复杂岩溶地质条件下的钻孔桩成孔技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇复杂岩溶地质条件下的钻孔桩成孔技术范文，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：三街漓江双线特大桥位于广西桂林地区，岩溶十分发育。在一个桩位，溶洞、溶槽最多达到13层，地下情况及其复杂，施工进度非常缓慢。溶洞地质钻孔桩施工过程中根据溶洞具体情况采取预注浆、钢护筒跟进和回填片石、混凝土等措施结合使用，加快了桩基的施工进度，取得了较好的效果。

关键词：岩溶 桩基 施工顺序预注浆

中图分类号： K826 文献标识码： A

广西桂林是一个美丽的城市，尤其以溶洞著称，岩性主要为炭质灰岩，岩溶及其发育，地上石山林立，地下溶洞千姿百态，桂林被称为地质博物馆，在桂林进行桩基础施工，难度可想而知。

1．工程概述

1.1工程地质

三街漓江双线特大桥桥址分布泥质灰岩，灰岩，勘探揭示岩层内岩溶强烈发育：溶洞高度0.5～48m，以充填型为主，充填物包括软粘性土、砂层及卵砾石等；部分为半充填溶洞，钻探遇见时钻具重力下落。溶洞大多为多层分布，呈“糖葫芦串状”，最多的达到了13层溶洞，最高也达到了48m巨型溶洞，地下构造十分复杂。

1.2 水文地质

1.2.1地下水：桥区地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水及岩溶水。孔隙水主要赋存于卵石土层内，水量大、迳流通畅；基岩裂隙水赋存于基岩风化裂隙中，富水性强，含水量大；岩溶水赋存于泥质灰岩岩溶管道中，水量大。地下水主要受大气降水、地表水补给，与地表河流呈互补关系。

1.2.2地表水：地表水主要为流过桥位的河水，水量较大，主要受大气降水补给，径流途径较长，主要用于农田灌溉，枯水期补给地下水。地表水与地下水水力联系紧密。

2.施工难点及问题提出

湘桂铁路扩改工程三街漓江特大桥桥址岩溶十分有发育、地质情况复杂，很多桩基成孔时间达到了约1年的时间，基桩成孔困难原因分析如下：

2.1地下溶洞相互连通，岩溶管道发育，钻孔过程中一旦发生漏浆，极易造成塌孔，造成埋锤、钻机倾覆等事故；

2.2岩溶发育及岩溶走向不规则，当遇到探头石、斜坡岩以及刚好溶洞占据了大部分桩位时，桩位偏孔，纠偏困难；

2.3地下水高、岩溶管道水压力大，造成在穿越溶洞时的，地下水对泥浆的稀释，造成泥浆质量不稳定，二次清孔后沉碴厚度和混凝土灌注质量难以保证。

在弄清成孔困难的原因后，如何实施却是个难题。

3．施工对策及实施

3.1溶洞施工

（1）在开钻前先应逐桩钻探，勘察清楚溶洞的位置、高度，溶洞充填情况、填充物性质；

（2）施工顺序。由于桥址地处岩溶地区，裂隙发育，溶沟、溶槽、溶洞众多，错综复杂，不仅每个墩的桩孔相连，而且墩与墩之间的桩孔也有贯通，因此，开钻前应详细分析研究其地质资料，审慎选择开孔顺序。根据施工实践，按先长桩后短桩、先低位桥墩上的孔桩后高位上的孔桩 ,先周边后中间的孔桩 ,有利于后续孔桩的施工。一个墩 ,长桩先施工 ,对截断溶洞通道有利 ,利于后面短桩的施工;一座桥 ,由于水流总是由高向低 ,先施工低位孔桩 ,可部分截断溶洞通道 ,利于高位桥墩的施工。所有桥梁孔桩的施工均是遵从这一原则。

（3）钢护筒跟进：针对本桥地质岩溶发育，且上覆层为6～18m不等的卵石层，在穿越溶洞时的漏浆极易造成卵石层段孔壁坍塌的情况下，钻孔穿过卵石层后要及时跟进钢护筒，防止塌孔、埋钻等事故的发生。采用加大口径至钢护简直径的钻头冲进成孔。钻进至稳定的粉质黏土层或岩面时，采用振动锤振动沉放内护筒直至孔底或岩面。当护筒下至粉质黏土层时，底脚应嵌人粉质黏土层不小于O．5m，防止护筒刃脚冒水。当下沉至岩面且岩面为斜岩面，护筒刃脚可能只有1点或几点接触岩面，其余部分悬空时，施工时可依据斜岩面施工处理措施进行处理。然后更换钻头冲进，漏浆时采用挤石造壁的方法。护筒刃脚处2～3m范围内，要反复天粘土小片石，小冲程将回填物挤入孔壁，以加固孔壁，防止护筒刃脚部孔壁不稳掉块、坍塌造成卡锤、埋锤等事故。

