断层地质带岩溶地层桥梁钻孔桩钻孔施工技术

乔守朝 （中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概况

新建沪昆铁路长沙至昆明客运专线（云南段）站前工程TJ3标6分部，起讫里程：DK1108+111.5～DK1124+148.33，线路全长约16.04km。其中果子园特大桥位于云贵高原中心地带，地势平坦开阔，地表水系发育，地质情况复杂，地下土质以膨胀土为主，桩基施工难度大，果子园特大桥的施工组织重点包括钻孔桩、预应力连续梁1联（23+39+31.8）m施工。果子园特大桥位于冲积平原区，所以采用岩溶地层钻孔桩的施工方法，预应力连续梁1联（23+39+31.8）m采用支架浇灌法施工。

2 施工方案

断层地质带岩溶钻孔作业过程中，常常会碰到埋钻、漏浆、卡钻等问题，这些问题对施工进度和施工质量均造成了比较大的影响。所以，需要采用合理的措施来钻进设备可顺利从溶洞跨越。结合本工程的实际情况，设计采用钢护筒跟进钻孔的方式进行钻孔施工，可有效避免混凝土灌注过程中出现流失的情况，防止出现端桩，提高成桩质量。一般来说施工方法主要包括单护筒跟进和双护筒跟进两种方法。当溶洞范围过大时，而且主要填充物为流塑性物质时，可以选用双护筒跟进法进行施工。而对于洞内为软缩物质或卵石土填充物的地层在，并且溶洞不太大时，可以选用单护筒进行作业[1]。本工程由于溶洞比较大，并且填充物呈流塑状，因此选用双护筒跟进法进行作业，见图1。该方法具有可靠性高、污染低、质量高、成孔效率高、经济效益佳、适用的地质工况多等优点。在选择护筒时，需要根据地质情况而确定护筒深度，护筒的深度要超过断层岩溶层的深度。

图1 旋挖钻跟进护筒施工

3 断层地质带岩溶地层桥梁钻孔桩施工技术

3.1 施工准备工作

①准备场地。在施工前，需要先将地下管线的实际情况探测清除，并在获得文物部门的批准后才可开展施工。结合水文情况、地形情况、材料运输情况、设备情况等对施工场地进行规划，主要包括道路准备、场地平整、开挖储浆池、开挖沉淀池等方面的施工内容。

②准备施工技术。技术主要包括图纸的核对和学习，实施性施工组织设计。测量监控、放样、复测；制定配合比，检测原材料，监控施工质量等[2]。

③机械设备及动力准备。在旋挖钻机设备入场前，需要对设备进行检修和保养，保证设备入场后可正常使用。开展钻进作业前，要根据地层岩性情况、技术要求等选择合理的钻进方式和钻进设备，全面检查钻机各部位的运行状态，保证设备性能。

④在进行作业过程中，冲击钻机护筒的内部直径要超过桩基40cm，而选用旋挖钻机时护筒内部直径要超出桩径20cm。护筒的顶部要超过施工地下水位或施工水位2.0m。砂类土地层护筒的埋深度要控制在2m以上，黏性土地层护筒的埋设深度要控制在1m以上。在岸滩上进行护筒的埋设施工时，要求用黏土填充到护筒的周围，并分层将其夯实。设计桩位和护筒顶面中心位置之间的倾斜度要控制在1%以内，桩位偏差要控制在5cm内。

3.2 护筒就位

使用全站仪对护筒的位置进行测量放样，并在放样完成后进行复测，确认无误后即可将十字型护桩布置好。在埋设护筒桩时，为了防止损坏，要利用水泥砂浆将其包裹好。双臂护筒设计单节的长度值为2～5m。使用平头螺栓连接好护筒支架。在护筒四个方向对称布置定位钢筋，以此来检测桩基是否产生了偏位的情况，此外要分层夯实护筒底部和护筒的四周，而且要求护筒超出地面30cm。连接好旋挖钻机护筒和动力头驱动连接器，然后安排操作人员将首节护筒的位置准确确定出来，并使用打扭矩钻机动力头旋压钢护筒到设计标高。护筒压入前后都需要利用水平仪调整护筒的垂直位置。施工时先对桩位进行测量，然后将钢护筒安装好，安排旋挖钻机就位，然后进行钻进施工时，钻进到设计的桩底高程后对地质情况进行复核，终孔后利用泥浆泵进行排浆，并对钻孔进行清洗，然后将钢筋笼安放好，并将导管下入，进行混凝土浇筑作业，浇筑完成后对成桩质量进行检查。

