论文部分内容阅读
摘要：本文通过对各种岩溶地区钻孔灌注桩施工特点进行研究，以尽量减少和避免事故的发生，确保钻孔灌注桩的质量，为其他相关灌注桩的施工提供参考，为设计提供借鉴，达到缩短工期，节省工程投资。
关键词：公路桥梁、岩溶、钻孔桩、桩基施工
Abstract: This paper through to all kinds of karst region characteristic bored pile construction, to try to reduce and avoid accidents, and ensures the quality of drilled filling pile, for other related piles of construction to provide the reference, and to provide reference for design, to shorten the construction period, saving the project investment.
Key Words: highway bridge, karst, drilling pile, pile foundation construction
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1、引言
岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。公路桥梁在岩溶地区钻孔桩主要方法有以下几种，采用钢护筒跟进冲击成桩工法；或采用冲击钻将粘土块和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，完成护壁和成孔工作；或采用单护筒及双护筒跟进、回填冲钻、泥浆护壁等综合施工工法。
2、各种岩溶条件下的桩基施工
岩溶地区的基岩以石灰岩为主，石灰岩强度高，为理想的建筑物桩基础持力层，但因地质条件较为复杂，与普通地质条件钻孔灌注桩基础施工相比，岩溶地区钻孔灌注桩施工技术难度大，以下为各种岩溶条件下的桩基施工方法。
2.1对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工
采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁的自稳能力。
根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。
2.2空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工
采取振动锤下沉钢护筒到基岩，钢护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与一般冲击钻孔相同；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆移钻头，进行溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法（以免砼流失太远造成浪费），直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼达到强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。
2.3充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工
1、采用双护筒跟进方式冲击成孔。
（1）外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm。 施工顺序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。 外护筒下到岩面以后，即开始對覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法相同，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利通过顶板。护筒跟进示意如右图：
（2）当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使开孔坚实、竖直、圆顺和对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛小片石和适量粘土，借钻头冲击力把泥浆、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。
（3）当内护筒下沉到位后，在内外护筒间进行抛石压浆处理，以增加护筒的整体刚度。之后进行内护筒的排泥和稳固岩面的钻孔。
（4）双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔。为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴。
2、护筒刃脚固结处理
当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，钢护筒周边不可能与岩面完全接触，加上岩面岩面一般较为倾斜，内护筒与岩面之间一般往往会形成较大间隙，若不加以固结，在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道，极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔，留下质量隐患。利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点，在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用2-4m冲程进行冲压，使其密实造壁，反复多次，直至孔底平整才可以向下冲进，处理同时可以冲平参差不齐的岩面。
2.4溶洞发育且对墩台桩基有影响的桩基施工
在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理,使溶洞封闭,钻孔过程中不漏浆。根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。采用钻机直至钻入基岩面0.5m以下后，下套管，并嵌入基岩；套管露出地表0.2～0.5m。固结套管后，并将孔口套管四周捣实封闭，防止浆液从套管周围串出，影响注浆效果。待固结套管水泥初凝后，继续钻进，循环水采用清水。根据取出的岩芯确定岩溶发育特征。洗孔后按要求做注水试验，拧上孔口盖。为防止浆液流失太远造成浪费，注浆采用间歇方式，使得先注入的浆液初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的单位注浆量、注浆压力控制值为止。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆完后采用钻孔检查，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进行钻孔桩的施工，施工按常规钻孔桩施工方法。在经过处理后的岩溶处成孔时，成孔方法基本上与普通石质地层成孔方法相同。
3、岩溶桩基常见施工事故处理
1、卡钻脱锤
在岩溶发育段施工时要采用小冲程冲击钻进以减少或消除“探头石”，冲遇溶洞底板或基岩面时采用小冲程慢速冲击钻进，并向孔内抛入片石等材料以减少锤头歪斜量，防止钻孔倾斜；还要保证泥浆质量，保证护孔壁稳定，防止孔壁石块掉入内孔。
2、偏孔
因岩面倾斜、呈现台阶或基岩溶蚀程度不均，极易造成偏孔。因此，钻进由土层进入基岩或钻至溶洞底板时，需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并抛填土石混合物或灌注水下混凝土，人为创造水平基岩界面，方便成孔。
3、埋钻
发现漏浆应及时提起钻头，向孔内补水注浆，保持水压力，采取相应措施，堵住漏浆；穿越溶洞时应改用小冲程钻进，防止击垮溶洞顶板，并准备好拖拉设施，系好滑车钢丝绳，做好钻机撤离准备。
4、漏混凝土
对高度比较小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封闭环后，再次抛入黏土和片石混合物，并超过溶洞顶板底面一定的高度，重新成孔以增加孔壁的厚度和强度；对高度大且无充填物的空溶洞，应采用钢护筒跟进，并把不小于设计桩径的钢护筒跟进至溶洞底，在确保钢护筒与溶洞的下层坚质围岩密接后，继续钻孔至设计标高。
4、结语
岩溶桩基的施工特点就是预见难度大，突发事件多，这些都将直接威胁施工的进度和质量，对岩溶地区桩基施工特点的研究，可为类似工程提供有价值的借鉴。
参考文献：
［1］黄生文. 公路工程地基处理手册［M］. 北京: 人民交通出版社，2005.
