维普资讯 http://www.cqvip.com 总第２２０期 ２００７年第１期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２２０ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２ＯＯ７ 溶洞地区桩基施工技术 许钧愿 （安徽省黟县交通局 黟县 ２４５５００） 摘要根据铜陵一汤口高速公路二标七星河特大桥基础施工实践，介绍了在桩基施工过程中． 采用挖孔、钢护筒跟进、充填粘土、片石等措施穿越岩溶地区溶洞层的施工技术。 关键词 岩溶地区 钻孔桩施工技术 １工程概况 岩表面形态有溶沟、溶槽、溶台、石芽、孤峰、洼地 等构造；二是可溶岩内的溶蚀裂隙、溶洞及各种溶 铜陵一汤口高速公路是合肥一铜陵一黄山葛 速公路的一段，属于交通部制定的《国家重点干线 公路规划》中的国家重点干线天津一汕尾公路＿佝 蚀现象，其中以溶洞最为普遍，溶洞分布形势为竖 向单个溶洞最小０．４ ｒｆｌ，最大１４．４ ｒｆｌ，最多为７层 串珠现象；沿桥纵向连通长度为２２０ ｍ，横向跨越 全桥，连通性强，溶洞充填为全充填、半充填、未充 填，充填物为灰岩、碎石及粘土。 在如此复杂地层中进行桥梁桩基施工，必须 重要组成部分。七星河特大桥是铜陵一汤口高：圭 公路关键工程，地处安徽省皖南山区，地质构造：复 杂。七星河特大桥上部结构为４０ ｍ预应力混凝 土连续箱梁，采用墩顶移动模架施工；下部结构采 用宝瓶式桥墩，钻孔灌注桩基础Ｌ１］，桥台采用扶壁 式桥台，群桩基础；上部结构跨径组合为８×（７× ４０）ｍ，全长２ ２５４ ｍ。全桥共有钻孔灌注桩２７６ 根，其中直径１．２ ｒｆｌ桩８８根；直径１．８ ｍ桩１８８ 根，桩长１０ｂ３５ ｍ。根据地质情况施工中选用正 循环冲击钻机。通过对原设计地质图的审核分 事先进行严密的施工组织设计及制定切实可行的 施工方案方可施工。 ２ 施工准备 （１）地质超前钻探 由于前期设计勘探只钻 了１６７个孔，不能完全揭露地质情况，所以后期对 每根桩进行了逐桩钻探，编制了详细的地质钻探 析，发现大部分桩基处于岩溶地质条件中。 为保证桩基成桩质量，在铜汤高速公路总监 办组织及安排下，设计方安徽省公路勘测设计院 自２００４年ｌ１月１８日开始组织对七星河特大桥 的桩基工程重新进行逐桩地质补充勘探。勘探部 门采用全取心回转钻探表明，基岩中岩溶Ｌ２ 和软 弱夹层现象比较发育。 地层结构特征：地层结构从上至下依次为粘 资料，绘制地质剖面图，进一步了解溶洞深度、高 度、填充物岩面等情况。 （２）根据地质钻探资料，设计制定出每根桩 的溶洞处理方案。 ３施工方案确定 ３．Ｉ施工机具 根据桥位地质情况及桩基直径、深度，采用 ＣＺ一３Ｏ十字型钻头钻孔，要求钻头重量大于５ ｔ。 ３．２钻孔顺序 按照及时封闭溶洞，隔断通道，上下游对称， 土、角砾土、弱风化灰岩、溶洞及弱风化灰岩交错， 地层结构复杂，岩溶极为发育，全桥基础设计根据 地质情况分别采用了嵌岩桩基及摩擦桩基［：Ｉ］。 该桥桩基共计２７６根，其中５５根桩处于岩溶 地层，由于桥区地面为土层覆盖，为隐伏岩溶地 区，只有根据钻探情况及资料，取芯描述鉴定来确 定。地下岩溶不可预见因素较多，岩溶形态极为 先短后长，由下而上，隔孔钻孔的顺序施工。 ３．３溶洞处理方法 溶洞处理采用挖孔封堵，钢护筒跟进，直接回 填冲钻３种处理方法。 ３．４主要施工方案 ３．４．１人工挖孔 复杂。根据地质钻探及施工过程表明，一是可溶 收稿日期：２００６—０９—３０ （１）使用范围 根据桥位桩基地质勘探资 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第ｌ期 许钧愿：溶洞地区桩基施工技术 ３５ 料．