黔东南州黎平县复杂地层岩溶区桥梁桩基施工技术要点分析

赵思源

（中铁十五局集团第三工程有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

黔东南州黎平县有着较为复杂的地层岩溶区，在该地区进行桥梁桩基施工的过程中，经常会遇到溶洞、土洞、溶沟、溶隙、洼地等地质情况。在这里，地下水的冲蚀、潜蚀会对地层构造特征产生巨大影响，会出现地基不均匀变形、崩塌和陷落等现象。面对这种复杂情况，为了确保桥梁施工的顺利进行，需结合实际情况探索桥梁桩基施工技术，制定完整的施工方案，并结合岩溶区地质地形因素等对施工流程进行持续优化，以达到更好的施工效果。本文以贵州剑河至黎平高速公路为例，研究复杂地层岩溶区的桥梁桩基施工技术应用过程。

1 工程概况

已知剑黎高速整体按双向4 车道高速公路标准建设，该高速公路项目设计速度为80km/h，路基宽度为24.5m，含土路肩2×0.5m，硬路肩2×3m，行车道4×3.75m，中央分隔带1.5m，路缘带2×0.5m。为了建设好该项目，需分析剑黎高速的整体特征，探索适合复杂地层岩溶区应用的桥梁桩基施工技术。

2 桥梁桩基施工准备

（1）工程项目组织。设定项目经理、副经理、总工程师、工程管理部、安全环保部、计划合同部、财务部、综合办公室、试验室等岗位及部门对工程负责。

（2）人员配备。包括1 名项目经理、1 名项目副经理、1名项目总工、1名安全总监、1名工程部长、15名技术员、5名试验员、10名专职安全员、3名材料员。

（3）器械配备。包括CAT325 型挖掘机、CAT950B型装载机、SRD400 型旋挖机、冲击钻、泥浆泵、混凝土拌和机、抽水机、点焊机、空压机、卷扬机、YC6B125ZD20型柴油发电机等。

3 桥梁桩基施工技术要点

3.1 准备工作

（1）场地平整。将场地沿设计方向使用推土机推平，铺填废弃石渣料，充分碾压形成钻机平台；钻机场地宽度设定为15m，包括排污水沟、两侧临时道路等；因旋挖钻机自重大、钻杆高、回转半径大，故而在钻机就位前处理好施工场地，包括场地平整、杂物清除、软土换填、夯打密实等。

（2）测量放样。结合孔位勘探资料、注浆孔平面布置图开展测量，采用全站仪现场布置控制网并复核，依据钻孔桩中心坐标值，用坐标法或极坐标法放样钻孔桩中心点，并打入标桩，桩位中心点的放样误差应控制在5mm 范围内。在距桩中心约2.0m 的安全地带设置“十”字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号[1]。

（3）临时用电布置。以《临时用电方案》《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46-2005）、《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB 50194-2014）为指导，设计临时用电方案、总配电柜分若干回路，其中核心部分分配电柜系统可按照图1方法布置。

图1 分配电柜系统

3.2 埋设护筒

为避免在桩基施工时出现孔洞塌陷，需埋设护筒，用6mm 钢板制作护筒，其中护筒内径比桩径直径大40cm；必要时在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒顶部应高出地下水位不小于2.0m，且高出地面0.3m；宜埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m，护筒焊接务求严密，开挖埋设护筒要用黏土回填夯实，护筒倾斜度允许偏差为1%。

3.3 岩溶处理

（1）溶洞处理时，选择钻孔前准备大量的草袋、袋装水泥、袋装黏土、碎石、片石等，布置两个大容量泥浆池，配备若干D220型泥浆泵，在出现桩孔漏浆时及时补浆；针对部分小溶洞、溶槽、溶沟等，先按照图2所示方式设计排水路线排干水分，然后通过抛填袋装水泥、碎石、黏土等封堵，实现护壁效果，确保泥浆不流失；针对不同溶洞内不同性质，按照相关比例加入片石、草袋、木屑、水泥等混合材料，通过钻头进行冲击、振捣，挤压到溶洞周边以及岩溶裂缝中，提升泥浆护壁效果[2]。

图2 溶洞排水路线规划图

（2）若是充填物是淤泥、软弱黏土的普通溶洞，可向孔内投注片石、黏土混合料，进行反复冲击，提升护壁效果，在钻头穿越溶洞时控制好力度、距离，避免偏钻，若是出现偏钻，重新回填片石、黏土到偏孔位置以上0.5m 处，再次钻进。在操控螺旋钻机钻孔灌注桩施工时，可按图3所示的流程展开施工[3]。

图3 螺旋钻机钻孔灌注桩施工图

（3）溶洞内半充填或者无充填，溶洞高处于0.6～4.5m之间，凿穿溶洞顶板前，关注护筒内泥浆面变化情况。若泥浆面下降，及时补浆补水，结合溶洞大小按照固定比例加入水泥、片石、黏土（0.5t:3m3:1m3），加入顺序为袋装水泥→袋装黏土→片石，回填冲击设定为0.5m小冲程，不循环泥浆干打5min，保证回填物密实，加浆，提升水头到正常高度，确保片石、黏土混合物能完全挤压到溶洞内，待水泥初凝、强度达标后堵住漏浆处，选择小冲程钻进，搭建人工泥石护壁，此后反复回填水泥、黏土、片石，再反复冲击，确保不再漏浆，必要时加入含水玻璃或者速凝剂的C20混凝土、水泥砂浆封堵[4]。

（4）若是溶洞较高（超过4.5m），比如一些存在暗河、溶洞内填充物性能差、层数多、规模大的溶洞，下钢护筒跟进钻孔，再选择C20 混凝土、黏土块、片石封堵，其中第一层钢护筒下到岩层顶面，确保护筒直径大于桩基直径50cm，第二层选择比桩基直径大25cm 护筒，确保桩基直径、钻头直径相同，将护筒下到溶洞底部，必要时通过振动锤辅助完成护筒下放。