（4）预注浆：适用于溶洞裂隙发育，溶洞连通性比较好且充填的溶洞。根据地质勘探资料，在桩孔施工前有选择性地对这些溶洞、裂隙发育的桩孔先进行预处理。具体方法是在桩位中心钻1个灌浆孔及沿承台四周钻孔注浆，灌浆通过渗透、劈裂、挤密加固土块或直接，填充溶洞空隙，并在桩的四周形成防水帷幕。灌浆孔孔径100 mm，孔深达到溶洞底标高，使用以纯水泥浆为主的单液注浆，水灰比O．6：1～1：1。各孔注浆量根据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过20 t不见升压时，应考虑提高浆液浓度，必要时间歇注浆。为防止注浆窜孔，采取跳孔注浆，边钻孔边注浆的措施。注浆量过大时，采取适当的工程措施进行处理。实践证明，采用此方法防止漏浆和塌孔起到了较好的效果，加快了施工进度，改变了施工现场大量堆放溶洞处理用的片石、粘土而造成的脏、乱、差现象。

3.2斜岩面施工当钻孔遇到斜岩面时，由于钻头沿着岩层倾斜面下滑而造成偏孔（斜孔），可采取以下处理措施。(1)回填片石：提钻后向孔内投入片石2- 3m，先以较小的冲程反复冲砸，使孔底形成一个平台，直至冲击时不再发生偏孔为止。若一次不成则可反复数次，如15号墩1～15#桩、22号墩1～12#桩、24号墩1～11#桩、25墩1～12#桩等。(2)回填混凝土：当回填片石不能纠偏或纠偏效果不甚理想时，可采用此方法进行。即提钻清孔后，向孔内灌人C30水下混凝土3-4m，待混凝土强度达到70%设计强度以上再小冲程冲击成孔。

3.3泥浆问题

3.3.1泥浆制备。一般情况下，钻孔桩造浆大多是孔内原位造浆，这一点要引起我们的重视，桩位的地层土质的性质千差万别的，造出的浆的质量差别也很大，因此，我们要及时给孔内补充质量好的膨润土，甚至一些化学添加剂，来改善泥浆的性能。泥浆比重过大的缺陷在于增加了水下混凝土灌注的难度，容易出现质量事故（如灌注无法进行而形成断桩；施工人员有时为了混凝土灌注顺利，私自改变浅导管下口在混凝土中的埋深，形成夹层等），就是施工的风险增加了。

3.3.2 成孔过程中，泥浆的作用除了护壁外，就是向外带渣体，通过循环泥浆把渣体从孔井中带到地面（然后在沉渣池中沉淀），带渣是泥浆的主要作用。清孔时，通过泥浆向外带渣，几乎是泥浆的唯一作用。因此，要想保证桩基质量，泥浆的三个指标必须系统地进行控制，而施工规范上对泥浆的比重、稠度、含沙（渣）量都有具体规定，只要三个指标都符合规范要求，灌注水下混凝土都不应该有问题。但在岩溶地区进行钻孔灌注桩施工，泥浆指标切不可照搬规范要求，泥浆应根据现场实际进行调整，钻孔过程中泥浆的主要作用除护壁及将钻渣带出孔外，还有一个作用就是防止溶洞段孔壁坍塌，由于地下水丰富，岩溶管道发育，在钻孔的过程中泥浆比重应控制在1.3～1.5之间，增加对孔壁的压力，使泥浆具有一定的液柱压力，达到平衡孔壁土层压力稳定孔壁，防止溶洞段软泥塌孔；泥浆黏度和含砂指标控制直接影响钻碴排出和钻进的速度。在第一次清孔时是要将孔内的钻渣基本上清理干净。

4.结语

三街漓江双特大桥桥区地质复杂，岩溶发育，给施工带来了极大的困难。全桥共448根钻孔桩，最长桩长达到了78m，最大桩径2.0m，开钻前通过对地质资料的研究，制定详细的岩溶桩基施工技术措施。对于一些在施工过程中发现地质情况与设计有较大出入的，全部安排了重新地质补堪，确保施工人员清除地质情况及确保成桩后桥梁安全。施工组织上慎重选择开孔顺序，施工过程中多次遇到卡钻、埋锤、塌孔、漏浆等事故，我们边施工边总结施工经验，经过1年时间的努力完成全部岩溶桩基施工，经检测全部达到Ⅰ类桩标准。

参考文献

[1]客运专线铁路桥涵工程施工技术规范（试行）（Q/ZTG21300-2006）。中国铁路工程集团编制

[2]卫启阳，刘海平。岩溶地区桥梁基桩施工技术[J]。桥梁建设，2010，（4）：84-87.

(Wei Qi-yang,LIU Hai-ping.Constrution Techniques for Foundation Piles of a Brdge in Karst Region[J].Bridge Construction,2010,(4):84-87.in chinese)