冲击成孔穿越溶洞施工实例

聂永进

摘 要：在彭水柑子林大桥冲孔桩桥梁桩基工程施工中，有较多的溶洞。施工中针对杂填土、松散土层、存在溶洞的地层，采取了一些措施，首先预注浆加固；其次确定钢护筒参数，如：钢护筒壁厚、钢护筒直径、钢护筒的长度；最后进行。冲击成孔施工，确定钻头大小，从土层内钻进，穿越基岩和溶洞。通过这种预注浆、全钢护筒等方法处理后该工程的桩基施工取得了较好的效果，这一方法，可以在类似的工程中借鉴。

关键词：成孔 穿越 溶洞

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0054-02

彭水柑子林大桥所在地地质构造属新华构造体系，在彭水柑子林大桥冲孔桩穿越大型溶洞施工中，首先对溶洞注浆加固，对间距5 m以内的群桩间隔施工。冲击成孔时，全钢护筒护壁，钢护筒不拨出。

对于桥台下的桩基，通过地质钻探探明溶洞的深度、平面位置[1-7]，然后对溶洞进行预注浆加固。待注浆浆体强度达到一定强度后再开挖桥台基坑，之后再用全钢护筒护壁钻孔。

1 预注浆加固

注浆管为φ50钢管，管壁间隔20 cm钻φ10 mm注浆孔，管前部做成尖头。先安装注浆管，注浆管插入填充物底部。然后边注浆边缓慢上提，提管速度控制在渗透半径允许范围内，注浆管不取出。

用注浆泵注浆，注浆压力控制在0.5～1.0 MPa。注浆速度为15～20 L/min，以使浆液渗透到填充物内。

为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆。循环注浆多次，直至注浆饱满。注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆压力调高到1.0～1.2 MPa，最后封孔。注浆在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且达到设计强度20 MPa，再进行桩基施工。

2 钢护筒参数确定

采用全钢护筒护壁，一面冲孔，一面接长钢护筒，及时将钢护筒震动下沉至已钻成的孔内。

2.1 钢护筒壁厚

孔深10 m以下时用δ=12 mm厚的钢板，孔深10～30 m时采用δ=14 mm厚的钢板，孔深30 m以上时采用δ=18 mm厚的钢板[8]。

2.2 钢护筒直径

最内层钢护筒的内径比设计孔径大200 mm，即1 700 mm[8]。（如图1）

2.3 钢护筒的长度

钢护筒编号从最外层往内依次编号为1号、2号……n号。

L1=（H土+0.3+H嵌入）m （1）

式中：H土为表层土厚度；

H嵌入为护筒嵌入基岩深度，0.5 m。

如果表层土体厚度很大，跟进的钢护筒与孔壁的侧摩阻力过大，用振动锤等设备施加外力仍不能使钢护筒下沉时，需在1号钢护筒内加一道1号钢护筒，其外径比1号钢护筒内径小50 mm，1号钢护筒代替1号钢护筒下至基岩。

L2=（H溶1底+0.3+ H嵌入）m （2）

式中：H溶1底为地勘确定的第1层溶洞底至地表的高度。

Ln=（H底+0.3+ H嵌入）m （3）

式中：H底为地勘确定的最底层溶洞底至地表的高度。

3 冲击成孔施工

3.1 钻头大小确定

通过试验，计算出在该工程土层中钻孔的扩孔系数为5%～6%。设计桩径为150 cm，钢护筒内径为170 cm，外径为172.4 cm，则选用直径为166 cm的钻头，冲击钻进成孔孔径为174～176 cm，略大于钢护筒外径，便于钢护筒下沉。

3.2 在土层内钻进

在表层约3 m深度内，由于扩孔效果和钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力小，在钢护筒自重作用下，钢护筒会自行缓慢下沉。再往下钻进，由于钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力变大，等于或大于钢护筒自重后，需在护筒顶用冲击锤或双夹具振动锤施加外力，使钢护筒下沉。

在表层3 m深度内钻进时，必须小冲程钻进，控制钻进速度，避免锤头冲（碰）击钢护筒，导致钢护筒变形、偏位、倾斜。

钢护筒接长时要使上下节护筒顺直不弯折，经常检查监测钢护筒的平面位置和竖直度，确保钢护筒的平面位置和垂直度符合规范要求。

当1号钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力过大，护筒无法下沉时，则需在1号钢护筒内加一道1号钢护筒，其外径比1号钢护筒内径小50 mm，1号钢护筒代替1号钢护筒，冲孔至第1层石灰岩。

3.3 穿越基岩和溶洞

在不平整的岩面上钻进，易偏孔、卡钻。故先在钢护筒底浇筑约1 m厚的掺早强剂的C30混凝土，待混凝土達到设计强度后，再用小冲程，慢慢钻进直到钻头完全进入基岩后，方可加大冲程钻进。

通过第1层灰岩后，安装2号钢护筒，成孔至第2层灰岩。

通过第2层灰岩后，安装3号钢护筒，继续成孔，直至设计深度。

4 结语

通过在该工程中的实践，针对杂填土、松散土层、存在溶洞的地层，采取了预注浆、全钢护筒等方法处理，该工程的桩基施工取得了较好效果，这一方法，可以在类似的工程中借鉴。钻孔过程中，根据钢护筒不能下沉发生的次数，确定是否采用二、三层护筒。未发生钢护筒不能下沉的情况时，则只需使用一层钢护筒。

参考文献

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[8] JTG/TF50-2011 公路桥涵施工技术规范[S].

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