新塘特大桥冲击钻孔桩

郭子健

(中铁三局第四工程有限公司,北京 100000)

新塘特大桥冲击钻孔桩

郭子健

(中铁三局第四工程有限公司,北京 100000)

在我国南方的一些地区,喀斯特地形地貌造成了施工中遇到各种难题,因地制宜在该地区桥梁基础施工中,由于钻孔灌注桩施工工艺比较简便,成为目前推广最快、使用最多的一种桥梁基础形式。本文对冲击钻钻孔施工过程中常见问题的成因及处理方法进行了分析阐述。

特大桥 冲击钻孔桩 施工 喀斯特地形

2009年7月，毕业于石家庄铁道学院被分配到四公司南广项目实习。2010年8月至2011年2月我参加了南广铁路四标段新塘特大桥的技术和施工工作。针对新塘双线特大桥所处地质复杂(尤其溶洞较大、并且相通)，夏季雨水较多，施工条件对成桩极为不利。我编写了详细可行的施工方案。主要施工步骤确定为：筑岛—下钢护筒—冲击成孔——溶洞处理—清孔、下钢筋笼—二次清孔、浇混凝土。

在具体的施工过程中， 鉴于岩溶地区地质构造的复杂性，我慎重选择桩基的成孔方案。任何钻孔灌注桩都很难克服岩溶地层的特殊地质构造给施工带来的严重困难，施工中经常会造成偏孔、卡钻、掉钻等重大事故，严重时还可能形成埋钻、钻机倾覆、钻孔报废等恶性事故。人工挖孔技术含量低，设备投入少，投入大量人力即可保障施工进度。由于挖孔的这些优点，挖孔桩也成为岩溶地区的不可缺少的成孔方式。

因为施工进度和孔桩深度的关系，新塘双线特大桥灌注桩大部分采用冲击钻孔。冲击钻孔使用冲击钻这种有挤压侧壁作用的钻机，能适应这种复杂的地质构造，尤其是在处理斜岩、半边岩、溶槽、溶沟及裂隙漏水、漏浆等情况时比较容易，并且施工成本较低；在发生漏浆时，提钻快，不易埋钻。但成孔事故多，进尺慢，这就对开钻人员的操作熟练程度要求很高。

根据当地的天气条件及新塘双线特大桥所处的实际地理位置，9#、27#、33#、34#孔桩基础基本上在鱼塘里面，22#、23#孔桩地质情况负责，对这些桩进行重点盯控。结合这些实际情况，决定先进行这些桩基础的施作。

在22号成孔过程中出现溶洞加斜岩并出现卡钻，遇到突起石头、落石、岩溶层的溶洞、击穿溶洞顶板时，极易发生卡钻，卡钻事故发生的主要原因是击穿溶洞顶板过猛，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。遇到卡钻时，我仔细分析原因，立即要求钻机人员停止冲击，以免造成越卡越紧或掉钻事故，当钻头可活动时，可上下提动钻头，并使钻头转动一个角度，反复尝试，有可能提出，或用吊车配合钻机，同时或交替提动，有时能将锤头提出。或用小冲锤(以圆钢或钢轨焊接)在桩孔一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头。必要时可试用水下爆破法，震松锤，吊车配合提出钻头。

在9号第一根孔桩成孔过程中时常发生漏浆现象， 根据图纸显示溶洞的位置结合现场发生漏浆的孔深，发现溶洞的大小、分布、走向等地质资料反映的并不十分准确，还时常在钻进过程中突然漏水、漏浆导致孔内泥浆迅速下降，导致护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至地面大范围沉降。分析其产生的主要原因是钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生水压力，引起孔壁坍塌，造成泥浆严重流失。在这种情况下，经常向有经验的钻机人员请教，并且查资料，提出如下措施：遇到漏浆时应立即提出钻头，向孔内补浆，保持住孔内浆(水)面高度，如浆面仍不断下降，应及时抛填，片石、粘土或水泥与粘土的混合物，根据漏浆程度反复抛填及冲击，直到不漏浆为止。当漏浆太快，散填难以达到目的时，应采用集中抛填将粘土袋、袋装水泥、片石等集中在短时间内大量填入。对于溶洞较发育地区，抛填措施无效时，可采用全护筒跟进方法，并使其长度跟进至岩溶底部岩层。在9号差3米多即将成孔时，突然发生塌孔时间，我精心组织、合理安排，立即让钻机施工人员及时补足泥浆，保持孔内水头高度，同时加粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁，防止塌孔扩大；如若塌孔继续扩大，导致地表塌陷时，我特意编制应急处理方案，及时回填粘土并用袋装粘土加固护筒后再重钻；如若护筒口有较大横向位移并且无法纠偏时，拔出刚护筒，回填塌孔，重新压入护筒在钻。在此种种施工方案的指导下及现场的合理组织，第一根桩终于成功灌注。

在施工过程中，还有就是清孔和混凝土灌注难度大，当采用冲击钻机冲击成孔时，特别是大直径桩成孔后，怎样清孔，使沉渣厚度及泥浆性能同时符台规范要求，是非常关键的环节。有时换浆达到规范要求时，由于泥浆比重降低，粘度下降，又会重新发生漏浆、塌孔事故。然后重新按照漏浆事故重新开钻。由于桩长，混凝土方量大、灌注时间长，所以桩身混凝土质量控制难度很大。而且通过溶洞段时，还易发生混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。在此情况下我精确计算、精心组织，控制好混凝土坍落度与灌注速度。

在挖孔桩的施工过程中，同排桩往往同时施工，因为这样可以护壁和开挖交替施工，我充分利用工效，同时可以使水头均匀下降，平衡压力，保障安全。但在岩溶发育区，溶洞往往具有联通性强的特点，这时要特别注意桩基的施工次序，尽量避免相邻桩基同时施工，以免造成清孔困难，甚至串浆、坍孔。

在23号承台的成孔过程中主要是岩石坚硬成度不一，岩面起伏、倾斜较大。在钻进中，因钻头受力不均而令钻机晃动严重，钢丝绳受扭力而易受损，由主要是钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜，或在倾斜的岩面上钻孔、岩质软硬不均时容易造成斜孔和偏孔遇到钻孔偏斜时，在此种情况下，我编写如下施工方案，施工要领为：①在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况，校正钢绳与桩孔中心的偏差。②当发生孔倾斜时，应立即进行修孔，对于高度小于lm的斜孔段，用小冲程修孔，在倾斜的岩面上冲击出一个台阶，再采用较大冲程冲击。对于斜孔段高度在1m以时，应采用填石修孔法。

我总结出：岩溶地区钻孔桩施工的难点主要在于地质条件的复杂性和施工中不可预见的因素太多。因此，在前期勘测中要准确掌握溶洞情况。溶洞钻孔桩施工的事故频繁发生，对可能发生的问题合理预测和有效控制可以将损失降到最小。 拥有富有经验、熟练的操作人员以及进行严密的施工组织与管理也是施工成败的关键。

生产一线是成长的摇篮。经过切身的体验和具体操作，在业务技能水平迅速得以提高的同时，综合素质和综合能力也得到了充分的锻炼，能够对复杂而多变的生产施工进行宏观控制。