岩溶地区深水基础钻孔灌注桩施工技术
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岩溶地区深水基础钻孔灌注桩施工技术
大窑湾港疏港高速公路主线特大桥工程，施工工艺相对复杂，技术标准高。必须制订一套科学合理的施工工艺，以解决如裂隙、溶洞地质条件下深水基础钻孔灌注桩施工等诸多技术问题，本文重点阐述了岩溶地区溶洞钻孔桩施工采取的技术措施。
标签： 岩溶;深水基础;钻孔灌注桩
1.工程概况
大窑湾港疏港高速公路主线特大桥工程下部结构桩基础，设计采用了1.5米、2.4米两种桩径。本工程桩基地质情况复杂，在勘察范围内岩溶较发育，溶洞较多，同时地下水位主要受海水潮汐影响大，给桩基施工带来了困难。
2.岩溶地区溶洞钻孔桩施工技术措施
2.1溶洞分类
结合本工程情况，对岩溶进行分类，以便钻孔施工中采取不同的处理方法，主要分以下几类：
（1）充土溶洞：洞内有填充物。
（2）静态水低高度溶洞：洞内水不流动，洞高在2米以内。
（3）静态水超高度溶洞：洞高在2米以上，洞内充满静态水。
（4）动太水溶洞：洞内水流动。
2.2钻孔施工
根据地质勘探的结果，根据不同的溶洞类型，采用不同的施工方法及技术措施。
（1）充土溶洞
对于充土溶洞，根据施工勘探结果，判定充土性质，如为洞内填满粘性土、碎石类及砂类土，钻孔施工中采用冲击钻成孔，进入溶洞后，在砂类土及碎石类土钻进时多抛填粘土，并经常注意孔内水位变化，观测孔内泥浆标高，防止泥浆突然流失，塌孔埋钻。
（2）空洞及静水低高度溶洞
对于空洞及静水低高度洞，采用冲击钻成孔，为防止钻孔施工中泥浆突然流失，造成坍孔埋钻，当冲击钻机钻进至洞顶部1.0米时，利用钻探孔注水，将溶洞内注满水，并保持探孔内水位高度为h=Hγ泥/γ水，当溶洞钻通时，泥浆不致于突然流失，钻通后，抛填片石，加大泥浆比重，小冲程钻孔，并连续抛填片石，稳定钻进速度，钻进过程中，始终保持溶洞内水压与孔内平衡，防止孔内泥浆突然流失。
在钻进及灌注砼过程中，始终保持注水，保证溶洞内水压，防止塌孔。
（3）静水超高度溶洞
当充水溶洞高度大于2米时，单孔内抛填片石效果较差，采取三台冲击钻机相近孔位同时钻孔，钻通溶洞时同时抛填片石及粘土，使其易于堆磊，一同钻进，由于钻机相距较近，钻进过程中易相互振动干扰引起塌孔，将钢护筒深打到不易坍孔的土质内，钢护筒采用DZJ—1101KS型振动沉拔桩锤施打，三台钻机尽可能保证相近时间内成孔，进行砼浇筑，避免由于钻孔振动影响相近桩基砼质量。
（4）动态水溶洞钻孔
动态水溶洞钻孔桩施工，由于有海水暗流冲刷影响，采用抛填片石填塞，不易保住孔内泥浆，施工中采用深打钢护筒护壁，设置钢护筒穿越溶洞的方法。
①钢护筒施打
钢护筒采用8毫米钢板卷板机卷制而成，直径φ=φ桩径+40CM，加工直径误差±10毫米。
钢护筒设置采用DZJ—110KS型振动沉拔桩锤施打至岩层顶面，如果一次打不到位，采取随钻孔跟进施打，钻孔超过护筒底2～3米后，提出钻头，接长护筒，用吊车吊起桩锤施打，由于桩中心的临空面，便于护筒下沉。
②钻孔
为了使钻孔孔位准确度高，采用反循环钻机成孔，钻进时将钻杆准确就位，桩位用护桩控制，钻孔中心位置偏差控制在10毫米以内，钻杆垂直度用经纬仪测控。当钻到距岩面0.5米时，将护筒打到岩面，更换牙轮钻头，然后继续钻进，直至钻穿溶洞顶部。
③安放穿越溶洞护筒
利用6毫米钢板卷制φ2=φ+10CM钢护筒，护筒长度L=H（岩面顶标高）-H2（溶洞底标高）+20CM。
护筒底部挂帆布袋，内装200#砼，砼有良好的和易性及流动性，护筒下沉利用吊车吊起，用经纬仪控制中心位置下沉，下沉后砼布袋对护筒底部不平处进行了自动堵塞，同时用吊车吊重锤轻打护筒，使护筒底部封闭密实。
④灌注絮凝剂砼
利用导管灌注水下砼，砼中掺有UWB混凝土絮凝剂，砼标号选定为200#。砼灌注标高H=H1（岩面标高）+1.5M。
⑤成孔
当水下砼达到施工设计强度后，利用反循环钻机配牙轮钻头成孔，与冲击钻机相比，可减少对穿越护筒上下口部分时的振动，最后形成四周15厘米砼封闭层，将孔内泥浆与孔外水隔离。
2.3岩溶地区钻孔施工注意事项
（1）在岩溶地区施工时，首先要对溶洞进行地质勘探，探明其特性，以便确定施工方法，同时加强监测力度，确保桩基质量。
（2）当溶洞位置偏向孔位一侧时，钻至溶洞顶板0.5～1.0米时，需边钻进边向孔内抛填部分片石，重锤轻打，小冲程慢钻进通过，以防孔位偏斜。
（3）为防止钻头脱落，施工中经常检查大绳磨损情况及转向装置与顶锥联结情况，发现问题，及时处理;钻头一旦脱落，采用打捞活套、打捞钩或冲抓锥进行打捞。
（4）当溶洞底板岩面起伏较大时，需投入粘土石块，将孔底填平，用十字形钻头小冲程反复冲捣，慢慢穿过;待通过该层后，逐渐增大冲程和冲击频率，形成一定孔深后，再进行正常钻进。
（5）当溶洞位于钻孔正下方时，钻至溶洞顶板0.5米左右时，宜采取减小冲程和悬距，重锤轻打方法慢慢通过，保证孔形及孔径，以防卡钻。
（6）对于空洞、半充水（静水）溶洞采取注水方式或护筒跟进方式，防止孔内泥浆突然流失，造成塌孔埋钻。
（7）根据施工中具体情况，采取下钢护筒、抛填片石、压浆等方式进行处理，并在砼灌注前对孔内泥浆进行观察，确保砼灌注质量。
3.事故实例处理
大桥右幅26—3#桩于2007年1月2日开钻，2007年1月6日，在钻进深度为24.4m时，提前遇溶洞，实际地质情况与地质报告中25.33m遇溶洞不符，钻
头发生卡钻现象。卡钻发生以后，施工单位马上组织有关人员现场实测分析鉆头位于井下情况。根据现场钻孔记录及现场实测情况，采取了跟进护筒至卡钻位置、人工井下处理的方法，钢护筒长24.5m，直径1.5m，厚18mm。通过上述方案成功地处理了卡钻事故，事故处理方案的可行，受到了业主单位、设计单位及监理单位的认可。
4.施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺流程图
5.结束语
本工程桩基础工程量大、工程质量标准高，工期非常紧张。通过上述岩溶地区溶洞钻孔桩施工采取的技术措施，保质如期地完成了桩基施工任务，为大桥墩柱及上部结构施工赢得了宝贵的施工时间，受到业主、监理及检测部门的一致好评。
