浅述岩溶地质条件下桥梁桩基施工质量控制

　　摘要：我国地质条件复杂多变，在道路桥梁施工中，常遇到软弱地基及岩溶等特殊地质状况，因其稳定性不够，承载力低、易变形及处理难度大等难点，所以对其技术要求非常高。岩溶地质条件下，钻孔灌注桩施工极易发生漏浆、穿孔、卡锤、掉锤、梅花孔等施工事故，影响工程质量，本文作者结合岩溶地质条件下某大桥桩基施工实例，就岩溶地质条件下桩基施工中通病问题的原因、施工技术要点及控制措施等作以阐述，以供同行探讨。
　　关键词：岩溶地质，桥梁桩基，钻孔灌注桩，控制措施；
　　1工程概况
　　某大桥全长2256m,上部结构形式为56跨40m移动模架现浇预应力混凝土连续箱梁,全桥钻孔灌注桩基础共有280根,其中除桥台是24根Φ1200mm外,桥墩都是Φ1800mm钻孔灌注桩计256根。桥位区地质情况为地表是厚约10m的软塑状淤质泥,下伏强风化、中风化和弱风化石灰岩。通过逐桩地质勘探表明,溶洞发育明显,主要分布在强风化和中风化石灰岩层中,洞内填充物以流塑状淤质泥为主,部分无填充物。项目管理论文
　　2岩溶地质条件下桩基施工措施
　　2.1防治岩溶地区桩基施工事故
　　石灰岩岩溶发育地区桩基施工,成孔就是一个大难题,成孔过程中要解决护壁、造壁、斜面钻孔和穿越等难题。因此钻孔前必须首先探明岩溶发育情况,一方面要求为基础设计提供依据,另一方面为指导基础工程施工,防治工程事故提供可靠的地质资料。通过案例说明根据勘察资料和选择专用的机械,科学的分析事故的原因,有目的预防,有针对性的处治,这一明确的指导思想,对防治桩基事故是非常有益的,也是确保桩基工程质量的有效措施。
　　2.2该大桥岩溶桩基施工特点
　　(1)通过施工过程的观察和检测,发现部分溶洞岩层厚度不一致,岩层强度不均匀,有些溶洞仅仅侧壁深入桩孔位置,在钻孔过程中,极易出现偏孔(弯孔)和卡钻情况。
　　(2)填充物为软塑状的大孔径溶洞,钻孔中易发生坍孔;而填充物为流塑状的大孔径的溶洞,在施工中会因涌浆(填充物回流孔中)而发生堵孔和孔底沉淀层加厚现象,清孔困难;没有填充物的大尺寸溶洞,虽然混凝土灌注前无漏浆现象或漏浆相对少,但在向桩孔中灌注混凝土时容易发生混凝土流失现象。
　　(3)大孔径溶洞和溶蚀裂隙较发育的岩层,钻孔中容易发生漏浆和在向桩孔中灌注混凝土时容易发生混凝土流失现象。
　　(4)在施工过程当中,通过观察以及对桩基柱状图资料和对应桩基的桩底标高的分析和对照,发现若干桩基的桩底正好处于溶洞层或延时裂隙发育区,则需要改变桩基设计,增加设计桩长,保证桩基嵌石深度或满足摩擦桩桩长要求。
　　2.3技术措施
　　在岩溶地区施工钻孔灌注桩一般采用冲击钻机进行冲击成孔,这是最有效的施工方法,冲击成孔可以说是无坚不摧。在施工前关键是必须造好泥浆,采取黏土或膨润土并掺加添加剂,使泥浆各项指标满足要求,这是钻孔中护好壁和清好孔的前提,施工时严格按照钻孔灌注桩施工工艺流程(图1)施工。
　　图1钻孔灌注桩施工流程图
　　2.3.1 穿越溶洞顶部岩层时防止偏孔的措施
　　岩溶地区溶洞顶部岩层倾斜,岩石强度不一,都易导致偏孔、卡钻等问题发生,因此必须在钻孔过程中仔细核对地质情况,随时检查钻进机具和孔位。根据桩孔柱状图地质资料,在钻至溶洞顶0.5m左右时,调整钻机冲程,改用小冲程钻进,做到轻击、慢打,以防止偏孔、卡钻现象的发生。当发现主绳摆动加大,并偏离桩孔设计中心,此时则注意孔内水位,泥浆稠度及其它情况,当孔内水位变化较大,或泥浆稠度、颜色发生变化时,则说明溶洞顶板已被击穿,此时则用
　　高度与孔径成四倍关系的鼠笼式检孔器检查在穿越溶洞顶板时是否偏孔,如偏孔,则回填块径为30cm左右的片石至原偏孔位置以上0.5m左右,钻进后再用测孔器检测偏孔是否已被纠正。如此反复进行,直至完全纠正偏孔为止。
　　2.3.2穿过溶洞的施工措施
　　(1)孔径小于1.0m的小溶洞。在钻进前采用砾石和粘土的混合物回填至洞顶以上0.5~1.2m左右后开钻,但在钻进过程中,保持泥浆合适的稠度(泥浆比重1.15~1.25为宜)。若一次加填的混合料不能完全填充溶洞时,可再行回填(一般需要回填3~5次),使混合物完全填充溶洞。
