余鴻飛（重慶巨能建設(shè)（集團(tuán)）有限公司，重慶401120）

奉節(jié)長(zhǎng)江大橋破碎鹽溶角礫巖層鉆孔樁施工技術(shù)應(yīng)用

余鴻飛
（重慶巨能建設(shè)（集團(tuán)）有限公司，重慶401120）

該文根據(jù)奉節(jié)長(zhǎng)江公路大橋主墩鉆孔樁施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)在破碎鹽溶角礫巖層復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中機(jī)械鉆孔作業(yè)過(guò)程中遇到的漏水、掉塊、塌孔、掉鉆、埋鉆等各種問(wèn)題，分別采取補(bǔ)水保持孔內(nèi)水頭高度、選擇優(yōu)質(zhì)澎潤(rùn)土造漿護(hù)壁、回填黏土和水泥混合物及注漿加固措施解決塌孔；使用偏心鉤打撈掉鉆及安裝內(nèi)護(hù)筒保護(hù)人工潛水打撈埋鉆等有效措施，達(dá)到了良好效果，滿足了工程質(zhì)量要求。

鉆孔樁；鹽溶；角礫；塌孔；掉鉆；埋鉆

1 工程簡(jiǎn)介

奉節(jié)長(zhǎng)江公路大橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋，由5個(gè)呈對(duì)稱布置的橋墩組成，其中2#、3#為主橋墩，其余為引橋橋墩，主跨跨徑460m。兩主塔墩樁基均為20根Φ2.2m的鉆孔灌注樁，主墩樁長(zhǎng)分別為58m和76m，位于長(zhǎng)江岸邊淺水區(qū)域，如圖1。

圖1 奉節(jié)長(zhǎng)江公路大橋縱斷面圖

2 復(fù)雜地質(zhì)特征

奉節(jié)長(zhǎng)江公路大橋位于長(zhǎng)江三峽夔門上游約5km，橋位區(qū)兩岸屬丘陵-低山區(qū)河谷地貌，其地形十分陡峭。且橋位區(qū)處于四川臺(tái)坳與揚(yáng)子臺(tái)褶皺及大巴山臺(tái)原褶皺的交接復(fù)合部位，地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，其主要地質(zhì)特征如下：

（1）區(qū)內(nèi)地層破碎，斜坡卸荷松弛，巖體極為破碎；主要為碎石及少量塊狀和柱狀，且堆積層厚度大，巖層軟弱夾層多。

（2）軟弱夾層巖芯呈土狀或角礫-碎石狀，質(zhì)軟，存在大量親水性物質(zhì)，部分角礫狀巖芯有磨圓現(xiàn)象。

（3）受區(qū)域內(nèi)地質(zhì)褶皺構(gòu)造影響，應(yīng)力場(chǎng)比較復(fù)雜，巖層傾斜度較大，由地質(zhì)勘查報(bào)告可知部分巖層傾斜甚至大于75°，且?guī)r層軟硬不均。

（4）巖溶角礫巖呈半膠結(jié)狀態(tài)，角礫間充填黑色粘土，黑色粘土遇水侵蝕，容易形成鹽溶、軟化，被水帶走。

3 鉆孔樁施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備[1]

主墩地面標(biāo)高較高，且承臺(tái)底標(biāo)高為+8.0m，較枯水季節(jié)的長(zhǎng)江水面高出許多，施工中采用土平臺(tái)，經(jīng)碾壓夯實(shí)后澆一層20cm厚的混凝土。然后，人工開(kāi)挖鉆孔作業(yè)的導(dǎo)孔5～10m，用鋼筋混凝土護(hù)壁，當(dāng)導(dǎo)孔完成后進(jìn)行機(jī)械鉆孔施工。

鉆機(jī)選型：根據(jù)主墩復(fù)雜的地質(zhì)情況及工期安排，共投入5臺(tái)ZSD-250型鉆機(jī)和1臺(tái)QZJ250型鉆機(jī)，全部采用牙輪鉆頭。鉆機(jī)性能如表1所示。

表1 鉆機(jī)性能列表

3.2 鉆孔施工

機(jī)械鉆孔施工主要以氣舉反循環(huán)為主，結(jié)合正循環(huán)施工方法進(jìn)行鉆進(jìn)。

主墩在開(kāi)始施工中，采用當(dāng)?shù)卣惩磷鳛橹茲{原材料，但在施工中發(fā)現(xiàn)所造泥漿含砂率高、黏度小，易出現(xiàn)掉塊、塌孔、埋鉆等現(xiàn)象，鉆孔樁泥漿護(hù)壁質(zhì)量差，不能滿足施工要求。后改為優(yōu)質(zhì)澎潤(rùn)土機(jī)械攪拌造漿，且在造漿過(guò)程中加入一定比例的水泥、鋸末等，提高泥漿的膠體率，增強(qiáng)了泥漿護(hù)壁功能。

