1、橋梁課題6巖溶地區鉆孔灌注樁施工技術研究巖溶地區鉆孔樁施工技術一、前言巖溶地區鉆孔樁施工成功的例子專門多，例如，在桂林市雉山公路大橋施工中克服了重重困難，成功地在巖溶發育地區建成鉆孔樁基礎，采納了鋼護筒跟進沖擊成樁工法；衡廣復線北鄉大橋樁基施工，在沖擊鉆的沖擊作用下，將粘土塊和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中,完成護壁和成孔工作;京九鐵路吉安贛江特大橋處于巖溶發育地區，地質結構復雜，巖溶發育程度高、規模大，溶洞成串顯現，暗河縱橫交錯，該橋鉆孔樁施工采納了單護筒及雙護筒跟進、回填沖鉆、泥漿護壁等綜合施工工法。武廣客運專線第1、5標段橋梁數量眾多，所占比例大，大多橋位處存在溶洞，溶洞形狀各異，錯落無序，有

2、的溶洞發育規模大，部分上下分布有23層溶洞。為摸清溶洞的分布、大小、填充情形、漏水情形等，以指導施工，在全面鋪開樁基礎施工前，除依照設計提供的初勘、施勘地質資料外，還應進行補勘、電磁波層析CT探測等多層次勘察。依照溶洞的不同特點,采取沖擊鉆機成孔并配合相應的施工方案，確保成孔、成樁的可靠性。二、施工工藝一關鍵技術巖溶地區鉆孔灌注樁施工的關鍵技術是如何保證成孔過程中不漏漿、或雖漏漿但不發生坍孔，保證樁孔順利成孔、成樁并滿足承載力要求。二施工方法1.對溶蝕發育輕微、空泛不大、施工時漏漿量小的樁基施工采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時，反復投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂

3、隙中，還可摻入水泥、燒堿和鋸末，增大孔壁的自穩能力。工藝程序施工預備一埋設護筒一移動鉆機、定位T護筒內投入土、片石、水一鉆孔一抽硝一吸泥清硝。2施工要點開孔時用小沖程沖擊鉆孔，要打得準、打得穩，間斷沖擊,少抽楂,使開口圓順。加入小于15cm片石，反復沖擊2-4次，擠密護筒底部周圍土層。緊密注意觀看鉆機工作情形、周圍地表沉降和護筒內水位變化，防止不正常情形發生。©依照地質柱狀圖，在接近溶洞時勤觀看、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，鉆頭沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣判定是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩松繩量應為l-2cm,防止擊穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時一旦漏漿，要及時投放粘土塊、片石并

4、補水，保持孔內水位高度。2、空泛較大且充填物為軟塑狀的單層溶洞條件下的樁基施工采取振動錘下沉鋼護筒到基巖，然后沖擊鉆孔至溶洞頂板，利用沖擊鉆穿溶洞頂板后,灌注低標號碎，使碎面高于溶洞頂面，碎灌注時采取問歇方式。待已達到一定強度后再連續鉆孔，穿過低標號碎成孔。1工藝流程空泛較大的單層溶洞條件下鉆孔樁施工工藝流程2施工要點反循環沖擊鉆孔：采取沖擊成孔時，為防止沖擊振動使鄰孔壁坍塌或阻礙鄰孔剛灌注的碎凝固，待鄰孔碎灌注完畢24h后開鉆。鋼護筒下到巖面以后，即開始對覆蓋層和頂板進行沖鉆。在覆蓋層中可采納正反循環鉆進，沖鉆方法與一樣沖擊鉆孔相同；在巖石地層中以十字型鉆頭沖擊基巖成孔，鉆進方式為泵吸反循環

5、。巖層中鉆進時，泥漿濃度操縱在1.151.20o當鉆穿巖溶頂板時暫停鉆孔，拆移鉆頭，進行溶洞區水下碎的灌注,碎采取低標號碎，碎配合比由現場試驗確定，保證每批碎坍落范疇在3米左右。碎灌注采取間歇灌注方法以免碎流失太遠造成自費，直至到達溶洞頂面以上1.0米，待碎達到強度后連續鉆孔，鉆孔穿過低標號碎成孔。3 .充填物為流塑狀或空泛較大的多層溶洞條件下的樁基施工采納雙護筒跟進方式沖擊成孔。(U工藝流程空泛較大的多層溶洞條件下鉆孔樁施工工藝流程圖2施工要點外護筒直徑應較設計樁徑大20cm,內護筒直徑應較設計樁徑大5cmo施工程序：依照地質鉆探資料提供的溶洞分布情形，按照先短后長,先易后難，先外后內的原那

