为1.25m和1.5m两种，桩长在8m~59m之间。钻孔桩所处的地质情况：覆盖层为红粘土，粘土，厚度在2m~16m之间，部分为填土，最大厚度达20m。下层为溶洞发育的石灰岩岩层，属弱风化带。溶洞分为填充、半填充、空洞以及溶隙四种，高度绝大部分在0.5m~3m之间，最大岩溶高度达10以上，设计要求钻孔桩穿过溶洞嵌入完整灰岩或弱风化白云岩至少2.5m。
二、施工技术
（一）钻机类型及冲程选择
常用的钻机有旋挖钻机、套管钻机、冲击钻机、回旋钻机，根据贵阳地质情况，白云岩孔桩比例较大，并且岩石较硬，采用冲击钻机。经济效果较好。
在施工过程中选择8-1#孔、8-2#孔、8-3#孔分别采用1～2m冲程、2～3m冲程、3～4m冲程钻进，对本三根孔桩钻孔记录时间、钢丝绳断裂次数和卡锤次数进行了统计（见下表）。通过对比发现选择在2～3m的冲程，钻进时间最短，且能避免卡锤、钢丝绳断裂等事故。
根据本实测孔桩冲程效果，选择2～3m冲程。
（二）长桩基较少成孔时间方法
设计及地质资料如下：
0#台9根孔桩：桩长59m，孔深63m，桩径1.25m，覆盖层为红粘土，厚度为0.5m，0-3#于孔深36m~46m处有三层溶洞，溶洞高度最大达10m，半填充塑性土。0-2#于孔深35m~46m处有三层溶洞，溶洞高度最大达8.5m，全填充或半填充塑性土。
根据施工工期要求，必须每天钻进3m才能满足进度节点工期。根据以往经验，一般采用“多钻机、快钻进方法”施工，但本工程0#台施工平台长宽均只有5m左右，不可能2台钻机及多台钻机同时作业，只能由一台钻机施工。又本工程地质为坚硬岩石，钻孔速度最快只能保证2m/d。0#台直接影响本工程节点工期。
根据对本工程地质和岩溶的研究后，采用钻挖结合的方法提高成孔速度，采用挖孔桩开挖，并浇筑C20钢筋砼护壁，护壁厚度为20cm，护壁内径1.35m，开挖至35m，改用钻机冲孔。由于本工程地质稳定，9根孔桩同时挖孔施工。
（三）溶洞的处理
本桥梁钻孔桩所处的溶洞有以下两类：Ⅰ类溶洞是半填充、填充物的溶洞或空洞，较大（3~10m）, Ⅱ类溶洞是小溶洞，一般在0.4~1.0m之间，个别溶隙未在地质资料中揭示，给施工带来一定的难度。
1、对于Ⅰ类溶洞：
（1）回填红粘土及片石
当钻头冲破溶洞后并没有过快的过大的漏浆现象，泥浆面下降速度在0.1~0.5m/min，在泥浆面下降3~5m后不再下降。对于这种情况，当冲至离溶洞顶部附近时，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。另外，一旦发现泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小冲程轻砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。一定要待粘土和片石充分挤入溶洞内形成稳定护壁后才能转入正常钻进。此方法较常用，所用材料易于采备，施工方法简单，在本工程中普遍收到较好的成效。
（2）钢护筒跟进加固
采用钢护筒跳进法：一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。
1）钢护筒的选择：内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
2）内护筒的沉放：当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自生重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于刚护筒外径3~5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬岩石中的扩孔系数较小，不能满足钢护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔竖直，无歪斜、缩颈。
3）主要适用范围及优势：适用于特大溶洞(溶洞高度大于3米)、无填充溶洞、半填冲溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时，本工程0#台孔桩起到较好效果。
（3）素混凝土回填
采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜颜面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。