受施工區(qū)域內(nèi)復(fù)雜地質(zhì)情況影響，大橋鉆孔樁在施工過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)孔內(nèi)漏水、漏漿現(xiàn)象，孔內(nèi)水頭高度迅速下降到與長(zhǎng)江水面齊平，不能保持孔內(nèi)水頭高度。為此，工程施工中制定對(duì)應(yīng)措施經(jīng)常檢查孔內(nèi)水頭高度，使其始終保持在長(zhǎng)江水面2.0m及其以上。同時(shí)，要定期檢驗(yàn)孔內(nèi)的泥漿指標(biāo)[2]，因?yàn)槟酀{指標(biāo)直接決定鉆孔樁的成孔質(zhì)量及鉆進(jìn)速度，所以一有變化，應(yīng)立即調(diào)整泥漿性能使其滿足施工要求，如表2。

表2 鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿指標(biāo)質(zhì)量控制表

在傾斜度大、軟硬不均的巖層中鉆進(jìn)，由于剛開(kāi)始沒(méi)有引起足夠的重視，鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、跳鉆、斜孔、擴(kuò)孔及掉鉆等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。

3.3 清孔及混凝土灌注

清孔共分為兩次：第一次清孔為鉆機(jī)氣舉反循環(huán)清孔，當(dāng)經(jīng)過(guò)泥漿指標(biāo)[2]檢測(cè)滿足要求后提升鉆具，然后快速安裝鋼筋籠和導(dǎo)管，檢測(cè)孔底沉渣厚度，如果沉渣厚度超過(guò)規(guī)范要求需要進(jìn)行二次清孔；第二次清孔利用混凝土灌注的導(dǎo)管進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔，直至沉渣厚度滿足混凝土灌注要求后，立即灌注樁基混凝土，如表3。

表3 清孔泥漿指標(biāo)質(zhì)量控制表

4 常見(jiàn)問(wèn)題處理

破碎鹽溶角礫巖層因其裂隙十分發(fā)育、破碎、親水、軟硬不均等原因，導(dǎo)致鉆孔施工中易出現(xiàn)漏漿、塌孔、掉鉆、埋鉆、斜孔等影響樁基成孔質(zhì)量及施工進(jìn)度的情況。對(duì)此，分別采取了不同的施工措施，完成效果較好，滿足了施工要求。

4.1 掉鉆及埋鉆的處理

針對(duì)掉鉆和埋鉆，加工專用打撈使用的偏心鉤進(jìn)行打撈。但實(shí)際施工中，因?yàn)殂@頭掉落后并不一定是豎直狀態(tài)，采用偏心鉤進(jìn)行打撈有一定的難度。在20#孔就出現(xiàn)這樣的情況，最后，不得不采取安裝孔內(nèi)護(hù)筒，然后將孔內(nèi)的泥漿換成清水，再通過(guò)潛水員下水進(jìn)行打撈。需要說(shuō)明的是，安裝內(nèi)護(hù)筒的目的主要是為了保護(hù)潛水人員下水作業(yè)的安全，防止塌孔造成人員傷害。

4.2 漏漿和塌孔

對(duì)于9#塌孔，主要原因是發(fā)生漏漿后不能滿足孔內(nèi)的水頭高度導(dǎo)致了塌孔。事件發(fā)生后，為了確保鉆頭的安全，及時(shí)將鉆頭提升到孔口外防止埋鉆。為了穩(wěn)定破壞的軟弱巖層，須向塌孔的鉆孔樁內(nèi)拋填優(yōu)質(zhì)澎潤(rùn)土、水泥混合物、鋸末等材料，拋填高度至塌孔處5m以上。同時(shí)為了保持孔內(nèi)的水頭高度必須向孔內(nèi)加水，待其靜置15d達(dá)到充分沉降和密實(shí)后重新開(kāi)鉆，先采用正循環(huán)造漿減壓緩慢鉆進(jìn)，當(dāng)其穿過(guò)破碎塌孔地帶后再改為反循環(huán)施工。事實(shí)證明孔內(nèi)護(hù)壁良好，鉆進(jìn)順利，確保了成孔質(zhì)量。