在桥两端高坡地段桩长２Ｏ ｍ内的桩基采用 人工挖孑Ｌ桩方案。 （２）施工要点 ①挖孑Ｌ采用人工配合风镐进行，小型卷扬 机（或轱辘车）提升。 ②护壁采用混凝土护壁，每米一次，混凝土 标号同桩身混凝土标号。 ③溶洞采用编织袋装粘土或浆砌片石回 填，洞口加设钢筋混凝土护壁。 ④孑Ｌ内积水采用污水泵抽排。 ⑤孑Ｌ内遇岩石，采用乳胶炸药，电雷管起爆 破碎。 ⑥灌桩采用串筒下放混凝土，振捣棒捣固 进行。 （３）安全注意事项 ①孔口加盖井盖。 ②孑Ｌ周设立反坡排水沟及栏网。 ③孔顶设顶棚。 ３．４．２钢护筒跟进 （１）适用范围 对于填充物为软塑状或粘 性土溶洞，采用单护筒冲击造浆护壁法成孑Ｌ；对于 填充物为流塑状或溶洞较大的溶洞，采用双护筒 法成孔。 （２）施工工艺 施工准备一下沉外钢护 筒一冲击钻进一检孑Ｌ一跟进内钢护筒一取碴一投 入粘土一冲击钻进一清孑Ｌ一检孔一安放钢筋笼一 灌注水下混凝土一超声波检桩 。 （３）施工要点 ①采用护筒法施工，当钻头进入溶洞时，分 层投入粘土和片石，每层厚１ ｍ，用小冲程（Ｏ．５～ １．ｏ ｍ）反复冲击，将粘土和片石挤入溶洞，并可 投入水泥烧碱和锯末，增大孑Ｌ壁自稳能力。取样 测试泥浆各项指标，泥浆的性能指标满足表１ 要求。 表１泥浆性能指标 测定项目 性能指标 密度／（ｔ・ｍ ） 粘度／ｓ 含砂率／ 胶体率／ 塑性指数 ｐＨ值 ②采用双护筒法施工时，首先用振动锤下 沉外径比设计桩径大２Ｏ ｃｍ、壁厚１Ｏ～１２ ｍｍ的 外护筒至基岩面，以防止孑Ｌ壁坍塌；其次，当钻穿 岩溶顶板时暂停钻孑Ｌ，将直径大于设计桩径５ ｃｍ 的内护筒沉人岩溶层，随钻孑Ｌ跟进至稳定岩面，以 防溶洞填充物涌人孑Ｌ内，防止灌注的混凝土流失， 并为清碴和清孑Ｌ创造条件；最后冲钻至设计高程 成孑Ｌ，钢管则留在岩溶内。 ③单护筒泥浆护壁冲击钻孑Ｌ一般采用抽碴 法清孔。双护筒冲击钻孑Ｌ采用吸泥法清孑Ｌ，吸泥 机管径为１００～１５０ ｍｍ。经过３ ｈ观察．孑Ｌ底 沉碴厚度≥５ ｃｍ时，即可停止清孑Ｌ，灌注水下 混凝土。 ３．４．３直接回填冲钻 （１）适用范围 对于一些溶槽、溶沟、小裂 隙、石灰岩蜂窝状岩溶地层，采用直接回填粘土 块、碎石、片石，利用钻头冲击将其挤入溶洞及裂 隙中，完成护壁和成孑Ｌ工作。 （２）施工工艺 施工准备一埋设护筒一钻 机定位一冲击钻孑Ｌ一经过溶洞时加片石、碎石、粘 土、水一钻进抽碴一吸泥一清碴一检孑Ｌ一安放钢 筋笼一灌注水下混凝土一超声波检桩。 （３）施工要点 ①为防止溶洞坍塌，钻机就位时，钻机下铺 长钢管（钻机可在上面滑移），钻头中心与桩孑Ｌ中 心调整对齐。 ②护筒采用６～８ ｍｍ厚钢板制作，直径较 桩径大５ ｃｍ，长为２．０ ｍ。 ③钻进时用小冲程冲击钻孑Ｌ，钻进至护筒 底２～３ ｍ后加大冲程，主绳放长量为３～５ ｃｍ。 ④钻穿岩溶时，及时投放粘土、碎石、片石 并补水，保持孑Ｌ内水位高度。 ⑤钻至设计高程检孑Ｌ后，用正循环排碴法 清孔。 ４关键工程施工技术 ４．１倾斜岩面或遇孤石 七星河特大桥５、７、ｌ７号等墩桩基施工中遇 到倾斜岩面和孤石，出现钻孑Ｌ速度降低、钻头摆 动、偏孑Ｌ等现象。采取的措施是：当钻头接近倾斜 岩面或遇孤石时，马上提出钻头，抛填厚１．５～ ２．０ ｍ粒径为２５～３Ｏ ｃｍ的片石、粒径为ｌＯ ｃｍ 左右的碎石和粘土块，以４５ ｃｍ小冲程冲击，待冲 到原位后第二次抛填厚０．８～１．０ ｍ相同配比的 混合物，以８０ ｃｍ的大冲程冲孑Ｌ，反复进行，直至 成孑Ｌ。否则掏碴清孑Ｌ后用Ｃ２０水下混凝土（掺早 强剂及速凝剂）封底，封底厚１．５～２．０ ｍ，待强度 达到２Ｏ ＭＰａ再继续钻孑Ｌ。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 许钧愿：溶洞地区桩基施工技术 ２００７年第１期 ４．