孫國(guó)培

（海寧市城鄉(xiāng)建設(shè)管理服務(wù)中心，浙江海寧 314400）

1 引言

橋梁沖擊成孔灌注樁是指用沖擊式的鉆機(jī)或者卷?yè)P(yáng)機(jī)懸吊沖錘（即沖擊鉆頭），在樁位上下進(jìn)行多次往復(fù)沖擊，最終將堅(jiān)硬的土或者巖層破碎成孔，并將部分碎渣和泥漿擠入孔壁，并使其大部分成為泥渣，之后，使用沖抓鉆抓出部分殘?jiān)?，然后清孔，清孔完成后，向孔?nèi)澆筑混凝土，形成“樁”。在某些工程中，樁基施工區(qū)域可能存在溶洞，采用常規(guī)工藝進(jìn)行施工時(shí)效果不佳，故需探討一種行之有效的新型施工方法。

2 海月橋工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

海月橋工程項(xiàng)目位于海寧市，原名海青橋，是海寧市的重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。具體位置在村審路延伸段（跨越洛塘河）,橋位地形復(fù)雜，處在洛塘河與曹家河“T”形交叉口，并跨越舊海青橋[1]。橋梁立面和平面圖如圖1 所示。

圖1 橋梁立面圖和平面圖

開展本工程的主要目的：河道已經(jīng)年久失修，需要拆除危險(xiǎn)裝置、進(jìn)行大弧度開挖后建設(shè)新的護(hù)岸，以拓寬河道通航拐彎處的橋梁；全部建成后，將大幅度改善城市交通狀況。

在施工期間，為了保證施工質(zhì)量，盡量避免發(fā)生安全事故，擬定的安全措施如下：

1）建立全套的安全生產(chǎn)管理制度，對(duì)施工期間內(nèi)部安全生產(chǎn)管理體系進(jìn)行全面梳理，務(wù)必落實(shí)各項(xiàng)安全措施。如沖擊成孔灌注樁施工期間使用的各項(xiàng)原材料的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)行能否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，操作人員是否接受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，在水下作業(yè)時(shí)是否具備應(yīng)急處理能力等。

2）無(wú)論員工是否接受過(guò)培訓(xùn)，是否有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，在正式施工前，都需組織所有員工進(jìn)行安全與教育培訓(xùn)，從根本上提高工作人員的安全生產(chǎn)意識(shí)，保證施工效率。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備2 名安全員，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)督，并定期進(jìn)行安全宣傳。

4）進(jìn)入施工場(chǎng)地的要求與常規(guī)施工現(xiàn)場(chǎng)類似，即統(tǒng)一佩戴安全帽，著工作裝，攜帶設(shè)備齊全等。

3 橋梁沖擊成孔灌注樁溶洞處理方法的優(yōu)勢(shì)分析

3.1 橋梁沖擊成孔灌注樁溶洞處理方法設(shè)計(jì)背景

海月橋工程所在河道水體之下有溶洞，經(jīng)考證，是由可溶性石灰?guī)r在自然環(huán)境的逐漸侵蝕下形成的地下空間[2]。受本地區(qū)地形環(huán)境的影響，溶洞中有一定的風(fēng)化層，且隨著深度的增加，石灰?guī)r巖層的密度有不斷增加的趨勢(shì)。石灰?guī)r的巖層質(zhì)地較硬，水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度為80～120 MPa。在此種情況下，技術(shù)人員經(jīng)過(guò)前期勘察，建議采用常規(guī)的沖擊成孔灌注樁工藝進(jìn)行橋梁樁基施工。如果遇到無(wú)填充溶洞的情況，需要在灌注樁上方施工區(qū)域設(shè)置鋼護(hù)筒圍護(hù)，完成沖擊成孔作業(yè)（需達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高）。進(jìn)行成樁作業(yè)時(shí)，直接澆筑混凝土，對(duì)整個(gè)溶洞進(jìn)行填充。受作業(yè)環(huán)境的限制，如果選用該施工方案，會(huì)導(dǎo)致大量混凝土浪費(fèi)，成本支出遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)算。不僅如此，在施工安全性方面也存在問(wèn)題。例如，在沖孔灌注樁施工期間，一旦遇到無(wú)填充大溶洞，護(hù)壁泥漿會(huì)迅速滲進(jìn)溶洞內(nèi)部，進(jìn)而形成塌孔。當(dāng)塌孔的數(shù)量累積到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致樁孔周圍的地層塌陷。屆時(shí)，沖孔成樁作業(yè)也無(wú)法繼續(xù)開展。

