陸立友

摘 要：本文以寧合高速公路湯虎線中橋巖溶地段施工為實例，對有效解決復(fù)雜地質(zhì)溶洞鉆孔樁施工的問題進行分析論述，尤其是上層為淤泥質(zhì)粘土，下層為灰?guī)r地質(zhì)的溶洞地質(zhì)狀況地段鉆孔灌注樁的施工過程。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū);溶洞;鉆孔灌注樁;公路工程

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A

1 工程背景

湯虎線中橋設(shè)計里程K22+647.740～K22+701.260，全長53.52 m，左幅單側(cè)拼寬，全寬42 m，左右分幅建橋（右幅箱通拆除后建）;橋梁上部結(jié)構(gòu)采用（3*16）m預(yù)制空心板梁，全橋一聯(lián);下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，樁柱臺，肋板臺，灌注樁基礎(chǔ)，兩側(cè)橋臺處設(shè)D80伸縮縫;橋面橫坡由墩（柱）、臺（肋）高度形成;橋面采用10.5 cm厚瀝青混凝土+柔性防水層+10 cm厚現(xiàn)澆混凝土鋪裝。

根據(jù)地勘資料揭示，該橋梁所處位置巖溶呈現(xiàn)發(fā)育性較強的特征，屬于灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)范疇，同時溶洞在該工程橋位區(qū)地層夾內(nèi)較多，并且具有呈現(xiàn)出隨機性，主要體現(xiàn)在其深度與實際分布空間這兩方面，基于此情況。該工程地質(zhì)在整體上呈現(xiàn)地質(zhì)變化波幅較高、巖面埋深程度有所差異、巖面強度差異性較強等特性。橋梁樁基礎(chǔ)施工建設(shè)工作，在該工程實際施工過程中，遇到一定困難，其作為地下隱蔽工程，溶洞對其施工效率與施工安全均存在直接影響，在此情況下，若施工人員并未采用恰當?shù)姆椒?，容易引發(fā)相關(guān)施工事故，如塌孔、漏漿、斷樁等，在影響工程質(zhì)量安全的同時，也為施工安全埋下一定隱患。因此在樁基施工前應(yīng)充分了解橋梁各樁基所遇溶洞的發(fā)育規(guī)律、基本形態(tài)、規(guī)模大小、溶穴頂?shù)装鍘r層厚度、完整性、洞內(nèi)充填物形狀等，以采取穩(wěn)妥的處理措施，確定合理的樁基類型和樁底高程。為確保施工安全和工程質(zhì)量，施工前施工單位應(yīng)結(jié)合更詳細的地質(zhì)資料，核查、確定樁基最終施工處理方案。巖溶區(qū)每根樁的施工方案需經(jīng)多方確認后再行施工。

2 主要施工方案

2.1 施工準備

（1）技術(shù)交底：在開展鉆孔樁施工活動前，為確保施工工序能夠達到工程施工設(shè)計要求，應(yīng)針對鉆孔樁施工各項工序，編制相應(yīng)作業(yè)控制要點卡片，作業(yè)指導(dǎo)書， 并在此基礎(chǔ)上與施工人員進行技術(shù)交底，確保作業(yè)人員能夠及時掌握相應(yīng)技術(shù)要求與施工規(guī)范內(nèi)容，便于其全面掌握相關(guān)施工工藝內(nèi)容，以及實際施工控制中的注意事項。

（2）進場道路及場地平整：利用現(xiàn)有公路作為材料設(shè)備的進場道路。施工前，先進行全封閉圍擋施工，利用渣土車清除多余培植土，整平場地、碾壓。

（3）機械設(shè)備、材料等的報驗：沖擊鉆機、電焊機等機械設(shè)備進場后，檢查其出場后，檢查其出廠合格證（設(shè)備檢驗合格證）是否齊全，并向監(jiān)理報驗。本項目灌注樁采用自拌站混凝土，C30 水下配合比試驗需提前委托并上報監(jiān)理，聲測管、鋼筋原材及焊接試驗將通過外委解決， 所有材料進場后需報經(jīng)監(jiān)理批準后方可使用。

（4）泥漿池場地布置、開挖及圍護：泥漿池設(shè)置在兩墩中間。鉆機上懸掛鉆機操作規(guī)程、安全注意事項牌以及鉆機編號，每個泥漿池可至少供一墩位樁基施工。泥漿池開挖后，需在底面鋪設(shè)一層厚度約 3 cm 的砂漿封層，并找平，找平后在砂漿頂面鋪設(shè)一層防滲膠布或土工布，鋪設(shè)面需覆蓋泥漿池底面以及磚砌圍墻四周。