［2］胡伟雄. 九洲江大桥桩基施工中溶洞的处理［J］. 施工技术，2006
［3］彭砥如. 丰水灰岩地层中的成桩技术与溶洞处治［J］. 施工技术，2008
关键词：公路桥梁、岩溶、钻孔桩、桩基施工
Abstract: This paper through to all kinds of karst region characteristic bored pile construction, to try to reduce and avoid accidents, and ensures the quality of drilled filling pile, for other related piles of construction to provide the reference, and to provide reference for design, to shorten the construction period, saving the project investment.
Key Words: highway bridge, karst, drilling pile, pile foundation construction
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
1、引言
岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。公路桥梁在岩溶地区钻孔桩主要方法有以下几种，采用钢护筒跟进冲击成桩工法；或采用冲击钻将粘土块和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，完成护壁和成孔工作；或采用单护筒及双护筒跟进、回填冲钻、泥浆护壁等综合施工工法。
2、各种岩溶条件下的桩基施工
岩溶地区的基岩以石灰岩为主，石灰岩强度高，为理想的建筑物桩基础持力层，但因地质条件较为复杂，与普通地质条件钻孔灌注桩基础施工相比，岩溶地区钻孔灌注桩施工技术难度大，以下为各种岩溶条件下的桩基施工方法。
2.1对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工
采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁的自稳能力。
根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。
2.2空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工
采取振动锤下沉钢护筒到基岩，钢护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与一般冲击钻孔相同；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆移钻头，进行溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法（以免砼流失太远造成浪费），直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼达到强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。
2.3充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工
1、采用双护筒跟进方式冲击成孔。
（1）外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm。 施工顺序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。 外护筒下到岩面以后，即开始對覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法相同，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利通过顶板。护筒跟进示意如右图：
（2）当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使开孔坚实、竖直、圆顺和对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛小片石和适量粘土，借钻头冲击力把泥浆、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。
（3）当内护筒下沉到位后，在内外护筒间进行抛石压浆处理，以增加护筒的整体刚度。之后进行内护筒的排泥和稳固岩面的钻孔。
（4）双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔。为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴。
2、护筒刃脚固结处理
当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，钢护筒周边不可能与岩面完全接触，加上岩面岩面一般较为倾斜，内护筒与岩面之间一般往往会形成较大间隙，若不加以固结，在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道，极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔，留下质量隐患。利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点，在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用2-4m冲程进行冲压，使其密实造壁，反复多次，直至孔底平整才可以向下冲进，处理同时可以冲平参差不齐的岩面。
2.4溶洞发育且对墩台桩基有影响的桩基施工
在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理,使溶洞封闭,钻孔过程中不漏浆。根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。采用钻机直至钻入基岩面0.5m以下后，下套管，并嵌入基岩；套管露出地表0.2～0.5m。固结套管后，并将孔口套管四周捣实封闭，防止浆液从套管周围串出，影响注浆效果。待固结套管水泥初凝后，继续钻进，循环水采用清水。根据取出的岩芯确定岩溶发育特征。洗孔后按要求做注水试验，拧上孔口盖。为防止浆液流失太远造成浪费，注浆采用间歇方式，使得先注入的浆液初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的单位注浆量、注浆压力控制值为止。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆完后采用钻孔检查，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进行钻孔桩的施工，施工按常规钻孔桩施工方法。在经过处理后的岩溶处成孔时，成孔方法基本上与普通石质地层成孔方法相同。
3、岩溶桩基常见施工事故处理
1、卡钻脱锤
在岩溶发育段施工时要采用小冲程冲击钻进以减少或消除“探头石”，冲遇溶洞底板或基岩面时采用小冲程慢速冲击钻进，并向孔内抛入片石等材料以减少锤头歪斜量，防止钻孔倾斜；还要保证泥浆质量，保证护孔壁稳定，防止孔壁石块掉入内孔。
2、偏孔
因岩面倾斜、呈现台阶或基岩溶蚀程度不均，极易造成偏孔。因此，钻进由土层进入基岩或钻至溶洞底板时，需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并抛填土石混合物或灌注水下混凝土，人为创造水平基岩界面，方便成孔。
3、埋钻
发现漏浆应及时提起钻头，向孔内补水注浆，保持水压力，采取相应措施，堵住漏浆；穿越溶洞时应改用小冲程钻进，防止击垮溶洞顶板，并准备好拖拉设施，系好滑车钢丝绳，做好钻机撤离准备。
4、漏混凝土
对高度比较小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封闭环后，再次抛入黏土和片石混合物，并超过溶洞顶板底面一定的高度，重新成孔以增加孔壁的厚度和强度；对高度大且无充填物的空溶洞，应采用钢护筒跟进，并把不小于设计桩径的钢护筒跟进至溶洞底，在确保钢护筒与溶洞的下层坚质围岩密接后，继续钻孔至设计标高。
4、结语
岩溶桩基的施工特点就是预见难度大，突发事件多，这些都将直接威胁施工的进度和质量，对岩溶地区桩基施工特点的研究，可为类似工程提供有价值的借鉴。
参考文献：
［1］黄生文. 公路工程地基处理手册［M］. 北京: 人民交通出版社，2005.
［2］胡伟雄. 九洲江大桥桩基施工中溶洞的处理［J］. 施工技术，2006
［3］彭砥如. 丰水灰岩地层中的成桩技术与溶洞处治［J］. 施工技术，2008