3.4 钻孔施工

3.4.1 钻机就位

钻机位置铺设钢板垫底，控制钻机对准孔位，避免钻杆晃动；在桩孔边设立尺寸标志，其后每次钻进皆能对准孔位；正式钻进前运转试验，检验钻机机况与稳定性，确保后续连续施工。

3.4.2 钻孔流程

（1）钻进时稍提钻杆，在护筒内缓速旋转，钻至护筒脚下1m 后，按正常速度钻进；当钻斗被旋转挤满钻渣后，停止下压及回旋，逆时针方向转动动力头，稍向下送行，关闭钻头回转底盖；上提钻斗时缓慢进行，防止提速过快，钻头碰撞孔壁，提离孔口后，钻机自身旋转至孔口卸碴场地，用动力头顶压顶杆，将底盖打开，倾斜钻渣，然后关闭底盖，旋回孔位，对准孔位，慢慢将钻斗放至孔底，继续钻进。

（2）钻进时关注地层变化情况，针对不同地层选用不同钻头、设定适宜钻进速度，如可塑－硬塑状粉质黏土层应选择短螺旋合金钻头，软-流塑淤泥质粉质黏土和砂层及混合卵砾石层应选择筒式钻头，中风化泥质粉砂岩选择短螺旋合金钻头[5]。

（3）钻进过程中，合理控制钻斗升降速度，避免损害桩基，具体情况应结合桩径而定，控制参数值见表1。

表1 钻头的升降速度主要指标参考值

（4）关注水位变化，避免坍塌，可选择边钻进边加入泥浆，保持孔壁稳定，泥浆由膨润土、纤维素、纯碱和水按一定比例拌合。

（5）钻进时做好钻孔记录，规划各阶段钻孔任务，记录地层分布状况与孔位、孔口高程、开钻时间、钻进速度、累计钻进深度，加钻杆时间、长度等参数。

（6）清孔。为保证钻进的持续性，清孔必不可少，关注以下要点：钻至预定孔深后空转清土，空转时严禁继续加深钻进；再进行孔深、孔位及垂直度检测，并需达到如表2所示的质量标准。

3.5 桩基施工及质量控制

3.5.1 确定控制内容

（1）桩位控制。通过全站仪定位检测桩位，在完成护筒埋设后复测，护桩“十”字交叉架校正护筒中心同桩位中心。

（2）桩斜控制。通过旋挖钻机配备的斜度控制仪重复调整、校正孔斜，要求孔斜率＜1%，若是孔斜较大需及时纠偏。

（3）桩径控制。结合地层状况，选择适宜钻头直径。

（4）桩长控制，正确换算护筒口高程、桩底高程，明确钻孔桩桩长，勘察桩底地层状况，设定每墩第1 根桩的桩长[6]。

3.5.2 进行质量检测

（1）孔位检测。开孔前通过全站仪进行定位检测，确保桩孔孔位满足表3要求。

表3 钻孔桩钻孔允许偏差表

（2）进行孔径、孔型检测。选择与桩孔直径一致5m 长的笼式检孔器勘测，吊起笼式检孔器，孔的中心与起吊钢绳保持一致，缓慢放入孔内，若是畅通无阻、不发生卡塞代表孔径、孔型达标。

（3）孔深和孔底沉渣检测。检测工具为标准锤，锤底直径15cm，高20cm，质量6kg，测出孔深和孔底沉渣厚度满足表3要求。

（4）成孔竖直度检测。通过斜度控制仪实现，满足表3要求。

3.6 钢筋笼的制作与安装

（1）制作：进行钢筋质量检查、验收，避免因材料质量问题引发施工误差；用无齿锯切割机进行切割下料，下料切割端面应与钢筋轴线垂直，同一截面的钢筋接头数量≤50%，同一根钢筋上不得超过一个接头，两连接接头在钢筋直径的35 倍范围且≥500mm；通过长线法在台座胎具上统一制作钢筋笼，按照图纸进行钢筋连接，若是主筋较多需进行绑扎[7]。

（2）安装：先进行钢筋笼起吊，后续提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，下放到位后将吊筋与扁担、扁担与护筒焊接固定，避免浇筑混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。

3.7 混凝土灌注

（1）首批混凝土下落后，进行混凝土连续灌注；导管埋深6m；灌注时用重量≥4kg 的测锤测量孔内混凝土上升高度，等待导管到指定埋深后，逐级快速拆卸导管，在每次起升导管前都需探测混凝土面高度，提升对整个施工过程的把控力度。

（2）灌注的桩顶标高需高于设计标高1m，提升混凝土强度，及时凿除多余桩头，避免其出现松散层；在完成混凝土灌注后，检查并清理漏斗、导管，用于后续备用；灌注水下混凝土前，按照施工要求填写检查钻孔桩和钢筋笼情况的检测表格，便于随时查看。

3.8 安全管理

搭建安全管理组织架构。由项目经理、副经理、工区经理、安全监察长等负责工程安全管理工作。完善安全保证体系。从4 个方面推进：建立安全生产责任制、制定各类安全事故应急预案、制定安全巡查制度、安全生产保证措施体系。确保不会因人员因素引发施工安全、质量问题。

4 结束语

本文就黔东南州黎平县复杂地层岩溶区的桥梁桩基施工技术展开了研究，分析了相关施工技术在实际施工过程中可能遇到的技术问题，通过提前制定预案，做好各项准备工作，对可能存在的问题进行针对性的处理。项目所采取的措施和取得的经验对不断提升施工质量、推进长远发展来说有着积极的意义。