岩溶、砂砾地质桥梁钻孔桩施工技术(1)

　　1、 工程概况： $lesson$

　　赣龙铁路西起江西省赣州市，东至福建省龙岩市。自京九线赣州东站出岔，途经江西省赣州市的赣县、于都、会昌、瑞金、福建省龙岩市的长汀、连城、上杭、新罗区，与漳龙梅线龙岩站接轨。线路呈东西向延展。线路长度290.02198公里，单线Ⅰ级铁路。我单位承揽的第五合同段主要位于江西省会昌县境内。

　　王中坝特大桥位于新建赣龙铁路第五合同段，桥梁全长667.18米，共19墩2台，有￠1.00m及￠1.25m钻孔桩88根，计2160.5米，TRANBBS设计均为柱桩。桥址位于河滩淤积地，其主要工程地质为：地表覆盖一层黏土层，厚约0.6~1.2米; 1.2~10.0米为砂黏土，褐黄色，硬朔，夹砾石、碎石;以下为灰岩，深灰色，颇重风化，岩芯呈柱状及碎块状，受构造断裂影响，岩溶发育，溶洞内填充物为黏土，呈流塑~软塑，地下水发育。

　　本桥在施工前已对各桩进行了逐孔勘探，地质桩状图显示每个孔均有溶洞穿过，分布深浅不一，与石灰岩交错呈夹层分布，最多的在整个桩长范围内有十多层和灰岩交错呈夹层分布，有些溶洞没有填充物，呈空洞状，溶洞直径最大的有10多米，最小的也有1~2米，在全桥范围内各向贯通。其典型工程地质情况如上图。

　　2、 主要技术难点的处理：

　　本桥于2002年10月1日正式开工，4台钻机在4个墩分别开孔，由于当时我们对砂砾层和溶洞并存的施工影响认识不够，当钻到一定深度时，造成四个孔先后出现孔口坍塌，护筒和一台钻机随之陷入的现象，施工一度陷入停滞状态。

　　以4号墩的1号桩为例，1号桩设计桩长27.36米，桩径为￠125 cm，护筒埋深4.0米， 10月10日上午开钻， 10月12日当钻至13.6米时，孔内水位下降，立即停钻回填粘土约16.4方，片石2.4方，用钻头缓冲，同时用2台泥浆泵往孔内补充泥浆，30分钟后稳住了水位，继续钻进。当钻至16.4米，孔内水位又急遽下降，经过十多分钟的处理，稳住了水位，又继续钻进。14日早上8点钻至26.9米时，孔内水位迅速下降，回填袋装粘土约30方，片石16.8方，用钻机缓冲，同时用3台泥浆泵往孔内补充泥浆，但无法稳定水位，半个小时后开始出现坍孔，从地面以下2~5m坍塌，回填至原地面重新开钻。

　　从4号墩的1号桩设计图纸所标示的地质情况看：从地面至地面下1.2米为砂粘土，1.2~5.2米为砂砾层，5.2~11.8米为石灰岩，到桩底夹有4个溶洞，第一个溶洞刚好在地面下13.2~14.3米处，第二个溶洞在16.2~16.8米处，第三个溶洞在19.6~24.2米处，第四个溶洞在26.0~26.9米处。当钻孔先后到13.6米、16.4米、21.3米、26.9米时，即先后遇到四个溶洞，孔内的泥浆流入溶洞内，出现漏浆失水现象。及时采取措施，回填粘土和片石填充溶洞或堵住溶洞口，用钻头缓冲造壁和造浆，同时往孔内补充泥浆，稳定水位并使水位上升。遇到溶洞，能够在短时间内稳定水位并使水位上升，而不至于坍孔，如遇到第一、第二个溶洞;如果遇到那些不能在短时间内稳定水位并使水位上升的溶洞，或遇到溶洞，不及时采取措施或者采取措施不当，使护筒下松软的土或砂层在长时间内无泥浆固壁，而造成坍孔。

　　先后开钻的其它几根桩，如10号墩的2号孔、1号墩的2号孔、7号墩的2号孔均是如此原因造成的塌孔。

　　通过总结和分析，我们判定塌孔的主要原因是：本桥桥址为河滩淤积地，溶洞溶槽发育且地下水发育，当钻孔至溶洞处，由于孔内急遽漏浆，导致泥浆护壁失稳，砂层溜坍，最终造成孔口坍陷。虽然我们在施工过程中采用了回填片石和粘土的处理措施，但在控制进尺，加强溶洞处护壁上处理较为粗糙，当有一层溶洞处理不好，造成急遽漏浆，孔内水位马上下降，上层溶洞处护壁被挤破后砂层溜坍，导致坍孔。

　　坍孔的原因找到了，如何对症下药是关键。通过分析，我们抓住了几个关键因素：砂砾层的钻孔处理、溶洞的处理和水下混凝土灌注流失的处理。以上三个环节任何一个环节出现问题，都会造成的施工质量，甚至导致废桩。而一根废桩处理一般最少要十几万元，还得花上一两个月时间，往往是造成巨大的直接经济损失和工期损失，后果不堪设想。为此，我们在施工方案的选定和施工中的应急措施进行了充分的酝酿和准备。

　　2.1、砂砾层的钻孔处理

　　采用比钻孔桩设计桩径小10cm即内径为1.1m或1.35m的钢护筒(壁厚8mm)，随钻孔渐次下至砂层，起支护作用，可避免因溶洞漏浆造成砂层溜坍。即使出现孔内漏浆，水位下降，砂层也不会垮塌。具体的施工方法如下：

　　2.1.1先埋设钢护筒(壁厚8mm)，钻孔时加大钻头直径至1.1m或1.35m,钻进时注意控制泥浆浓度和钻机进尺;

　　2.1.2随施工进尺的速度，提起钻头，接长钢护筒，接头处焊结牢固，并用￠20mm钢筋对接帮焊加固 ;

　　2.1.3在护筒顶部盖一块厚10mm的钢板，提起钻头，用钻头轻砸中心，冲砸时要控制好护筒中心位置，注意要及时调整，千万不能偏孔，否则，砸下去后很难调整过来。要注意在施工中要及时判砂层的深度，保证钢护筒应下至穿过砂层0，5米以上。另外如果在孔内涌水量不大的情况下也可以采用人工挖孔的施工方法 ，利用混凝土护壁支护，穿过砂层。

　　以上两种方案各有优缺点，人工挖孔的缺点是速度较慢，但是这种方法在经济上比较节省，而且在开始准备条件比较充分的情况下可以全面展开施工，人工挖孔穿过砂砾层。钢护筒加固简单易行，但费用较高，由于工期较紧、钻机已上，加上挖孔的熟练工人找不到，所在后期施工中我们采用了钢护筒加固的方法。在实际施工中进行得比较顺利，除个别孔由于砂层太深，钢护筒下不去，造成轻微坍塌外(但孔口不会坍塌)，其他孔桩施工均较为正常。

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