3.3 泥浆制备

在采用旋挖钻机进行施工时，使用静态泥浆护壁进行施工。在钻孔深度不断增加的情况下，及时将提前准备好的化学泥浆注入到钻孔中。混凝土灌注过程中要将泥浆排除到孔外，进一步处理后进行循环利用。根据本工程的实际情况以及试验结果，设计采用水解聚丙烯酰鞍（PHP）、纯碱、优质膨润土、中性羟基纤维素（CMC）、水解聚腈钾盐（KPAN）来进行化学泥浆的配置。在正式开始钻孔作业前要观察泥浆效果，并将泥浆配比确定出来。一般情况下，泥浆指标要控制在比重 1.06～1.10，粘度 19～22s，PH 值在9 左右[3]。

3.4 钻孔施工

在进行施工时，首先利用底部带有活门桶式钻斗对土层进行旋转切削，然后直接将岩土装入到钻斗中，然后利用伸缩式钻杆和钻机主卷扬提升钻斗到孔外，然后及时进行泥浆的补充，如此循环往复，不断地进行卸土、取土，直到达到设计深度。为了避免孔壁和钻斗之间的泥浆流冲刷孔壁，需要根据地质情况对井孔中钻斗的运动速度进行控制。结合类似工程的施工经验，设计旋挖钻机在不同土层中的进尺和转速如下。

①细砂层钻进。在进行细砂层钻进施工时，为了避免扰动细砂，需要将转速保持在40r/min，适当将钻杆带劲，使用轻压的方式对钻进进行控制，钻进进尺要保持在60cm。出渣过程中，要控制好提斗的速度，空升时将钻速控制在1.0m/s，满载时上升速度控制在0.8m/s。

②土层钻进施工时，要求转动速度保持在45～55r/min，要求钻进过程中钻进速度保持在40～50cm。

③在粗砂层进行钻进作业时，钻进速度可适当比细砂层的快些，并使用轻压满钻的方法进行施工，利用较高的转速来提升钻进速度。

④钻机定位系统和垂直控制系统。在进行钻进施工时，采用全电脑控制系统对钻进进行控制，要求可以直观的观测到钻进深度和钻杆垂直度，保证施工质量。

⑤使用行走系统控制孔位中心。当钻机钻入到设计的孔位后会锁定住，而且可以随时检查钻进情况，确保孔位准确。

⑥在进行旋挖钻机钻进施工时，一般会配备短螺旋钻头、长螺旋钻头、筒式捞砂钻头、普通钻头等型号的钻头，施工过程中要根据实际地质情况更换钻头。

3.5 护筒跟进施工

在钻孔过程中，安排专人负责将桩位中心对准，有人负责对准桩位中心，钻机缓慢钻进过程中，要对定位钢筋的位置进行复合，钻机慢慢旋转钻进，同时复核定位钢筋，查看桩孔是否出现偏位的情况，结合地质情况，护筒的埋设深度有所差异，一层对于特殊的地质情况要互通跟进，并超过断层、溶洞等地质情况，避免出现超重、塌孔等情况[4]。

3.6 清孔

当钻孔深度达到规定的标高后，立即对钻孔直径、钻孔深度、钻孔位置进行检查，检查达标后使用换浆法进行清孔，在保证沉淀层的厚度达到要求后，立即上报监理工程师进行检查。使用测绳对虚土厚度和孔深进行测量，将虚土的厚度保持在允许的范围值内。施工过程中要填写好清孔记录表，并由监理工程师进行签字确认。

4 结束语

综上所述，在进行岩溶地层桩基钻孔施工时，很容易出现漏浆、塌孔等问题，所以要结合工程的实际情况制定具体的钻孔施工措施。本文以实际工程为例，设计采用双护筒跟进的方法进行施工，顺利完成了钻孔桩施工，保证了施工质量，值得参考借鉴。