高速公路桥梁工程桩基施工技术控制

刘鑫

（贵州六枝特区交投运营集团有限责任公司，贵州 六枝553400）

1 织普高速某段桥梁工程概况及施工方案

1.1 织普高速某段桥梁工程概况

织普高速某段桥梁工程共有大桥7 座，T 梁上部结构采用预制安装施工，下部桥墩采用现浇施工，大桥主桥上部结构采用挂篮施工。

1.2 施工方案

根据桥梁桩基结构形式、所处位置、工程地质状况、施工条件等，分别采用挖孔灌注桩和钻孔灌注桩。

2 织普高速桥梁桩基施工工艺分析

2.1 抛填处理方法

该技术适合于小型溶洞的填筑，施工快捷、简单、经济。抛丸法是指当发现护管中的泥浆发生损失时，采用抛石材料进行回填法，通常采用片石、黏土、砖块等，通过钻压将其压紧，直到回填物料靠近洞顶为止。注浆后，采用缓慢的冲击方式，以确保泥浆能完全渗透到溶洞的裂缝中，从而在溶洞中形成一个防渗的护墙。在工程中，当遇到泥浆面下沉时，必须进行回填，并进行冲击，直到不再渗漏。缺点是抛填片石法适合于小规模的洞穴。

在岩溶洞穴中，由于抛掷物料不易输送到岩体内部，且需要很长的时间，而填筑材料又是一种松散的结构，因此使得工程质量很难控制，给工人带来很大的安全隐患。针对部分大面积的洞穴，采取钢护管跟踪施工方法，避免在施工中发生钻井液流失，从而避免钻孔的崩塌。

2.2 旋喷帷幕法

旋喷式帷幕技术应用于高8m 以上的洞室，特别适合在桩周边易坍塌的地基进行预加固。在钻孔后，采用高质量的钻井液进行钻孔。钻孔后，将岩芯管拔出，用特殊的喷嘴将其插到指定的位置。按设计要求配制好水泥灰浆后，采用高压脉冲泵从喷口喷射出水泥浆液，对溶洞周边的土壤进行破坏，并将杆旋转、提升，使泥浆与周边塌陷的泥土相结合。等它们完全固化后，就会变成一个圆柱形的固体。采用旋转喷桩的咬合式搭接，形成封闭的帷幕，可以有效阻断地下水，保护溶洞。

2.3 钢护筒跟进施工法

对较大的溶洞来说，在没有填料或只有少量填料的情况下，渗漏情况会较为严重，用其他方法也不能形成泥石护墙，如果处理不好，泥浆就会快速流失，严重的还会发生断裂。在遇到此类问题时，可以采取钢护管后续施工方法。

这种施工工艺是在打孔过程中，将钢护套继续向下压入溶洞底部，可以阻断溶洞中的塑性填料和水的流动，并能有效地防止洞顶大面积渗漏，造成地表塌陷，预防塌孔的发生。

在施工期间，工人要用打桩机把钻孔压紧，在钻孔的过程中，要时刻注意钻孔内部的情况，同时要均匀、缓慢地抬起冲头，防止崩塌。然后，再举起钻头，将钢护套抬起，插入外钢护罩中，缓缓下降，靠近洞口时，再扔入一块碎石，如果钢护罩不能下沉，可以用轻微的震动使其下沉。在外护套管完成后，就开始冲孔，并重复上提冲锤。如果冲击锤没有明显的阻碍，则表示该洞穴的开孔已顺利完成。在施工期间，应持续抛填片石和黏性土块，对回填的碎石进行多次冲击，并时刻关注钻孔状况，及时向钻孔中注入泥浆。多次冲击回填物料，在孔桩附近形成护墙，再将内钢护筒插入。

3 桩基施工技术控制

3.1 挖孔桩施工

在黏土层及强风化层的桩基础开挖时，应采取加固措施。在进入弱、微风化的地层后，进行爆破施工，一定要严格控制炸药的用量，防止基岩发生松动。当桩基和承台位于斜坡大的边坡上时，进行开挖时应注意以下几点：一是在开挖之前，应在坡底设置一道挡土墙，防止滑坡；二是由于一侧的开挖深度比较大，需要在施工中进行及时支护。

3.1.1 埋设孔壁支护

施工时首先平整场地，测量放样定位之后，即可开挖埋设孔壁支护，根据需要可用预制的混凝土井圈或钢井圈支护，必要时可用现浇或喷射混凝土护壁。挖孔平面尺寸大小，以便于施工为宜，但不得小于桩的设计断面尺寸。

3.1.2 挖孔

如有需要，挖掘人员要在井下架设掩蔽，吊机、起重、钢丝绳等要定期检查，井口防护高度要高于地面30cm，以避免土、石、杂物滚入洞中造成伤害。同时，要定期检测CO的含量，当气体含量大于0.3%或孔径大于10m 时，应采取机械通风；当需要进行钻孔爆破时，必须采取浅眼爆破，严格控制炸药的使用，并在靠近钻孔的地方加固支护，以避免塌陷；当钻孔深度较大时，必须使用电雷管，钻孔爆破后，必须进行通风和排烟，确认无毒后，才能下井。因掘进有可能触及煤层，施工时要经常检查瓦斯含量，并采取相应的施工防范措施，确保施工人员的安全。在开挖过程中，若有水渗进，必须及时加固孔壁，以避免水流浸入孔壁而导致塌孔。

