铁路复杂岩溶地区钻孔灌注桩全护筒跟进技术应用

毕诗堃

摘要：文章以新建南宁至崇左铁路某双线特大桥为例，从施工工艺、工期效益、成本、应用效果、社会效益等方面，介绍了铁路桥梁溶洞区钻孔灌注桩全护筒跟进技术。该技术提高了溶洞区桥梁桩基施工的安全性及成桩质量，大大缩短了桩基施工工期，保证了现场施工进度要求，应用效果较好，值得推广应用。

关键词：溶洞;钢护筒跟进技术;桩基;塌孔

0 引言

桥梁钻孔灌注桩施工一般只在孔口处埋設钢护筒，钢护筒起到稳定孔壁、防止塌孔、隔离地表水、固定桩位等作用，但对于溶洞区地质，在施工过程中易遇到溶洞，经常发生漏浆、塌孔、埋钻现象，只在孔口处埋设钢护筒对防治漏浆、塌孔效果不佳。为了保证桩基施工安全、成桩质量以及工期要求，项目部对钢护筒施工工艺进行了改进，在溶洞区桥梁桩基施工过程中采用全钢护筒跟进工艺，增加桩身护筒以及护筒直径、厚度。目前取得较好的应用效果，具备推广价值。

1 工程概况

南宁至崇左铁路某双线特大桥全长为1 082.905 m，0～4号墩台桩基按钻孔摩擦桩设计，5～33号墩台桩基按钻孔柱桩设计，5～9号墩位于岩溶发育地段汪庄河河道内，地表覆盖有粉质黏土、粉细砂、角砾土，下伏基岩为灰岩、硅质岩、泥岩，岩层软弱不均，存在差异性风化现象，灰岩岩溶发育强烈，原设计钻孔桩采用孔口护筒进行防护施工，孔口护筒长2 m。经现场钻孔施工过程发现，遇溶洞和软弱夹层时漏浆现象频繁，导致土层及硅质岩夹泥岩全-强风化层在失去泥浆护壁的情况下极易发生坍塌，原设计孔口2 m长的护筒无法满足成桩及安全施工的要求。为确保桩基施工顺利完成，避免塌陷，需要加强施工工艺处理措施。

2 现场施工情况

经现场勘察，该双线特大桥5～9号墩地下水位较高，覆土厚，且含有粉细砂层，其自稳性差，同时硅质岩夹泥岩全-强风化层在施工上下冲击钻孔时易遇水软化严重，自稳性变差。9号墩桩基施工5个月以来地表塌陷过4次，最大塌陷面积约100 m 2，深度约6 m，钻孔桩成孔难度大。其余5～8号墩桩基施工过程中均出现严重漏浆、塌孔现象。长期塌陷也会破坏钻孔平台，对施工安全造成影响。

3 施工工艺

原设计5～9号墩的孔口护筒直径为1 950 mm，护筒壁厚6 mm，护筒长度为2 m，变更增加桩身护筒，护筒直径为1 700 mm，护筒壁厚12 mm，由震动锤震动插入，护筒嵌入完整基岩（W2）层0.5 m。跟进的桩身钢护筒按不拔出考虑。

具体施工工艺流程为：测量放样（桩间距复核）→首节护筒埋设→钻机就位→钻孔护筒跟进→复钻→成孔→清孔。

3.1 测量放样

依据设计图纸，复核桩位轴线控制网和高程基准点。确定桩位中心，以中心为圆心，在四周设立大于桩身半径的十字护桩，做好标记并固定好。经现场监理工程师核查、批准后开钻。

3.2 孔口护筒埋设

开挖前做好护桩，高度超出护筒顶5～10 cm。钢护筒直接由履带式震动锤一次性震动插入，并穿过粉细砂层并进入粉细砂层下部地层1 m。埋设护筒时高出自然地面30 cm，顶部开设一个出浆口，朝向泥浆沟。

3.3 钻机就位

钻机就位时，为控制钻孔深度，对每个桩位地面测设标高，以便施工控制和记录。钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合。

3.4 钻孔

钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻斗下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。