　　(2)孔径较大且无填充物或填充物呈软塑状的溶洞。先钻进至溶洞底板,然后采用片石、砾石加粘土等混合物回填溶洞,回填高度根据溶洞大小和实际情况的需要确定。
　　(3)孔径较大且填充物为软-流塑状溶洞。如按先前采取的处理措施是回填片石、砾石加粘土等混合物,但因溶洞较高,溶洞侧向压力较大自稳性差,在回填片石、砾石加粘土等混合物后,混合物会经常随流塑状填充物再次涌向桩孔,抛填数量难以估计,清孔困难,在施工混凝土灌注桩时质量也无法保证,且因泥浆大量涌入桩孔或混凝土的大量流失而导致断桩。因此目前的措施是往孔内灌注贫混凝土,把溶洞填满,然后冲击成孔。
　　2.3.3在洞底岩面上钻孔时防止偏孔的措施
　　当发现钻孔速度明显比溶洞内钻进速度降低,且当主绳摆动有所加大时,则说明已钻进到溶洞底板。若溶洞底板岩面倾斜、呈现台阶、或岩基因溶蚀程度不同而倾斜,则极易造成钻孔过程偏孔。因此,钻进到溶洞底板时,需调整钻机冲程,改用小冲程钻进,并随时检查孔位。
　　2.3.4防止穿孔的措施
　　当两个孔之间发生穿孔现象时,首先应采用片石加粘土回填一个孔至该孔漏浆位置以上5m后暂停施工,然后继续钻孔施工第二个孔,待第二个孔灌注完成后再施工第一个孔。
　　2.3.5灌注桩基混凝土防止断桩的措施
　　存在溶洞的桩基在灌注混凝土时,当混凝土面上升到溶洞层时,混凝土上升幅度明显减小,最小的上升高度甚至只有20cm左右(1.8m直径桩一次灌注6m3混凝土时)。为防止拆除导管拔导管时导管拔漏而断桩,只要灌注时混凝土能较顺利的下落,就不能轻易拆管。直至混凝土脱离溶洞层,上升幅度正常后再按照正常操作程序拆除导管。混凝土灌注过程中,每次下料完毕后及时测量导管埋深。
　　2.3.6含有土洞桩基的施工措施
　　在钻孔时,土洞层进尺较快,由于土洞层其四周侧壁稳定性差,侧壁经过泥浆的浸泡出现坍塌现象,桩孔沉淀物较多,清孔排渣较为困难。在终孔后要快速清孔,在孔底沉淀层厚度满足规范要求的情况下,桩基灌注混凝土前,一次备足足够的混凝土连续不断地向孔内灌注(但首灌必须测量导管埋深),直到混凝土面超过土洞顶面。经过实施,桩基灌注时较为顺利。
　　2.4实施效果
　　该桥桩基工程钻孔施工中大都遇到多层岩溶地质,在采用上述施工方法后,大都能成功地穿越了多层溶洞。在钻孔和灌注混凝土施工过程中,没有一根桩出现断桩现象。经对完成的桩基进行小应变、超声波无破损检测和钻取芯样检测,所有桩均达到A类桩标准,用较少的投入解决了施工难题,取得了较好的经济效益和施工效果。
　　3岩溶地区桩基施工经验
　　(1)防偏和纠偏。对溶洞洞顶和洞底岩层倾斜、岩石厚度不一或强度不均匀的钻孔施工,关键是要解决防偏和纠偏问题。采取回填片石冲击成孔的方法是一项既经济又简单可行的技术措施。
　　(2)加强施工监控。在复杂的岩溶地质钻孔施工中,不确定因素较多,经常有新问题出现,因此对地质情况进行全过程监控是十分必要的。加强施工过程观察和检测,监控地质变化情况,重点监控泥浆稠度、洞顶和洞底岩层倾斜、溶洞侧壁伸入桩孔、溶洞层数和大小及填充物形态等情况,及时分析和反馈地质信息,以便对不同的地质情况采取对症有效的技术措施,确保钻孔质量。
　　(3)加强检测,加强监理。在满足超声波桩检频率的情况下,尽量在含有溶洞层的桩基埋设声测管,以对桩基成桩质量进行检测。现场监理工程师和工程技术人员对施工全过程加强旁站和监控,切实执行设计和规范要求,不因桩基含有溶洞难以施工而降低规范标准,对溶洞桩基的成桩质量能起到非常好的保障作用。
　　(4)进行沉降观测。桩基混凝土灌注完成后,需对成桩进行沉降观测。对钻孔施工过程中溶洞的处理效果和成桩质量进行事后监控非常有必要。
　　参考文献
　　[1]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
　　[2]唐爱平.钻孔灌注桩施工质量预控[M].北京:人民交通出版社,2001.
　　[3]蒋继昭.公路工程施工常见地质病害处理[M].北京:人民交通出版社,2002.