岩溶地质条件下的钻孔桩施工方法及常见病害的防治
【摘要】本文结合黄咸高速公路岩溶复杂地质条件下桩基施工的实际情况，介绍该条件下钻孔灌注桩的几种施工方法；同时分析了在实际施工过程中遇到的一些常见病害的预防措施和解决方法。
毕业论文网 【关键词】桥梁桩基；岩溶复杂地质；施工方法；常见病害；防治 1.概述 黄咸高速桥梁工程主要有4座。
根据桩基地质补钻探资料显示，陈勉湾1#中桥桩位全部存在溶洞，渠首河大桥大部分桩位存在溶洞，溶洞大小不一，桩基类型设计为嵌岩摩擦桩。
地质情况由上而下依次为粉质粘土1—3m、粗砾砂3～6m、石灰岩、溶洞及溶洞填充物软塑粘性土、灰岩碎块等。
2.岩溶地质条件下的钻孔桩施工处理方法 2.1粉质粘土覆盖层下粗砾砂层地质情况 渠首河大桥桥址区为渠首河，河床受泄洪及冲刷影响，表层土下覆盖约4m深的粗砾砂层，因透水性极强，在如此饱和松散的砾砂层中进行钻孔桩施工，对成孔非常不利，极易引起砾砂土涌入孔内造成塌孔、漏浆。
2.1.1解决的方法与实践。
2.1.1.1施工原理。
在冲击孔过程中，投入一定比例（按1：2）的片石和粘土块，形成片石泥浆护壁。
由此可达到两个效果：一是加快进尺。
当投入的片石入孔底砂层，冲锤自由下落首先作用于片石并将其击碎，同时片石又把冲锤的动能传至孔底砂层，从而孔底砂层容易悬浮于泥浆中；二是护壁作用。
由于片石在孔底受到重锤的反复冲击必然使片石向孔壁挤压，致在冲击成孔过程中，周围砂层孔壁便形成厚度为10～20CM的牢固的片石泥浆层，而产生理想的护壁效果。
2.1.1.2施工方法。
在正常钻孔施工到砾砂层以上50CM时抛入10～30CM的片石和粘土块。
抛入量为：片石每次0.05～0.1方，粘土每次0.2～0.3方，每进尺1.5M抛入一次，抛入片石时须注意均匀抛平，粘土抛入量可根据施工中泥浆的浓度适当增减。
2.1.2小结。
采用片石泥浆护壁工艺，成功的解决了饱和砾砂层钻孔桩护壁的稳定问题，并加快了施工进度。
此办法在该桥大量应用，处理效果良好，在同类工程中可借鉴使用。
2.2溶岩地质情况下桩基施工方法 根据溶洞大小分为小溶洞（高度小于3m）、大溶洞（高度大于3m）和多层溶洞。
对于小溶洞采用冲击钻钻进成孔，溶洞空隙采用回填片石及粘土挤密；对于大溶洞采用钢护筒跟进的方法，一边钻进，一边下沉钢护筒；对于多层溶洞采用回填片石黏土挤密。
2.2.1解决的方法与实践。
2.2.1.1施工原理。
无论回填片石粘土还是下钢护筒，均是为了能顺利成孔，起到护壁作用，且不影响灌注的质量。
2.2.1.2施工方法。
（1）、溶洞内有充填物。
当溶洞内有充填物是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，在注意不卡钻的情况按照正常的地质情况施工成孔。
但须注意以下两点：1）、较大溶洞要注意投入片石固壁，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
2）、如桩基为摩擦桩，溶洞深度超过1米时，提请设计单位增加桩长。
1）、溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，拟采用片石粘土水泥筑壁法，既投入片石、粘土、水泥方法处理：①、在孔位附近准备大量粘土、片石和适当数量的袋装水泥，设置2个容量较大的泥浆池，保证桩孔一旦出现漏浆，能及时补浆和回填桩孔。
②、在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，发现孔内泥浆面明显下降，立即提起冲锤，及时补充泥浆，回填粘土、片石和袋装水泥（重量比1：1：0.4），停置一段时间（一般24h）。
在停置期间，若孔内泥浆继续下降，应随时补充泥浆和回填混合物，待孔内泥浆稳定后，方可继续冲孔，采用小冲程冲击投下混合物，使其挤入溶洞中，堵塞溶洞通道。
③、在冲击过程中，孔内泥浆还会多次下降，每次泥浆下降，都要及时提起冲锤，补充泥浆和回填粘土、片石，并停止冲孔一天，待稳定后继续冲孔。
如此循环反复，直到桩孔不再漏浆为止，顺利穿越溶洞。
①、两层及多层小溶洞处理方法同单层小溶洞，采用投入片石、粘土和水泥方法施工。
对于两层及多层溶洞，特别是本工程部分存在多层溶洞，并且溶洞间夹层较薄，在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，换成小冲锤小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，冲破顶板后换回原冲锤并反复多次投入片石、粘土和水泥，按上述方法反复冲击直至形成泥石护壁，施工完上层后按同样方法处理下层溶洞。
②、施工中应特别注意不能冒进，以防发生卡钻或打穿两层或多层溶洞后水头高度急剧下降而造成的坍孔等事故。
溶洞较大（一般大于3米），洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，拟采用以下三种方案处理： 1）回填法 施工中出现上述情况后，先对溶洞进行充填加固，用石块、水泥、粉煤灰浆填满溶洞，并夯实，同时加大孔内泥浆比重，以防已成孔段塌孔，7天后再进行成孔。