（5）探籠制作：探籠的制作根據(jù)樁基直徑制作，探籠外徑不小于設(shè)計樁徑。長度為 4～6 倍的樁徑， 一般長為 6 m，采用Φ22 鋼筋焊接制作，加強箍筋采用Φ22@2 m 鋼筋制作，焊接縫要飽滿， 牢固，采用“十字交叉”Φ20 鋼筋對箍圈進行加固，保證使用時不變形不脫焊。按照探籠能夠下放至孔底為標準驗收。

（6）探明管線：鉆機就位前，首先根據(jù)設(shè)計所給管線圖對每個承臺進行核查，凡是樁位或承臺和管線位置發(fā)生沖突的一律不允許施工;對設(shè)計圖紙未明示的，人工用鐵鍬和鎬頭在樁位處橫向開挖一條深 30 cm～50 cm的探溝，探明是否有管線，如有則不允許施工該承臺的任何一根樁基。

2.2 施工放樣

由設(shè)計院提供的曲線因素，是該環(huán)節(jié)需要設(shè)計人員進行復(fù)核的首要內(nèi)容，即開展中線樁復(fù)核工作。在完成復(fù)核后，開展樁基中心坐標計算工作，其計算內(nèi)容以墩臺里程樁號及其尺寸為主要參考內(nèi)容。為保證計算結(jié)果的準確性，該坐標計算結(jié)果在經(jīng)過至少兩人的核對后，應(yīng)由該工程測量監(jiān)理工程師對其進行審批。確保其計算結(jié)果無誤后，施工人員方可進行施工。樁基放樣前，準備好木樁和小釘子，用 GPS 放樣或全站儀架在控制點上利用極坐標法放出樁位，當樁位中心坐標施測出來后，需要打上木樁，一直到木樁穩(wěn)定為止，并需要在樁頂精確放出樁位中心坐標后，釘上小釘子。

2.3 護筒埋設(shè)

本工程灌注樁采用不小于δ=5 mm 壁厚的鋼護筒，護筒內(nèi)徑為采用旋轉(zhuǎn)鉆機時應(yīng)比鉆頭大 20 cm。針對護筒施工埋設(shè)工序，在開展施工活動時，應(yīng)注意地面與護筒口的距離（ 應(yīng)保持至少高于地面30 cm的高度差）。并且針對埋設(shè)深度設(shè)置，為確保護筒埋設(shè)施工質(zhì)量，應(yīng)采用機械設(shè)備挖掘與人工挖掘相結(jié)合的模式，將其埋設(shè)在堅固的土層中，確保其埋設(shè)深度至少超過1 m。在此基礎(chǔ)上，測量標定的樁位中心應(yīng)與護筒中心重合，二者的實際偏差應(yīng)控制在 5 cm范圍內(nèi)。完成上述工序后，應(yīng)及時進行樁位復(fù)測和樁機就位，并結(jié)合施工情況做好加固工作，降低成孔過程中，出現(xiàn)傾斜或偏位等事故發(fā)生概率，應(yīng)將護筒傾斜度控制在1%的標準范圍內(nèi)。

2.4 泥漿制備、凈化處理

施工時為了增大泥漿比重，加入優(yōu)質(zhì)粘土。經(jīng)沉淀后循環(huán)再利用的泥漿其比重、粘度、含砂率等指標必須滿足相關(guān)規(guī)定要求。一般在粘土中泥漿比重采用 1.1～1.35 左右，根據(jù)樁位具體地質(zhì)情況選用泥漿。

2.5 鉆孔

（1）在啟動鉆機之前，請在鉆探前檢查所有準備工作，包括檢查和維護主要設(shè)備;安裝后，鉆機的底部和頂部必須保持穩(wěn)定，并且在鉆進過程中不得有移位或下降， 否則應(yīng)花費時間。

（2）通常需要考慮地層變化，并且必須在地層變化的地點采集礦渣樣品，并在識別后記錄在記錄紙上并通過地質(zhì)剖面進行驗證。當打開孔時，孔的位置必須精確并且鉆孔必須緩慢，并且當所有鉆頭都在模具中時可以加速鉆孔。錐形鋼絲繩與鋼制保護筒中間位置的偏差不得超過2 cm。提起錐頭時，它必須穩(wěn)定并且不與保護壁和孔壁碰撞。為了避免阻塞孔壁，防止孔塌陷，意外或堵塞，建議在鉆孔過程中不要用力吹。

（3）如果在施工過程中確定地質(zhì)條件與初始鉆井數(shù)據(jù)不符，請立即通知項目，維護和其他部門，以便他們及時處理。在巨石表面鉆孔時，可能會丟棄硬度類似的碎屑或小卵石，并用高沖擊力或高低沖擊力填充，以將大石頭壓碎到孔壁中。在鉆孔過程中，必須經(jīng)常檢查樁的直徑，平面的位置和垂直軸的斜率，并且必須隨時糾正偏差。