6、么確定各樁施工順序。夕目戶筒下到巖面以后，即開始對覆蓋層和頂板進行沖鉆，其鉆孔方法與傳統的沖擊鉆孔方法相同，但成孔的樁徑比設計樁徑大7cm,以便內護筒順利通過頂板。護筒跟進示意如以下圖：外層護下至灰巖面當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，為使開孔堅實、豎直、圓順和對連續鉆孔起導向作用,應在鉆孔前拋0.5L0m3的小片石和適量粘土，借鉆頭沖擊力把泥漿、石塊擠向孔壁，以加固護筒刃腳。當內護筒下沉到位后，在內外護筒間進行拋石壓漿處理，以增加護筒的整體剛度。之后進行內護筒的排泥和穩固巖面的鉆孔。雙護筒沖擊鉆孔采納吸泥法清孔。為使鉆孑碎與孔底巖體粘接良好，灌注水下碎之前需用高壓水沖射排除殘硝

7、。3護筒刃腳固結處理當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，鋼護筒周邊不可能與巖面完全接觸，加上巖面巖面一樣較為傾斜，內護筒與巖面之間一樣往往會形成較大間隙，假設不加以固結，在入巖沖進過程中會成為樁孔與樁外的通道，極易造成埋鉆和過護筒腳時產生偏孔或斜孔，留下質量隱患。在施工中采取的方法如下圖。利用沖擊成孔時對孔壁會產生擠壓的特點，在鋼護筒刃腳范疇內拋填塊石、粘土，用2-4m沖程進行沖壓，使其密實造壁，反復多次，直至孔底平坦才能夠向下沖進，處理同時能夠沖平參差不齊的巖面。內護筒 外護筒內護筒刃腳處理示意圖4 .溶洞發育且對墩臺樁基有阻礙的樁基施工在試驗段投標中有此方法在樁基施工前進行石粉

8、加水泥壓漿堆填處理，使溶洞封閉，鉆孔過程中不漏漿。1壓漿工藝詳見''巖溶樁基壓漿工藝流程圖。2施工要點鉆注漿孔依照地質情形在每一根樁的中心位置鉆注漿孔，通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情形。鉆孔施工方法如下：鉆機采納XU-600型地質鉆機。開孔采納（plO8mm巖芯管開孔，鉆進分層采樣，直至鉆入基巖面0.5m以下后，下（plO8mm套管，并嵌入基巖;套管露出地表0.20.5m。用75號水泥砂漿固結套管,并將孔口套管四周搗巖溶樁基壓漿工藝流程圖實封閉，防止漿液從套管周圍串出，阻礙注漿成效。待固結套管水泥初凝后，連續鉆進，循環水采納清水。依照取出的巖芯確定巖溶發育特點。洗孔后按

9、要求做注水試驗，擰上孔口蓋。壓漿壓漿設備要緊為JS350型攪拌機、KBY-30/120型注漿泵。在壓漿前先進行注水試驗，確定單位長度吸水量。漿液選用石粉水泥漿，用32.5級水泥，石粉水泥漿配合比為水：水泥:石粉=1:1:0.8o壓漿時注漿壓力不宜太大,操縱在0.5l.OMPa范疇，具體壓力值由現場試驗確定。為防止漿液流失太遠造成白費，采納間歇注漿方式，使得先注入的漿液初步達到膠結后再注漿，循環注漿多次，直至達到規定的單位注漿量、注漿壓力操縱值為止。注完一個孔后，連續對其余孔進行注漿，后注漿的壓力必須調高，最后封孔。注漿順序由現場自行把握。注漿完后采納鉆孔檢查，檢查孔數為5%,依照取芯漿液充填情

10、形直觀判定注漿成效。注漿完成等漿液凝固到一定強度后即進行鉆孔樁的施工，施工按常規鉆孔樁施工方法。在通過處理后的巖溶處成孔時，成孔方法差不多上與一般石質地層成孔方法相同。成孔時應注意以下幾點：A.成孔必須待注漿凝固、強度達到要求才能進行，巖溶注漿處理一樣等待時刻為10d左右。B.為防止意外，沖孔前應有備用措施。備好材料，一旦泥漿泄露，及時向孔內投放粘土，依靠沖擠在溶洞內形成粘土的圍護結構墻，保持孔內泥漿高度，使沖鉆順利進行。C.接近巖溶地段，采取輕錘沖擊、加大泥漿濃度的方法成孔，以防卡鉆和掉鉆。三.常見事故的處理.卡錘1緣故：在基巖段成孔時由于樁錘磨損未及時修補；在沖擊時發生掉物、掉石；鋼絲繩沖