3.5 钢护筒跟进

桩基开钻时先采用比桩径大30 cm的锤头进行扩孔，每钻进6 m采用履带式震动锤震动插入钢护筒[1]。

施工中应该注意的事项：

（1）必须保证护筒埋设的拼接顺直度，不得出现曲折现象。

（2）钢护筒连接处要求筒内无凸出物，应耐拉、压，不会漏水。

（3）现场桩基每钻进6 m跟进一次钢护筒，护筒跟进至硅质岩夹泥岩、灰岩W2层以下0.5 m。

3.6 成孔

（1）钻孔深度达到设计高程后，对孔深、孔径、垂直度等各项指标进行检查，合格后方可进入下一道工序。

（2）分别使用测绳测量孔深、测孔器检测孔径，并检查倾斜度，合格后方可清孔。

3.7 清孔

为避免因孔径不足导致二次清孔，首先进行孔径检查，再进行清孔。

（1）孔径验收：经地勘、监理现场确定终孔后，下放探孔器，检测孔径及竖直度。如探孔器不能顺利到达底部，对孔径不能满足要求部分进行扫孔作业，则再次下放探孔器，直至确定孔径满足设计要求。而后由现场技术人员通知监理到场验收。

（2）清孔：孔深达到要求深度后采用灌注桩孔径检测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔，在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。

4 质量标准

质量标准如表1所示[2]。

根据工期对比，变更前平均一根桩完成周期为6个月，整体工期大概需要24个月，其工期远超整条线路计划工期。变更后平均一根桩完成工期小于1个月，整体工期可在2020年底完成施工，大大缩减了施工周期，确保了整条线路关键节点施工任务。根据以上对比，很好地解决了该桥成桩难的问题。

通过表3可看出，根据已经施工完成的桩基，只采用孔口埋设钢护筒措施，钻至设计溶洞高度后，经常发生地表塌陷、漏浆、塌孔现象[3]，需要及时对桩基进行加固、回填处理[4]，费时费力。采用全护筒跟进工艺后，施工过程中基本不再发生地表塌陷、塌孔现象，漏浆现象大幅减少，不需要再进行地表加固处理，减少了回填次数。

5.3 成本分析

通过表4可看出，采用全护筒跟进工艺后，钢护筒材料比之前孔口处埋置钢护筒费用增加了328万元，但是考虑到采用全护筒跟进工艺后，施工过程中不再发生地表塌陷、塌孔现象，大大减少了溶洞回填的次数，因此采用全护筒跟进减少了施工过程中处理溶洞的费用。所以，尽管采用全护筒跟进方法时的护筒材料费用会增加一部分，但远远少于溶洞处理的费用，综合考虑，值得推广应用。

6 社会效益

采用全护筒跟进工艺以后，地表塌陷、漏浆、塌孔[KG（0.1mm]现象基本消失，大大减少了溶洞回填的次数，节约回填所需要的片石、黄泥、混凝土等材料，并且减少了对土地的征用，对环境保护、水土保持起着积极的作用，具有较好的社会效益。

7 结语

通过采用全护筒跟进代替孔口钢护筒工艺效果对比来看，前者提高了施工效率，大大缩短了施工工期，并且对于地表塌陷、漏浆、塌孔等现象有较好的杜绝效果，减少了溶洞回填次数，节约了回填片石、黄泥等原材料，减少了对周边土地的征用。尽管全护筒跟进工艺会增加一部分钢护筒的材料费用，但综合考虑，采用全护筒跟进工艺具有较好的工期效益、经济效益、社会效益。

参考文献：

[1]刘驰辉.钢护筒在大中型溶洞桩基中的应用[J].交通世界，2019（12）：88-89.

[2]TB/10415-2018，铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

[3]钟兴武，罗海炼，侯亿晖，等.复杂岩溶区高速公路桥梁桩基溶洞处理技术研究[J].江西建材，2020（5）：155-156.

[4]杨胜文，项 逍，张 平，等.多溶洞地区桥梁桩基施工技术[J].山西建筑，2020，46（22）：117-119.