（4）在打孔過程中，每4 m～6 m檢查一次打孔質(zhì)量。當它接近預(yù)期的孔深時，精確控制鏡頭的深度并記錄進入軸承層的情況。在施工過程中，應(yīng)仔細，準確，及時地進行成孔。

2.6 巖溶地段處理工藝

針對溶洞施工處理過程中的巖溶漏漿，以及坍孔現(xiàn)象。為降低其對施工的不利影響，施工人員應(yīng)及時采用適應(yīng)的施工技術(shù)，確保成樁，成孔工作能夠順利進行，并且保證其能夠滿足工程設(shè)計對其承載力的要求。為此，施工人員在開展施工活動前，應(yīng)及時開展全面勘察工作，全面掌握施工處的地質(zhì)情況，包括溶洞實際空洞大小、溶洞地層分布情況、溶洞填充物構(gòu)成等。在掌握上述情況的基礎(chǔ)上，施工人員可結(jié)合工程建設(shè)要求與實際地質(zhì)情況，選用不同的處理方式?；谀壳暗娜芏词┕ぬ幚砑夹g(shù)，可采用的技術(shù)主要有回填素混凝土填充、片石填充、泥漿護壁等施工方式。依據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，8a 層溶洞：部分全填充，充填物為中風(fēng)化灰?guī)r、可塑狀粉質(zhì)黏土，部分無充填或半充填。且溶洞深度小于 3 ?m，項目部結(jié)合以往施工經(jīng)驗采用回填造壁法處理工藝。

回填造壁法：溶洞內(nèi)無填充、半填充;溶洞高度不大，一般在 3 m以內(nèi)，但存在嚴重漏漿;護筒內(nèi)水頭高度不能保持可采用片塊石、粘土和水泥按一定比例回填沖擊。用0.5 m～0.8 m 小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實，再加漿提高水頭到正常高度，形成人工泥石護壁。如此反復(fù)多次回填、反復(fù)沖擊直至形成泥石護壁不在漏漿為止。這是比較成熟和經(jīng)濟的施工方法，并且施工范圍內(nèi)有大量滿足施工要求的片塊石和粘土， 可就近取材，開展施工工序。施工人員也可首先按照常規(guī)成孔工序進行施工，行進到溶洞鉆至漏漿時，可將片石與黃土投入其中。并多次投入，借助鉆頭設(shè)備自身的作用力，將投入的材料填充至巖溶裂縫，以及溶洞中，以此提升施工中各孔壁自身的穩(wěn)定性。同時，施工人員也可結(jié)合實際施工情況，摻入不同材料提升該工序成效，如鋸末、水泥、燒堿等。

2.7 清孔和驗孔

鉆孔達到設(shè)計深度后，對孔深、孔徑、孔位、孔形等進行檢查，并報請監(jiān)理驗收，并做好相關(guān)記錄，驗收通過后，吊裝鋼筋籠、安裝導(dǎo)管，采用換漿法進行清孔。

孔深檢查：用測繩進行量測，測繩端部設(shè)置一個帶釬的測錘（重 3.5 kg）。量測前，用鋼尺校核測繩長度，合格后方可使用?？咨畈坏眯∮谠O(shè)計孔深。

孔徑、孔形檢查：采用探籠進行孔徑和孔形檢查。按照探籠能夠下放至孔底為標準驗收。

泥漿性能檢查：采用泥漿比重儀、含砂率測定儀、稠度測定儀進行驗收，驗收標準為：孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無 2 mm～3 mm 顆粒，泥漿比重不大于 1.1，含砂率小于 2%， 粘度 17 s～20 s。

沉渣厚度檢查：為準確判定孔底碴是否清完，還得制作一平底測錘，清孔后采用平底測錘進行孔深量測，兩次測孔深的差值即為沉渣厚度。本區(qū)段鉆孔樁設(shè)計允許沉碴厚度不得大于 15 cm，嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔作業(yè)。清孔后的各項指標經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后，方可進行下道工序。

2.8 鋼筋籠以及聲測管制作和安裝

2.8.1 鋼筋籠吊裝

在現(xiàn)場施工中，針對鋼筋籠吊裝環(huán)節(jié)，應(yīng)針對其配備專門的運輸車輛以及托架，避免其在運輸過程中出現(xiàn)損壞。在運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，在正式吊裝環(huán)節(jié)應(yīng)采用16 t標準級別以上的車輛進行吊放，在吊放時施工人員應(yīng)對鋼筋籠的垂直度進行檢查，并確保其在對接時，上下節(jié)的中心線能夠保持一致。為降低孔口坍塌風(fēng)險，在吊放過程中應(yīng)避免鋼筋籠左右旋轉(zhuǎn)，并控制其下放速度，禁止出現(xiàn)強制下落或迅速提起下放的現(xiàn)象。檢查完畢后由為了保證鋼筋籠骨架不變形，宜采用兩點起吊。鋼筋籠下放至標高后，檢查鋼筋籠的中心是否偏位，使之滿足要求。焊接 4 根φ16 吊筋，吊筋端部制作成 O 形，以便穿鋼管固定于護筒頂，同時在相應(yīng)護筒頂位置焊接 O 形卡環(huán)，以防止砼灌注過程中的鋼筋籠上浮。施工隊應(yīng)配備足夠熟練的操作工進行鋼筋籠的套筒對接，確保在 2.5 h內(nèi)完成安裝， 為成孔節(jié)約時間，防止沉渣過多或縮徑。