4.3 注漿加固

在3#主墩6#孔的鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生多次嚴(yán)重塌孔，且塌孔面積較大。針對(duì)這種情況僅僅采取孔內(nèi)回填是不夠的，經(jīng)過(guò)多次討論和論證，決定在6#孔周圍布置8個(gè)注漿孔，沿樁周圍等間距布置，注漿孔深度在樁底以下2.0m。注漿孔采用4臺(tái)Φ100型地質(zhì)鉆機(jī)成孔，成孔后孔內(nèi)灌注水泥漿，等待其固結(jié)后再開(kāi)始鉆孔樁施工。事后證明，經(jīng)處理加固后的鉆孔施工鉆進(jìn)速度快，成孔質(zhì)量好，沒(méi)有出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

4.4 傾斜巖層鉆孔施工

主墩處的傾斜巖層其傾斜度大于75O以上，且?guī)r層軟硬不均，對(duì)鉆孔施工極為不利。采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)，施工中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、跳鉆、斜孔，導(dǎo)致成孔后傾斜度嚴(yán)重超標(biāo)，檢孔不合格造成返工。且經(jīng)過(guò)反復(fù)掃孔，造成塌孔嚴(yán)重，擴(kuò)孔較大，影響工程質(zhì)量及進(jìn)度。后來(lái)采取增加鉆頭的配重、減緩鉆進(jìn)速度、減小鉆進(jìn)壓力等一系列措施，使施工情況稍有好轉(zhuǎn)。

同時(shí)，也嘗試了采用正循環(huán)的方式穿過(guò)傾斜巖層，施工過(guò)程中泥漿護(hù)壁良好，但孔內(nèi)沉渣多，含砂率較大，施工中要不斷打撈孔內(nèi)沉渣，影響鉆進(jìn)速度。

5 總結(jié)

（1）奉節(jié)長(zhǎng)江公路大橋破碎鹽溶角礫巖層復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的施工及工程管理是一種極大的挑戰(zhàn)。施工前需要對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)等進(jìn)行科學(xué)論證和管理，選擇有針對(duì)性的施工方法和應(yīng)對(duì)措施，可以避免不必要的各種損失。

（2）破碎鹽溶角礫巖層鉆孔樁施工應(yīng)特別嚴(yán)格控制孔內(nèi)泥漿指標(biāo)和水頭高度，它直接關(guān)系到鉆孔樁的成孔質(zhì)量和鉆進(jìn)速度。當(dāng)然，鉆機(jī)的選型也是很重要的，盡可能選擇大扭矩鉆機(jī)，采取增加鉆頭配重，加強(qiáng)鉆頭自重導(dǎo)向，保證成孔的垂直度。

（3）對(duì)于巖層傾斜較大、軟硬不均的情況，其機(jī)械鉆孔施工應(yīng)減壓緩慢鉆進(jìn)，反復(fù)掃孔，必要時(shí)采取正循環(huán)的方式成孔可以起到糾正斜孔作用。特別是采用正循環(huán)施工護(hù)壁效果很好，成孔質(zhì)量高，就是進(jìn)度太慢。在以后類似地質(zhì)環(huán)境中施工，應(yīng)充分考慮施工方法和設(shè)備選擇對(duì)工程進(jìn)度的影響。

[1]唐黎斌.奉節(jié)長(zhǎng)江大橋主墩樁基施工技術(shù)[J].河港工程，2003（1）:24-28；

[2]交通運(yùn)輸部.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

責(zé)任編輯:孫蘇，李紅

Application of Bored Pile Construction Technology in Broken Salt Soluble Breccia Stratum of Yangtze River Bridge in Bijie

Based on the bored pile construction experience of the main piers of Yangtze River Bridge in Fengjie,this paper elaborates the problems in the mechanical drilling process in the complex geological environment of broken salt soluble breccia stratum,such as leakage,block dropping,hole collapse, drill fall,drill bury,etc.,which are resolved respectively by charging water to keep the height of water head within the hole,applying high-quality bentonite to make protection walls,backfilling clay and cement compounds as well as grouting for reinforcement.Additionally,eccentric hooks are adopted to refloat the dropped drill and inner protection tubes are installed to protect workers in water searching for the buried drill,which achieve quite good results and meet the requirements of construction quality.

bored pile;salt soluble;breccia;hole collapse;drill dropping;buried drill

U445

A

1671-9107（2017）05-0032-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.032

2017-03-09

余鴻飛（1975-），男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事公路、橋梁與隧道施工。