1）混凝土标号及配合比：混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。
2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。
3）施工注意事项：回填48H后回填混凝土强度达到70%后，且应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。
4）主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高，
在本工程0-2#孔桩钻孔至42m时塌孔3次，回填黄粘土及片石3次仍无法止浆，采用此方法到达了理想效果。
2、对于Ⅱ类溶洞：
对于Ⅱ类溶洞，溶洞较小，一般在0.4~1.0m之间。同样会导致漏浆现象，主要是通过抛入用纤维袋装好的粘土与稻草的混合物，根据地质资料，提前0.3m左右抛入6~12袋，再进行冲进，在冲至溶隙后，纤维袋、稻草、粘土的混合物能很好搅合在一起，进而堵塞溶洞。用纤维袋包装的水泥来代替纤维袋装粘土效果更佳，但费用相对较高。
（四）溶洞发育地段预防埋钻、卡钻、断钢丝绳等措施探讨
引起埋钻、卡钻、断钢丝绳等原因很多，其中最根本原因在于地质岩溶较多、孔壁不稳定、孔壁缩孔等。根据地勘资料每当钻到岩溶处减少冲程，来回冲刷护壁，使护壁平顺过渡，此时须防止漏浆和塌孔现象。此外，工人操作经验也非常重要，遇到卡钻和埋钻时，应先放低钻头在来回上下提，不要猛提钻头。
（五）成孔质量控制
成孔过程中，要做到“观察勤”，利用经验及掌握的现场实际情况加以分析、控制。
1、如何判断持力层是否为完整灰岩。方法是在最后3m孔深时，从以下五个方面进行判别：第一，通过钻孔岩屑的观察，通过的捞碴筛捞出的岩屑含量必须大于95%，含砂含泥量必须小于5%。第二、岩碴的岩性坚硬，岩碴表面“新鲜”，表面无“乳黄色的水垢状物质”（用指甲可刮掉）。第三，根据冲进记录判断。在无间断换浆的情况下冲进，每小时进尺在0.1m~0.2m间，则可认为此进尺速度符合完整灰岩的进尺速度。第四、观察井口钢丝绳的摆动情况,锤头触岩面时会出现轻微反弹。第五、听锤头冲击岩面的声音，如为完整灰岩，声间较沉闷浑厚。
2、拔球前，必须用测锤多个方向检查孔底沉碴，在能明显感觉到测锤与孔底岩面的直接撞击后方可认为具备灌注水下混凝土条件。另外，保证停止二次清孔至拔球间的时间在15~20min之间，减小沉碴厚度。
（六）成桩质量的控制
存在较大溶洞的桩基在灌注时，由于混凝土的侧压力的原因，钻孔过程中抛填片石及黄泥形成的护壁容易被挤破，造成混凝土流失，甚至出现断桩。针对这一现象，采取以下施工措施：
1）浇筑水下砼速度加快。
2）灌注过程中导管埋深加大，我们一般控制导管埋入深度不小于6米，在砼面高程超过较大溶洞后，更要勤于测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断。防止突然混凝土面下降导管悬空造成断桩。
3）对漏浆严重或多次漏浆的桩基，应在灌注时应加大混凝土灌注高度，一般考虑要超过设计高程2.5米，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成短桩。
三、结束语
本桥梁桩基没有采用注浆、钻孔钻爆破等高成本的方法而完成了全部的钻孔桩，节约了一定的成本。同时采用了挖钻施工工艺，缩短了工期，降低了管理成本。本文所阐述的施工技术基本上涵括了本标段岩溶地区的难点处理方法，具有很好的指导性，为加快进度起到了很大的作用。对他项目有类似岩溶及桩长的基础施工，具有一定的借鉴意义，可大胆采用。
参考文献：
[1]本工程施工图纸；
[2]铁建设【2010】241号.高速铁路桥涵工程施工技术指南；
[3]TZ10752—2010 J1148—2011.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准；
[4]TB10002.5-2005.J464-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范；
[5]交通世界.2004年第5期《岩溶地区地基处理及桩基施工技术》