施工方法同上。
2）钢护筒跟进施工 ①、内护筒长度的确定护筒长度l=h+3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度）；②、一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3～5cm，保证冲击钻在护筒内顺利提升或下冲。
③、溶洞顶部冲孔，根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，用冲击钻冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。
④、内护筒的沉放方法 当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机把内护筒放入外护筒内至孔底。
到孔底后，利用钻头重量及其震动使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。
⑤、内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理 1>在内护筒底部及顶部1m范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。
2>对回填体进行灌浆处理。
灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30mpa，其抗渗系数可达10—7m/s。
灌浆处理后，即可重新冲孔。
3>在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。
3.施工中常见病害的防治 施工过程中对有可能影响施工质量的问题进行分析，并提前做出防治措施。
3.1.成孔质量问题 3.1.1.桩孔坍塌、漏浆、冒清水 （1）现象：成孔过程中或成孔后，孔壁不同程度的坍塌、漏浆。
（2）原因：A.护筒埋设太浅。
B.泥浆比重不够大，孔内水头高度不够，或孔内出现承压水。
D.成孔后待灌时间和浇灌时间过长。
3.1.2预防 （1）散塌土层中，适当深埋护筒，密实回填土，防止钻机自重等造成下沉、坍塌。
（3）回填片石粘土冲击挤密过程中，冲孔进尺的速度要放缓，确保挤密效果，碰有暗河时因流失严重，反复多次回填挤密。
3.1.3治理 （1）.在钢筋笼末下入孔内的情况下，将片石、粘土混合物回填到塌孔处以上2米，再用原径钻头以优质泥浆扫孔，泥浆比重按1.2g/cm3左右控制。
（2）.回填施工放缓进尺速度，确保挤密效果，漏浆严重时，对照分析地质柱状图，可采取下钢护筒或浇灌素砼封堵暗河。
3.2 桩孔偏斜、偏位 3.2.1现象：成孔后出现桩孔垂直偏差或偏位。
3.2.2原因：（1）钻机不水平成钻台下均匀沉陷。
（2）护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜。
（3）遇大孤石或旧基础等障碍物。
（4）土层软硬不均匀，基岩面倾斜。
3.2.3预防 （1）钻杆安装端正，水平，稳固，天平，转盘中心和护筒中心三点成一线。
护筒埋设垂直，稳固。
（2）除软硬下均层采用轻压慢转技术参数外，从软塑粘土层，尤其流塑粘土层可从软层进入基岩时，笼壮钻头下端的锥形导向小钻头要改用平底导向小钻头，或者直接带导向小钻头的平底钻头进。
3.2.4治理 （1）在硬粘土层中发生偏斜时，用片石、粘土混合物回填偏斜处以上1―2米，待密实后，用平底合金钻头轻压慢冲纠斜。
（2）在基岩面发生偏斜时，可以投入20―40MM碎石略高于偏斜处，冲击密实后用平底合金钻头纠偏。
施工工程中及时发现及时解决。
3.3成桩过程质量问题 3.3.1导管堵塞现象：在浇灌砼过程中，砼在导管中不能落下去、导管不能动，砼面突然下沉至脱管。
3.3.2原因：（1）初灌时隔水塞墙管。
（2）粗骨料粒径大；砼坍落度不符合要求，流动性差，生产离析。
3.3.3预防：（1）隔水塞直径要与导管内径匹配，能从管内顺利排出。
（2）选用级配良好的配合比，砼拌合均匀，搅拌机拌合时间大于3分钟。
（3）为确保溶洞回填挤密的效果，根据溶洞高度大小，适当放慢回冲的进尺速度，灌注中当砼面上升缓慢时，可放缓灌注速度。
3.3.4治理：（1）采用长杆冲捣，强力抖动导管可在导管上安装振动器等方法迫使隔水塞或砼下落。
（2）如果上述方法处理无效，应立即提出导管，进行清理，视孔内砼情况作二次捡球重新浇灌。
结束语 施工过程中不断地总结、积累，严格执行规程，规范，杜绝出现质量问题，制定解决问题措施。
这样才能够确保桥梁的按质，按期完工。
减少不必要的损失。
经超声波检测，黄咸高速公路全部为Ⅰ类桩，溶洞地质条件下施工效果较理想，工期加快，可为同类地质条件借鉴。
作者简介 沈红国，男（1977—10），湖北新洲县，专科，研究方向：路桥工程技术、现场管理。
王昕，女（1983—2），甘肃成县，本科，研究方向：工程经营管理、造价。