除此之外，常規(guī)工藝施工期間還存在以下難點(diǎn)：（1）成孔過(guò)程中，由于溶洞的大小、分布、走向等地質(zhì)資料可能不全，故漏水、漏漿問(wèn)題沒(méi)有統(tǒng)一的處理標(biāo)準(zhǔn)，容易發(fā)生意外情況。比如，鉆進(jìn)過(guò)程中突然漏水，導(dǎo)致護(hù)筒受到擠壓而變形，甚至完全坍塌。（2）由于巖溶地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，可能會(huì)遇到大溶洞、多層溶洞等較為復(fù)雜的情況，故在成孔過(guò)程中出現(xiàn)埋鉆、卡鉆、掉鉆、鉆孔偏移的概率較大。（3）如果巖面的傾斜角度較大，加之因溶蝕過(guò)程可能產(chǎn)生溶槽、溶溝、大塊孤懸石，可能導(dǎo)致鋼護(hù)筒無(wú)法完全著巖。因此，在進(jìn)行成孔作業(yè)時(shí)，沖擊錘的上下起落過(guò)程可能造成孔內(nèi)的水位處于動(dòng)態(tài)變化中，極有可能導(dǎo)致孔壁的砂礫流向孔內(nèi)?；诖耍杞Y(jié)合工程實(shí)際情況探索新的工藝。

3.2 橋梁沖擊成孔灌注樁溶洞處理方法的具體技術(shù)應(yīng)用流程

為了解決上述常規(guī)沖擊成孔灌注樁工藝施工期間可能出現(xiàn)的問(wèn)題，本文提出一種沖孔灌注樁溶洞處理方式，即沖孔灌注樁施工期間遇到無(wú)填充溶洞地質(zhì)情況時(shí)的處理方法[3]。沖孔灌注樁溶洞處理方式示意圖如圖2 所示。

圖2 沖孔灌注樁溶洞處理方式示意圖具體流程如下：

1）采用旋挖機(jī)進(jìn)行沖擊鉆成孔作業(yè)。使用旋挖機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需使用泥漿保護(hù)巖土壁，只在特定區(qū)域鉆孔。沖孔的主要設(shè)備為沖錘，一旦遇到石灰?guī)r層，需要加大沖錘的沖程，使其產(chǎn)生更大的沖擊能量。當(dāng)沖擊到溶洞層時(shí)，應(yīng)停止沖孔。

2）攪拌片石水泥土作業(yè)。該環(huán)節(jié)使用的主要設(shè)備為挖掘機(jī)，需將片石、高黏性土、水泥按照1 m3：4 m3：200 kg 的基本比例進(jìn)行混合（均勻），一邊沖孔一邊加入。該環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)為：進(jìn)行高黏土與水泥拌制作業(yè)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)灑水，目的在于使形成的水泥土保持干硬的特性。通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)程獲悉：由于水泥的水硬性和終凝時(shí)間要求，黏土水泥混合料必須在制備完成2 h 內(nèi)使用，否則混合料的性能會(huì)發(fā)生變化，不適宜繼續(xù)使用。

3）溶洞筑壁作業(yè)。使用挖掘機(jī)將已經(jīng)拌制好的片石水泥土導(dǎo)入成樁孔內(nèi)，從而形成沖孔填充材料。之后，需繼續(xù)向其中加料（加料過(guò)程不能中斷），務(wù)必保證溶洞內(nèi)的部分被完整填充。待樁孔堆積物形成且達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)之后，可保證回填物處于“擠壓密實(shí)”的狀態(tài)。

