湘桂铁路大溶江特大桥岩溶钻孔桩施工

湘桂铁路大溶江特大桥岩溶钻孔桩施工浅谈

摘要岩溶地区钻孔桩是桥梁桩基施工中的一大难题，本文以湘桂铁路周家村大溶江双线特大桥钻孔桩基础施工为例，浅析和总结了该桥钻孔灌注桩施工的方法及要点，为类似岩溶桩基施工提供了宝贵经验。

关键词岩溶钻孔桩施工质量控制

中图分类号：o213.1 文献标识码：a 文章编号：

1工程概况及地质情况 1.1 工程概况

周家村大溶江特大桥位于广西自治区兴安县境内，为新建时速200km/h（预留 250km/h）客货共线铁路桥梁，桥梁机构为预应力混凝土简支箱梁，全桥桥跨布置为1×24+44×32+3×24+2×32m，全长1616.96m，全桥桩基均采用钻孔灌注桩，共计349根，桩径1.25m，桩长15～76m，其中40m以上的长桩、特长桩占70%。 1.2地质情况

桥址处于广西自治区桂林地区，典型的卡斯特地形，岩溶强烈发育。桥址区域位于大地构造单元褶皱带中过渡部位，基岩顶面纵横向起伏较大，呈北高南低，地质条件异常复杂，桥位中上部为砂夹卵层，中部为灰岩夹页岩，灰岩岩层内溶洞发育，溶洞直径0.5～13m，以充填型或半充填型为主，充填物为软粘性土、砂层、卵砾

层等。受断裂构造影响，岩层破碎、斜向岩层，溶洞交替发育，属于不良地质地层，对桥梁施工及运营造成的影响较大。 2溶洞地质特点及常见施工问题 2.1 溶洞地质特点

（1）松散砂卵覆盖层厚。松散覆盖层厚度，一般在5～30m之间，易塌孔。

（2）溶洞、裂隙断层交替发育。受断裂构造带影响，岩石普遍破碎，溶洞交替发育。

（3）分布范围广。逐桩地勘结果显示，岩溶桩基础占全桥桩基础的90%以上。

（4）发育规模大。洞高普遍在5m左右，最大洞高达20.8m，部分溶洞呈串珠状发育，并有裂隙贯穿。

（5）发育无规律。基岩顶面纵、横向皆不对称，溶洞发育千奇百态，有的是单溶洞，有的是串珠状溶洞，有的呈半充填状，有的呈全充填状，有的横向贯通，有的纵向贯通，有竖洞、横洞、斜洞，施工难度大。

2.2 岩溶桩基础施工中的常见问题

（1）斜桩、卡钻。因钻孔桩桩径范围内基岩纵、横向起伏较大，部分溶蚀导致基岩半边露头，或岩石半软半硬，在钻进过程中容易出锤头倾斜，造成斜桩或卡钻。

（2）塌孔、扩孔、埋钻。在反复冲钻过程中，部分填充溶洞和

空溶洞在压力作用下往往形成负压区，在压力差的作用下，泥浆向溶洞或裂隙处渗透，形成漏浆，破坏覆盖层孔壁，导致塌孔、扩孔、埋钻，甚至破坏整个孔位。

（3）缩径、断桩。钻孔中采用片石、粘土、水泥等材料，堵住溶洞和裂隙，在钻锤强大的冲击力作用下，易在桩径外溶洞区形成负压，混凝土灌注时压力释放，部分黄泥等杂物进入混凝土中，形成缩径或断桩。

(4)混凝土灌注超量严重。 3溶洞的处理措施 3.1一般溶洞的处理

对于一般溶洞，充填物较多者，钻头冲击至溶洞后，由于洞内壁面陡峭，钻头易偏斜，导致孔斜，一旦出现泥浆大量漏失，则使孔壁失去泥浆的支护力而导致塌孔、卡钻、埋钻，因此，首先必须对照本桩的地勘资料，准确判断溶洞的实际位置，准备足够的片石、粘土等材料以及足够的劳动力和供水、起重等抢险设备。钻头冲至溶洞顶板时，应采用降低冲程，一般控制在60cm左右，逐渐将溶洞顶部击穿。冲程过长极易卡钻，同时观察护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆下泄，迅速补充泥浆或水与粘土，并立即提钻，以防塌孔埋钻，然后，按1:1的比例回填粘土和片石，进行冲砸堵漏固壁，并记录回填粘土和片石的数量，估算溶洞的大小，只有泥浆面稳定，钻头冲击有力后，方可进入正常钻进。对于反复漏浆的裂隙或溶洞，

在向孔内回填粘土、片石时，也可适当加入一定量的水泥、稻草，以增加填充物的力学性能，同时泥浆比重取施工规范值的上限。施工时应记录投入的片石、粘土的数量和孔底高程的变化以推断溶洞的实际位置和体积，另外还要钻进过程中要注意观察钻头钢丝绳横向摆动的情况，一旦摆动幅度大，一则可能是遇到了孔内的弧石，二则可能是孔斜，均应回填片石和粘土进行回冲纠偏。有些溶洞较大，覆盖层软弱，钻头一旦冲开溶洞顶板，大量泥浆随之下泄，造成孔壁失稳，危及设备及人员安全，因此岩溶钻孔桩施工预防措施十分重要。