2.8.2 聲測管安裝

本橋段樁基均需安裝聲測管，待樁身混凝土達到設(shè)計強度后進行超聲波檢測成樁質(zhì)量，檢測合格后進行下道工序的施工。根據(jù)目前已出圖紙所示，樁基需布置 3 根聲測管。聲測管的連接采用D70*6.0 mm 套管，底部與樁底等齊;在埋設(shè)過程中，應(yīng)檢查聲測管是否暢通，并事先灌滿清水，做好管底封閉、管口加蓋等工作。由于樁基檢測需要 3 根聲測管必須等高齊平，同時管頂高出設(shè)計樁頂面不少于 450 cm（送至原地面，承臺圍護開挖前先檢測），施工安裝時必須考慮預(yù)留長度，詳見下圖1所示：

2.9 混凝土灌注

2.9.1 導(dǎo)管安裝

一旦將鋼籠升起，必須立即安裝導(dǎo)管。導(dǎo)管應(yīng)使用直徑30 cm的快速卡口垂直提起，標準切口長度為3 m，將上部調(diào)整為1 m和1.5 m，下部應(yīng)大于4 m。安裝管道時，戴上密封圈并擰緊電弧。降低過程中，將管子保持在直線軸的中心，然后逐漸降低，以免鋼筋籠和碰撞孔被困住。

在鋼筋籠吊裝完成后，應(yīng)立即組織導(dǎo)管安裝;導(dǎo)管采用直徑宜為 30 cm 的快速卡口垂直提升，標準分節(jié)長 3 m，頂節(jié)采用 1 m 和 1.5 m 調(diào)節(jié)，最下節(jié)長大于 4 m。導(dǎo)管安裝時要放設(shè)密封圈，擰緊箍圈;下放過程中保持導(dǎo)管位置居中，軸線順直，逐步沉放，防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔。

2.9.2 混凝土制備

原材料的儲備：根據(jù)水下砼設(shè)計配合比，計算砼原材料用量，按照不少于 1.5 倍的理論用量進行儲備，同時，進場的原材料按照設(shè)計和公路工程高性砼的規(guī)范要求進行檢驗檢測，保證原材料的質(zhì)量滿足要求。

2.9.3 混凝土灌注

在混凝土到達施工現(xiàn)場灌注前，由試驗人員按規(guī)定對混凝土的坍落度、入模溫度、含氣量等指標進行檢測，并做好相關(guān)記錄，對于砼質(zhì)量不符合規(guī)范要求的，予以退場處理; 同時按規(guī)范規(guī)定制作養(yǎng)護試件。砼灌注擬采用罐車直接進行灌注。澆筑水下混凝土之前，再次檢測孔底泥漿沉淀厚度，如沉碴厚度大于 15 cm 時，對孔內(nèi)進行二次清孔，確?？椎壮敛旰穸确弦?guī)定要求。

2.10 樁基檢測

根據(jù)設(shè)計要求，利用超聲波投射法進行樁基完整性檢測，檢測合格后進行下道工序的施工。

3 質(zhì)量控制標準及結(jié)果

在施工過程中，按照下列標準進行質(zhì)量控制，每道工序完成后，質(zhì)檢員按照規(guī)范要求進行檢驗，自檢合格后報監(jiān)理驗收通過后，方可進入下道工序施工。同時，在施工過程中，現(xiàn)場技術(shù)員進行全過程施工記錄，記錄包括泥漿比重、地質(zhì)情況、不同地質(zhì)的鉆進速度及施工過程中的意外事件和檢查驗收情況。

4 結(jié)語

以上樁基鉆孔施工中存在的問題及處理措施在寧合高速湯虎線中橋的施工中取得了較好的成效，使樁基順利通過了溶洞區(qū)。 在施工中沒有出現(xiàn)一例安全、 質(zhì)量事故，施工結(jié)束后，經(jīng)超聲波檢測，全部樁基合格，I 類樁率達到 100%。

參考文獻：

[1]南京至合肥國家高速公路張店樞紐至滁河大橋（蘇皖界）段擴建工程招標文件和工程量清單.

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