4）重新制備水泥漿作業(yè)。重新制備的水泥漿的比重應(yīng)超過(guò)1.2，并將其注入樁孔中。該環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)包括：泥漿水頭至少高于地下水位1 m；注入后應(yīng)靜置至少4 h；之后，還需檢驗(yàn)片石水泥土的初凝效果、整體強(qiáng)度是否達(dá)到預(yù)期。

5）用旋挖機(jī)沖擊鉆成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高作業(yè)。待重新制備的水泥漿初凝且強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期之后，使用旋挖機(jī)，設(shè)置為1 m 小沖程，在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)對(duì)回填的片石水泥土進(jìn)行沖擊，保證所有片石水泥土嵌入嚴(yán)實(shí)，使沖擊鉆成孔穿過(guò)溶洞層。之后，需對(duì)溶洞構(gòu)造以下的巖層狀況進(jìn)行檢測(cè)，若需要繼續(xù)進(jìn)行巖層沖擊作業(yè)，可以提高沖程沖孔直至到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高；當(dāng)溶洞較大時(shí)，一次回填沖進(jìn)無(wú)法完全形成筑壁的情況下，可反復(fù)多次回填片石水泥土，初凝后進(jìn)行沖孔施工。

6）清理鉆孔作業(yè)。當(dāng)沖擊鉆成孔符合終孔條件后，沖進(jìn)作業(yè)便告一段落。此時(shí)，應(yīng)使用比重超過(guò)1.25 的泥漿進(jìn)行循環(huán)置換作業(yè)，目的在于對(duì)孔內(nèi)的殘?jiān)M(jìn)行徹底的清理。

7）下放鋼筋籠作業(yè)。用沖孔灌注樁的配套設(shè)備將制作好的鋼筋籠吊裝放入清理完成的樁孔內(nèi)，并固定好。

8）水下混凝土澆筑作業(yè)。需使用直徑250 mm 灌注導(dǎo)管將混凝土導(dǎo)入樁孔，導(dǎo)管距孔底不大于0.3 m，連續(xù)灌注混凝土，直到超出樁頂標(biāo)高0.5 m，同時(shí)拔出鋼護(hù)筒。

3.3 橋梁沖擊成孔灌注樁溶洞處理方法優(yōu)勢(shì)分析

本文提出的橋梁沖擊成孔灌注樁溶洞處理方法是一種在常規(guī)沖孔灌注樁施工中遇到無(wú)填充溶洞地質(zhì)時(shí)的處理措施，按照上文所述的包含用旋挖機(jī)沖擊鉆成孔和攪拌片石水泥土在內(nèi)的8 個(gè)施工環(huán)節(jié)依次完成后，效果十分良好?？傮w而言，在以下方面具備明顯優(yōu)勢(shì)：

1）施工工藝簡(jiǎn)便、工藝措施穩(wěn)妥、可操作性強(qiáng)；

2）工程質(zhì)量安全可靠，確保樁基順利實(shí)施，保證成樁質(zhì)量；

3）降低工程成本，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益；

4）成樁作業(yè)完成后，技術(shù)人員采用了低應(yīng)變及高應(yīng)變的兩種測(cè)試方法，低應(yīng)變?nèi)繙y(cè)試其完整性，高應(yīng)變隨機(jī)抽檢30%，經(jīng)過(guò)測(cè)試全部達(dá)到及超過(guò)設(shè)計(jì)特征值的2.0 倍以上，滿足工程設(shè)計(jì)要求。海月橋施工完成后的實(shí)景圖如圖3 所示。

圖3 海月橋施工完成后的實(shí)景圖

4 結(jié)語(yǔ)

在海月橋項(xiàng)目施工期間，特別是在樁基施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，河道下方（距離河床約10～30 m）存在大量溶洞。為有效避免常規(guī)沖擊成孔灌注樁工藝造成的問(wèn)題，本文提出了一種經(jīng)過(guò)改良的，以回填黏土、塊石等措施為主的沖孔灌注樁溶洞處理方法，最終順利完成了本工程。實(shí)踐證明，相關(guān)工藝流程具備較強(qiáng)的可行性。