3.2较大、复杂溶洞的处理

对于较大型溶洞，主要体现在溶洞高度深，空洞体积大，无充填或半充填。对于较大型溶洞处理不采用片石、粘土回填法，否则极易造成塌孔。较好的方法是采用多重护筒护壁法，其关键点是护筒必须位置准确，刚度好，一般采用12mm厚的钢板，两端加焊加劲箍，用振动锤施打。专人负责测量的护筒的平面位置和垂直度，护筒就位后的倾斜度不大于1%。

对于溶洞发育明显，有多层溶洞或裂隙发育，施工时漏浆量大时，采用全护筒跟进至岩层顶面，防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔。具体步骤是：

⑴预埋直径为1.5m的钢护筒，至卵石层顶面，一般4～6m，防止钻进时砂卵层塌孔。

⑵采用1.25m直径冲击钻头钻进至岩层顶面。为保证钻进过程中不塌孔，采用膨润土护壁，泥浆浓度不低于1.4g/cm3。 ⑶用振动锤将护筒沉至岩面。在岩面与护筒交接处浇筑与桩基同标号砼，封闭护筒与基岩间的间隙，混凝土浇筑厚度为1～2m。 ⑷待混凝土达到设计强度后，采用常规溶洞区域桩基础施工方法进行成孔施工，溶洞顶板的击穿采用短进尺，溶洞内钻进采用先回填再进尺，边回填边进尺。

⑸对无填充物溶洞，溶洞顶板的击穿，先采用60cm的小钻头击穿顶板，让击穿后的顶板仍有一定的受力性能，然后用低标号混凝土对空洞进行回填，回填密实并达到一定强度后，正常钻进施工。 4钻进过程中的质量控制要点

⑴泥浆必须采用粘土，容重达1.2g/cm3以上，减少孔壁内外的压力差，有效护壁，防止塌孔。另外，为防止泥浆沉淀，在泥浆中掺入0.1%～0.4%的纯碱。

⑵采用间断式正循环排渣。一方面保证孔底有一定厚度的沉渣，遇小裂隙或小溶洞时，可随时封堵；另一方面能保证泥浆浓度，防止塌孔。施工时根据泥浆的粘度、含砂率、容重等指标确定间断排渣的时机和频率。

⑶溶洞顶板的击穿采用小冲程，一般60cm以下，溶洞内进尺仍要采用轻压小冲程，每进尺1m回填1m，循环至桩底，使孔壁充分挤压密实，防止扩孔，减少混凝土的灌入量。

⑷发现漏浆时，应迅速提锤，操作手离开钻机，避免安全事故发生，同时采用多个大泥浆泵进行补浆，并用装载机投入事先准备好的黄泥、片石、水泥分层填入，强行堵漏，防止塌孔，直至泥浆面稳定为止。

⑸由于溶洞桩基的施工具有不可预见性、复杂性、危险性等诸多特点，因此，在溶洞的处理过程中随时观察发生的异常情况。应全天候安全多名专职技术人员观察泥浆中的浮渣及水头变化，并充分准备泥浆、片石、黄土、水泥等应急物资，吊车、导管、混凝土拌和站处于待命状态，及时解决临场出现的各类异常问题，确保工程质量和施工安全。

5混凝土浇注质量控制要点

⑴钢筋笼的施工和混凝土的浇注应尽可能迅速，防止意外情况发生。清孔最好在早上进行，使混凝土的施工时间在白天，便于操作，并应尽量缩短施工间隔期，钢筋笼在1～1.5h完成，混凝土在3～4h完成。

⑵混凝土中掺入适量的粉煤灰，使混凝土有较好的和易性，塌落度控制在18～22cm，缓凝时间要求不小于8h，可加入一定量的缓凝剂（水泥用量的0.4%左右）。

⑶混凝土浇注时，必须观察混凝土面的上升情况和出浆量的变化。混凝土面的上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比，若有异常，应分析原因，并采用相应对策。若混凝土灌入量增加，说明

部分混凝土进入了溶洞。若混凝土灌入量减少，说明有孔壁坍塌或缩径，应果断重新浇注。 6结束语

岩溶桩基础施工是桥梁桩基础施工的一大难题，不确定因素多、风险高、工期长。周家村大溶江双线特大桥桩基础施工自2009年9月10日开始，在所有参建人员的共同努力下于2011年5月14日全部完成，历时18个月。该桥桩基础砂卵覆盖层厚、溶洞发育规模大、发育状态无规律，施工难度非常大，施工中也走了不少弯路，经不断总结、不断改进，最终顺利完成，经超声波检测，该桥桩基础ⅰ类桩基占全桥的99%以上，为其他桥梁的岩溶桩基施工积累了丰富的经验。 参考文献：

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[3] tz213-2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[s] [4] tb10002.5-2005.j464-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范[s]