牛王洞大桥深桩基施工技术

【摘要】黄织铁路线牛王洞大桥钻孔桩基较深,并通过复杂地质，只有根据地质动态制定合施工方案,才能确保桥梁桩基的完整性符合设计要求,减少质量缺陷。

【关键词】牛王洞大桥；钻孔深桩基；施工对策；缺陷处理

【中图分类号】 U445 【文献标识码】A

【文章编号】1674-1145（2008）02-0143-02

黄织线牛洞大桥全长338.48m,中心里程为DK64+774,1#～7#墩均为钻孔桩基础,桩长最深55m, 最浅为20 m,岩溶十分发育,地质构造复杂,施工难度极大。钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。有效地避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象，杜绝混凝土夹碴、不均匀的质量弊病发生。

一、钻孔过程中出现的相关问题的处理

1. 偏斜孔 钻机安装时，支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏孔。

（1）因钻机倾斜造成的应先移开钻机，检查钻孔壁情况，如果钻孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积，而后，重新安装钻机恢复施工；钻孔壁随时有坍塌可能的，应将钻孔回填至原地面，待地层静置稳定后重新开始钻孔。

（2）地质构造不均匀引起的，先分析清楚岩层的走向，尔后采用适当的回填材料将钻孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于20cm的，静置1～2h后可以继续钻孔。

2.护筒脱落由于护筒背后回填质量不好受地面流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。出现护筒脱落应立即停止钻孔，将钻机移开，采取相应措施处理。

3.卡钻钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。

（1）由于“探头石”引起的卡钻现象，可以适当往下放钻头，而后，强力快速往上提，使“探头石”受瞬间冲击缩回，从而顺利提起钻头。

（2）因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，优先采用水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效，砂土地层中不宜采取此方法处理。

（3）由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象，应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。

4. 缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土，特别是IL＞1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象，其原因是此类地层含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。针对发生缩孔的原因，采取块、卵石土回填，而后用重量较大的冲击钻冲击，挤紧钻孔孔壁的办法处理。

5. 掉钻由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。钻孔壁稳定的情况，直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞，打捞前，先用“探针”探明钻头在孔中的位置为制定打捞方案提供依据。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。

二、水下混凝土灌注中出现问题的对策

1.卡管因混凝土和易性差、混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。

（1）由于混凝土质量造成的导管堵塞，可以少量提升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再迅速下放，以冲击疏通导管的方法进行处理。

（2）由于混凝土冲击力不足造成的，应及时加长上部导管的长度，而后，以一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导管的目的。

2.断桩由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理：

（1）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。

（2）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于10m时，先进行钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较经济。

（3）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。

4. 钢筋笼上浮由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注；悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。

三、灌注成桩后发现的质量缺陷的处理

1. 桩全长小于设计要求这种缺陷可分为两类：处理桩头后，混凝土顶面高程小于设计要求、钻孔底部沉积的虚碴在清孔时未清理干净导致桩全长小于设计、嵌入基岩深度小于设计。

（1）桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土灌注终孔时控制失误。基坑开挖后进行钻孔桩的接长。接长施工前，先清理干净混凝土以上的浮碴和松散混凝土等，将顶面人工凿修平整。

（2）因钻孔桩底部沉积物未清理干净造成的桩全长小于设计现象处理的难度较大。

2. 桩体混凝土不连续由于灌注过程中，发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。

（1）对于钻孔桩底部混凝土夹碴的情况，采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理。

（2）桩体的少量夹层或不连续，用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物，清理后，进行高压注浆处理。

（3）对于夹层较严重的，在钻孔桩中心处钻一个直径75mm孔探明缺陷范围。而后，以钻孔桩中心为圆心，采用冲击钻钻直径80～100cm的孔，而后人工入孔清理，清理结束后，灌注高强混凝土。

四、结语

钻孔桩施工过程控制处理的方法很多，难度也较大，在钻孔桩施工中必须作到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，由于根据地质动态，不断更新施工工艺，确保所有钻孔桩基础完成后，桩的完整性经检测均达到设计要求。

【作者简介】赖世英（1979—），广西容县人，中铁二十五局柳州铁路有限公司计划合同部部长，助理工程师，研究方向：桥梁与隧道。