岩溶地区桩基施工技术
2016-10-21
1 工程概况
中铁十九局集团承建的沪昆客专杭长线第八标段江西段杨公坝特大桥（中心里程DK812+519.430），全长815.750m，此桥位于江西省萍乡市上栗县境内，北有沪昆高速公路，南有浙赣铁路、320国道，交通较便利。此地岩溶发育强度属发育，发育形态主要为溶沟、溶槽及溶洞，溶洞主要为粉质黏土及圆砾充填，岩溶为该桥主要不良地质现象。
2 溶洞桩基施工方法
针对杨公坝特大桥处于溶岩发育地区，确定先采用冲击钻成孔，可以克服不良地质现象，提高地基承载力，具体问题具体分析制定施工方案。冲击钻钻孔因溶洞原因，需要解决的关键问题是保证成孔过程不漏浆，不塌孔，保证机具及人员安全，保证顺利成孔。在成孔过程中，处理溶洞，溶槽，溶沟的主要技术措施浅谈几点。
施工要点：
1）开孔时用小冲程（20cm～40cm）冲击钻孔，间断冲击，一般进度控制在60cm/h～80cm/h；
2）岩溶地区地质情况异常复杂，千变万化，在杨公坝特大桥整个桩基施工过程中，对每根桩均进行地质核查，每钻进两米对土样及碴样进行取样，保证在溶洞位置钻机的安全性及对溶洞在设计及施工过程中的比对，为了保证钻机的安全，在钻机就位前，铺设四根或者六根14m长的型钢进行支垫，以防止钻机在冲击钻孔过程中钻机倾斜，发生意外。
在钻机就位前埋设6m长的大于此桩直径50公分的护筒，以保证钻机在冲击过程中顶部不塌孔，不漏浆。
加强泥浆护壁法：在钻机在岩溶地区钻进时，泥浆浓度控制在1.15～1.2之间，在配制优质泥浆的基础上，由于岩溶地区岩溶水呈酸性，可根据试验后的结果按照一定比例在孔内加入烧碱.木屑等混合材料填入，让其挤入溶洞周边位置，使其中和，可以增强泥浆护壁的效果。
当冲击钻孔时，钻头马上击穿溶洞顶板时，进入溶洞后，应该向钻孔桩内抛填片石或者块石，填充高度超过溶洞0.5m～1.5m，然后用小冲程冲锤冲击片石或者块石，使其进入裂隙溶洞内。在遇到大溶洞时，用片石无法添堵过程中，偏移量过大用片石无法纠偏时，采用传统的C15素混凝土进行水下灌注，使其填塞，待达到强度后进行冲击钻孔。
3 岩溶桥梁桩基施工过程中，常见事故问题及预防处理措施
1）斜孔弯孔。产生此类桩孔的主要原因是：溶洞溶沟溶槽等岩溶发育形态在冲击钻孔过程中，钻机冲程大，在遇到岩层发育较弱的位置倾斜，产生斜孔弯孔及卡锤埋锤等事故。
（1）预防措施
在遇到岩溶发育的地区，尽量放慢钻进速度，采用小冲程钻进法，可以改变斜孔弯孔事故的发生。要及时的对岩溶发育地区针对设计图纸及时比对，掌握基岩埋深及溶洞的发育特征，合理的冲击钻孔。
（2）处理措施
回填硬质片石或者块石，回填片石应控制在0.5m～1.5m之间，之后采用低冲程低频率钻进冲击，进行正常冲击。若未能及时纠偏，可采用C15素混凝土水下灌注，待混凝土达到一定强度后进行冲击，直到孔位纠正为止。
调整泥浆比重，对岩溶地区泥浆浓度控制在1.15～1.20之间，在软土地区用1.05～1.1之间的泥浆比重。
2）塌孔：在钻进过程中，由于泥浆比重不达标或者泥浆中没有加入纤维素等材料，造成泥浆质量达不到要求，不能及时护壁，造成塌孔。
由于孔内水头高度不够，形成静水压力，使其塌孔。
冲击钻在冲击钻孔过程中，在岩溶地区泥浆突然下沉，消失，不能及时护壁，造成塌孔。
（1）预防措施
在不同的地层及地质情况下，选用相应的泥浆指标，在钻进过程中保证泥浆泵正常使用。
在钻机开钻前埋置六米长的钢护筒，保证冲击钻孔时，桩基顶部位置塌孔。
保证孔内水位高度，以免遇到岩溶位置水头高度不够造成塌孔。
（2）处理措施
在砾砂层冲击钻孔时，应选用较大比重的泥浆。在冲击钻孔时应控制冲击速度，以免造成塌孔。
保证水头高度，成孔后及时清孔，及时钢筋笼吊装等下道工序的进行。
3）漏浆：漏浆主要是由于岩溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通造成的。
其预防措施有：
（1）穿透溶洞时，应密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降漏浆，应立即提出钻头，向孔内补充泥浆或注水，保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物；
（2）当岩溶裂隙较大，因透水性强而发生漏浆时，应采取加大泥浆比重，改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理；
4）埋锤，卡锤，掉锤：由于冲击钻在冲击钻孔过程中，泥浆浓度高，在钻进过程中，发生偏孔时没有及时纠偏，易产生埋锤卡锤掉锤现象。由于通过岩溶发育地段冲击偏位，易产生卡锤现象，由于冲击锤过程中，钢丝绳不能及时检修，连接处连接不牢固，在焊接处断裂，在冲击过程调入孔内。
（1）预防措施
应根据设计图纸及地质地形情况，减缓冲击频率及速度。
严格控制泥浆粘度，稠度，含砂率等各项泥浆指标，以免塌孔埋锤。
应派专人定期检查钢丝绳安全状况及焊接位置质量。
（2）处理措施
若锤头被埋，先对孔位进行清孔，待锤周围碴石清理干净或者松动时，慢慢提锤，将其捞出。
若锤头掉入桩内，应用比原锤头直径大的空心锤冲击，使孔壁分离，提出落锤。若此法仍旧无法提出锤头，应派专业潜水员沉入桩底，将钢丝绳栓接在锤头上，将其周围碴土清理干净，缓慢提锤，此法是最易提锤简单方便的方法。
4 结论
对于岩溶发育地区桩基施工，要了解当地的地质水文情况，合理的制定施工方案。对岩溶发育的桩基，采用合适的方法施工，合理利用资源，确保工程进度及质量稳步向前发展，利用专职技术人员每天测量泥浆各项指标，比对图纸，采用抛填片石块石或者灌注素C15混凝土的施工方法，及时检查钻机运转及锤头焊接状况，攻克难题群策群力的完成施工任务，可以取得事半功倍的效果，从经济上获得最佳化。
参考文献
[1]铁路桥梁工程施工技术指南中国铁道出版社，2010-12-08.
[2]溶洞区桥梁钻孔灌注桩的施工，2008（12）.
[3]沪昆客专设计图纸及文件.