3.2 灌注桩混凝土

灌注桩中混凝土的首要任务是确保其达到设计强度，并确保其均匀、密实性，从而避免出现水坑，影响混凝土的配合比及密实性。在钻孔完毕并由工程师检查后，应立即进行混凝土灌浆，但不能长时间露出桩孔。灌浆通常是以排水漏斗方式进行的，在没有水的情况下，采用串筒下滑，插入式振捣棒进行振动；如果桩基底部有积水，应在灌注之前将其排出，并安装有倒流阀，以确保抽水管道中剩余的水不会再流入桩孔。若钻孔中的水不能排干，则在抽水后，可将部分干混合混凝土或干水泥在孔底部铺设，然后再进行浇筑。若井底水位过高，则不能采用抽水的方式，应采用水下注浆施工。

4 冲孔灌注桩施工

4.1 桩基定位

在桩基位置处定出桩中心线，并在桩基周围设置护桩，为桩基钻孔做好准备。

4.2 埋设钢护筒

桩基利用吊车配合振动锤插打钢护筒。护筒埋设时要精确测量定位和观测，确保护筒的垂直度及就位精度，保证其倾斜度不大于1.0%，平面误差不超过50mm，为保证冲孔过程中不漏浆。

4.3 冲孔泥浆准备

4.3.1 制备泥浆

泥浆具有排除钻渣、稳固孔壁和冷却钻具的作用。制备泥浆的黏土，就地取材，选择水化快、造浆能力强、黏度大的黏土。泥浆的循环和净化系统，设置制浆池、贮浆池、沉淀池，并将泥浆池连接成一套循环系统。

4.3.2 黏土选择要求

根据规范要求，钻孔过程的泥浆应符合表1 的内容。

表1 钻孔用黏土选择要求表

4.4 冲击成孔

4.4.1 冲击进尺

在开冲之前，要全面检查冲床的安装位置和冲床的固定情况，防止冲入过程中出现倾斜、塌陷、位移等情况，确保孔井的垂直。在冲入时，应根据地质条件，掌握不同的冲入速率，并严格按规程控制泥浆的比重，从而达到护壁、防坍和浮渣的目的。冲入采用分段连续操作，每一班都要做详细的打孔记录。孔径、深度、垂直度、嵌岩深度等，经验收合格后，再向监理工程师报告。

4.4.2 检孔

在钻井过程中，必须使用钻孔工具进行检查。该检测装置是由钢筋笼制成，其外径与设计孔径相等，长度为4～6 倍。在易缩孔（孔径减小）的土层（软土、软土、低液限黏土）或钻头替换之前，每钻4～6m 都要进行钻孔检查。在使用新浇或新焊的钻头时，应先将钻孔探头检查到底，然后再将新的钻头插入。不能采用加压、冲击或强插入的方式来检测钻孔。

4.5 钻进成孔

在成孔之前，应检查钻头的钻径、钻头的磨损等，并及时更换磨损超标的钻头,依据土壤条件，合理地选用钻头下刀齿的形状、规格、角度；根据桩身的标高、桩顶设计标高和桩长等因素，计算出桩底的标高，为钻井施工提供依据。

操作者要时刻注意钻杆的竖直，用深度计数仪来控制井眼的深度。旋挖斗式钻机在顺时针方向上转动时，底部的刀片与圆筒的背面对齐。钻屑进入圆筒，填满一斗后，将钻头顺时针方向转动，将底板固定在一个固定盘上，将底部的孔封闭起来，然后将钻头抬到地表进行卸砂。在钻进初期，采取慢速钻井，主卷扬机的钢丝绳应承受的重量不得低于钻杆、钻具重量的20%，以确保井位不发生偏移。钻进护管下3m可采用高速钻井，其钻速与压力相关，钻头与钻杆的自重摩擦，在150MPa 的压力下，进尺速度20cm/min；在200MPa 的压力下，进给速度为30cm/min；在260MPa 的压力下，进给速度为50cm/min。

在钻孔深度达到设计深度后，将钻头留在原地，机械转动几周，将孔底的空隙尽可能地填满，并在起钻后继续清除孔底的空隙。通常采用沉淀法处理钻斗（带有隔板的），以排除渣滓。在进行水下混凝土浇筑之前，先将混凝土用一个大的漏斗填满，再迅速下料，利用混凝土的下落重力作用于桩的底部，从而降低桩的沉渣厚度。

钻孔深度满足设计要求后，立即进行钻孔的移位和终孔验收；从清孔到浇筑混凝土，时间为1.5～3h，通常为4h，如果不能，就必须再次清理。

5 溶洞地区高速公路桥梁工程桩基施工问题处理

在溶洞桩基础施工中，渗漏是工程中的一个重要问题，因为溶洞中的裂缝、空洞、沟壑等结构复杂，而且在施工的时候，溶洞内不能注满，在注浆的过程中，泥浆会大量的流失，从而导致渗漏，严重的话，孔内的液体高度会迅速下降，导致孔内外的压力相差较大，从而导致孔洞坍塌。

塌孔多是因为渗漏，也有可能是因为施工中的操作失误，如在提起钻头、放下钢筋笼时碰到了洞壁，或是在护筒周围放了过多的重物。塌孔有两类，一种是孔内塌孔，另一种是孔口塌孔。由于塌孔问题的影响比较大，有时会导致桩身失效。

处理方法：在喀斯特地区进行桩基础工程时，应注意做好前期的保护，并做好后期的补救。在施工过程中，应备足片石、黏土和水，以防发生渗漏。为避免钻机在施工中发生塌孔，在施工前要在钻机的底板上加一块钢板，以增加其承载面积，避免因地层坍塌造成的破坏，从而保障施工人员的生命安全。

6 结语

溶岩地区由于地质情况复杂，对于桥梁桩基施工来说是一个较大的难题。结合工程实例，针对该桥梁桩基存在的溶洞情况，提出了溶洞下桩基施工中应当注意的问题，同时提出可采取的桩基施工处理方案。施工人员应该保证在正常施工的同时，防止安全事故的发生，顺利地完成施工。