11、放過多，致樁錘傾倒頂住孔壁；溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。2處理措施：慢試法：鉆頭卡在中間任何部位時，應將主繩徐放一收緊一徐放一收緊，反復進行使鉆頭旋轉從原位槽道提出；沖擊法：將主繩放松3-5m,用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使之產生松動，主繩重復慢試法；輔助提升法：用吊機、千斤頂或鉆機副繩穿滑車組加力提升；水下松動爆破法：測準鉆頭被卡高度后，迅速將乳化防水炸藥捆成兩組，加配重對稱放入鉆頭刃腳部位，之后將鉆機主繩帶緊或以吊機輔助緊提，采納電雷管起爆；5s實無法取錘時請設計單面是出樁基修改方案。2 .掉錘1緣故：錘體質量有問題，造成錘體斷裂；鋼絲繩斷裂；進尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質或空

12、泛時，因為操縱進尺，沖錘一下進尺數米，引起掉錘。2處理措施：選用打撈鉤、沖抓錐等合適的打撈工具將錘體撈起;確實無法撈起時，清設計單位提出樁基修改方案。3 .塌孔埋鉆1緣故：施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起突然間大量泥漿漏失。2處理措施：發生漏漿時要及時補漿補水，堅持孔內水頭，防止孔內外產生過大的水頭差，并迅速堵漏。4、其它事故因地質條件復雜，在勘測設計時期，進行地質鉆探時，顯現了掉鉆現象。在鉆孔樁施工中，一旦碰到鉆探時留下的鉆桿、鉆頭等，將用打撈鉤、沖抓錐等合適的打撈工具進行打撈，確實無法撈起而又阻礙鉆孔樁鉆進時,那么請設計單位提出樁基修改方案。1、沖擊鉆機，YKC30、CZ3

13、0型2、震動錘，BMI-1500型3、起重機，25t4、空壓機,12m3/min5、潛水泵6、吸泥機五.質量操縱措施1、施工組織治理方面的措施(1)邀請設計、監理、科研和大專院校等單位專家參加技術攻關研討會，制訂切實可行的施工方案。2對施工人員進行技術培訓，制定相應的規章制度，使施工人員有章可循，強化組織指揮，建立必要的獎懲制度。(3)組織技術革新、質量治理和科技攻關組。2、施工技術計策溶洞地質同一樣地質相比較，其特點表現在它的非均質性和非密實性,反映在鉆孔施工中的形式為：A.間隙漏漿造成塌孔；B.難以形成符合設計樁徑的標準圓孔；C.水下碎灌注流失無法估量，容易造成斷樁。1漏漿、坍孔的技術計策

14、要求司鉆人員隨時對比地質鉆探資料檢查孔內水頭高度、泥漿稠度和鉆頭負荷是否正常。長護筒跟進。進行散拋填。將堅硬片石、粘土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復拋填沖擊。2偏孔的技術計策溶溝、溶槽、巖面起伏不平。在鉆孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時，鉆孔速度會明顯降低，主繩擺動大，遇此情形應趕忙提出鉆頭，拋入堅硬片石、碎石和塊狀黃土，以小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋入柜同配備的混合物以大沖程沖擊，反復進行，直到不偏孔為止。溶洞側壁侵入孑府。以加入大塊片石為主，并適當降低泥漿比重，回填后以小沖程鉆進，鉆頭平穩后再加大沖程造孔。3卡鉆的技術計策司鉆人員隨時觀看鉆機負荷和主繩擺動情形，發覺卡鉆征兆及時提起鉆頭進行拋填處理。在距溶洞頂板以上30-50cm處改變鉆孔沖程和沖擊次數，采納慢打輕擊，進入溶洞后反復拋填片石、黃土及水泥。改變鉆頭形式。在原十字形鉆頭上焊圈，把十字形連接起來，使之減慢鉆進速度，一次成孔并圓順。4掉鉆的技術計策鉆頭龍門與鉆體區段間加工成圓弧過渡，防止斷面尺寸突變，形成薄弱部位引起應力集中而斷裂。在鉆孔過程中要經常檢查鉆具、鋼絲繩、鉆頭直徑磨損程度，發覺超限應及時更換。5樁底嵌入巖層深度的保證措施鉆頭應用優質45號鑄鋼制造，幾何形狀要能幸免鑄造時產生熱拉應力和使用時應力集中現象，現場補焊以履帶板、鋼軌頭做補焊材料，用鑄鋼焊條堆焊，施焊部位先預熱，由