２穿越溶洞顶板 七星河特大桥１７号墩施工中，当钻孔击穿溶 洞顶板薄弱部位时，顶板较厚部位形成探头片石 和台阶，出现泥浆急剧下降和钻头斜卧在溶洞内 的现象，立即向孔内补充水泥浆，保持孔内水头高 度，投放粘土、碎石、片石，采用小冲程冲击，每循 环进尺５～１０ ｃｍ，待填充物完全挤入溶洞内后， 漏浆的孔内加大片石投入量，尽量使溶洞内多挤 入片石，提高水泥浆浓度，加大钻头重量（８ ｔ），保 证了各桩孔的顺利施工。 ４．６竖向串珠溶洞处理 大桥１７号墩右内桩为６层串珠溶洞，施工 时，当钻头接近每层顶盖时，在每层上部先投 量片石、粘土，片石及粘土量要大于下层溶洞体积 再加大冲程造孔。若采取上述措施后，孔内水位 还继续下降，则应将钻机撤离。填平桩孔，再重新 布机钻孔。 ４．３溶洞侧壁倾人孔径 当钻孔经过溶洞侧壁时，易发生偏孔现象，纠 偏极难，此时投入大块片石，适当降低泥浆密度， 回填３～５ ｍ后，用小冲程冲击，钻头平稳后再加 大冲程冲孔。 ４．４漏浆和塌孔 由于通过与地下水暗流相连的强透水性地 １．５倍，钻头钻穿顶盖后，继续加入片石、粘土，反 复冲钻，确保每层溶洞同孔壁封堵严实。下部溶 洞采用相同方法依次处理。 ５ 结语 岩溶地基钻孔灌注桩施工，根据不同的岩溶 类型，采用相应的施工方案和措施，可有效地保证 成桩质量，加快施工进度，对于大直径的桩基，一 是要保证地质资料的准确性，二是大直径钻孔桩 须选用至少５ ｔ以上的十字型钻头，以确保钻头 层或未填充的溶洞常会发生漏浆和塌孔现象，这 种情况应采用长钢护筒跟进或在短时间内集中抛 填片石、粘土、水泥和锯木屑混合物，反复冲击，并 向孔内布浆、补水，保持孔内水头。七星河特大桥 ７号墩右外桩出现漏浆与塌孔，采取的措施是提 的冲击力。实践证明，采用上述施工方法是可行 和合理的，为岩溶地区修建基础工程创出了新路， 积累了丰富的经验，为以后同类工程施工提供了 参考依据。 参考文献 前备料，集中用装载机投入，补浆、补水，反复冲击 成孔。 ［１］ＪＴＪＯ４１－－２ｏｏｏ公路桥涵施工技术规范［ｓ１．北京：人 民交通出版社．２０００． ４．５横向连通的处治措施 七星河特大桥自５号墩～７号墩沿桥纵向为 ２４０ ｍ连通带，在施工５号墩左外桩时，出现漏 ［２］ 杨文渊．徐 舞．桥梁施工工程师手册［Ｍ］．北京：人 民交通出版社．２００１． ［３］唐爱平．钻孔灌注桩施工质量预控［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，１９９９． 浆，浆液一直延伸到与７号墩平行的下游稻田地 泉眼冒出，采取的措施是首先调整施工顺序，钻孔 顺序自７号墩～５号墩进行，隔断连通。同时在 ［４］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． Ｐｉｌｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｋａｒｓｔ Ｃａｖｅ Ａｒｅａ Ｘｕ Ｊｕｎｙｕａｎ （Ａｎｈｕｉ Ｙｉ Ｃｏｕｎｔｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．Ｙｉ Ｃｏｕｎｔｙ ２４５５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｑｉｘｉｎｇｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ Ｔｏｎｇｌｉｎｇ— Ｔａｎｇｋｏｕ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｋａｒｓｔ ａｒｅａ；ｈｏｌｅ ｏｎｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
