浅析旋挖钻在处理岩溶桩基斜岩难题中的应用

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摘要：旋挖钻由于其钻孔效率高、工期短、综合经济效益大及环保等的特点，越来越多的受到施工单位的青睐，但其应用在岩溶地区的成功案例还是比较少见。本文通过分析广西自治区桂林市岩溶地区某特大桥桩基施工，介绍旋挖钻在处理岩溶桩基斜岩难题中的优势及与常规施工方法的成本对比。

关键词：旋挖钻；岩溶地区；桥梁桩基；斜岩难题；成本

中图分类号：P634文献标识码：A文章编号：

引言：

广西桂林岩溶地区地貌又称喀斯特地貌，是由可溶性岩石在溶蚀性地下水的长期作用下形成的，由于岩溶形态、充填物、地下水流动状态不同，具有地质情况复杂、不可预见性、施工安全风险大的特点，一般桥梁岩溶桩基多采用冲击钻成孔的常规方法，在实际施工中，由于地质情况复杂，可溶岩基岩面一般有溶蚀现象，局部易参差不齐，引起岩层面高差不一，常见斜岩地质情况，易发生斜孔、卡钻等施工事故，虽采取有效的纠偏措施，也不能达到预期的效果。本文以桂林地区某特大桥6号墩为实例，浅析了旋挖钻在处理斜岩难题中的优势及与常规施工方法的成本对比，通过对比分析，旋挖钻在处理桥梁岩溶桩基斜岩施工中缩短了施工工期，节约了施工成本，可为类似工程提供借鉴和参考。

1.工程概况

新建湘桂线北起湖南永州，南至广西柳州，经由永州地区、桂林地区及柳州地区，区内碳酸盐岩地层广泛分布，岩溶发育，全线可溶岩长度约为250km，占线路长度的69%左右，岩溶发育段长约160km，尤以桂林地区岩溶最为发育，地质极其复杂。桥址所处位置属冲积平原地貌，相对高差2m以内，绝对高程147～152m，地表覆土较薄，局部基岩，桥区大部分位于水田段，岩溶极为发育，其中12#墩下部发育一个深约50~60m的大溶洞，充填软塑状粘土； 44#墩下发育一个深约18~30m的大溶洞，为空洞。桥梁设计主要以桩基及明挖扩大基础为主。

2.地质情况

地层岩性自上而下主要为上覆第四系全新统人工填筑土（Q4ml），冲洪积（Q4al+pl）淤泥、淤泥质粘土、粘土，下伏石炭系下统（C1y）灰岩、白云质灰岩夹白云岩。桥区下伏灰岩、白云质灰岩夹白云岩，岩溶强发育，部分地段发育串珠状溶洞，大部份为空溶洞，部份呈全充填软塑状粘土或淤泥或半充填状态。由于灰岩等可溶岩基岩面一般有溶蚀现象，局部易参差不齐，引起岩层面高差不一，常见斜岩地质情况发生。

桥止范围地质构造覆土较薄，局部稍厚，下伏基岩质硬性较脆，岩体完整性较好，部分地段基岩出露，层理不清，代表性岩层产状：N42°W/17°SW。未见明显构造迹象。

桥区地下水主要为岩溶水。赋存于岩溶裂隙及溶洞中，富水性优，含水量较大。主要以人工开采的方式排泄，部分补给地表水。地下水埋深浅，一般0.5～3m，水位动态变化不大。

3.旋挖钻与冲击钻处理斜岩方法对比

旋挖钻与冲击钻在场地平整、桩基定位、钻机对位、锁口护筒安装施工准备方面基本相同，不再进行描述。以下以两者处理斜岩施工方法分别给予介绍。

（1）、冲击钻处理斜岩施工方法

由于可溶岩基岩层面高差不一，易出现同一作业面岩层软弱不均，为防止斜孔事故，冲击钻在处理斜岩时一般采用抛填片石或灌注适量混凝土来调整岩层的软弱不均，再采用小冲程慢慢钻进，以达到处理斜岩的目的。由于桥址岩溶强发育，溶洞以串珠状溶洞、空溶洞、全充填软塑状粘土或淤泥或半充填状态溶洞为主，溶洞普遍较大，抛填片石或灌注混凝土后，再冲击钻的冲击下，抛填或灌注物会挤向溶洞内，需多次进行片石回填或灌注混凝土反复施工，处理时间及成本较高。

（2）、旋挖钻处理斜岩施工方法

旋挖钻主要由液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整系统、孔深数码显示等组成，其处理斜岩时的方法主要是靠慢进尺、自带的垂直度自动检测调整系统及采取一些保证措施来实现，采取的保证措施主要有：

一是进行钻具改进。处理溶洞时首选直筒型钻具，为提高抗偏能力，钻具增设导向结构，改进螺旋钻头及在钻具的筒壁上补开排浆孔。

二是采取正确的溶洞穿越方式。在距溶洞顶板50cm时采取研磨方式钻进，直至穿越溶洞顶板；进入溶洞后选用嵌岩双底捞砂斗，操作采用轻加压钻进，防止斜孔现象。

三是准备好防止漏浆塌孔的辅料。

通过旋挖钻机械自身结构及采取一定的保证措施，大大提高了在处理斜岩时的施工效率，能取得良好的效果。

4.旋挖钻与冲击钻处理斜岩效率对比

以某特大桥6号墩为列，该墩设计桩基8根，桩长49.5m，桩径1.25m，该墩地面下溶洞多以串珠状溶洞为主，溶洞内充填流塑状黏土及砂，溶洞最高6m左右，桩与桩之间溶洞联通，地质自上而下为淤泥质粘土，σo=0.08Mpa、灰岩、白云质灰岩夹白云岩 W2-弱风化σo=0.80Mpa，见下图：

某特大桥6号墩桩基立面图

前期施工时，该墩8#岩溶桩基采用的是冲击钻施工，在钻进至32.9m和39.8m处遇到不良地质斜岩，直至该桩完成总计反复回填黏土、片石冲进多达19次，总计耗时72天。由于冲击钻在处理溶洞及斜岩时的效率较低，剩余岩溶桩基采取了旋挖钻施工，平均每根桩耗时仅6～7天。以单根桩为列，两者处理斜岩效率对比见下表：

从上表可看出，旋挖钻无论是处理溶洞还是斜岩难题都具有巨大的优势，大大的缩短了施工工期。

5.旋挖钻与冲击钻处理斜岩成本对比

两者作业时的相同施工项目不再列出，下表以单根桩，桩长50m为列，对旋挖钻和冲击钻在处理斜岩时的综合成本进行对比分析：

从上表可看出，旋挖钻在处理斜岩、溶洞时综合成本相对较少，减少了施工成本。

6.结语

综上所述，通过以岩溶地区某特大桥采用常规冲击钻和旋挖钻两种处理斜岩方法的综合对比分析，我们可以看出，在处理斜岩时旋挖钻无论从效率上和综合成本上都具有较大优势，为施工单位在岩溶地区施工桥梁岩溶桩基提供了启示和借鉴。

参考文献：

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