斜岩特殊地质钻孔灌注桩施工技术探讨喻国辉

斜岩特殊地质钻孔灌注桩施工技术探讨喻国辉

喻国辉

广东省南粤交通投资建设有限公司广东广州510100

摘要：高速公路桥梁钻孔桩基础施工过程中经常会遇到斜岩特殊地质，容易导致孔位偏斜、塌孔埋桩锤，给施工造成极大困难。本文以广东省龙川至怀集公路龙川至连平段工程TJ8合同段某桥梁桩基础施工中遇到的斜岩偏孔为例，归纳总结了钻孔灌注桩施工工艺和注意事项及斜岩特殊地质偏孔处理方案，为以后同类工程提供参考。

关键词：钻孔灌注桩；斜岩；处治

随着国民经济的快速发展，公路建设掀起了新一轮建设高潮，公路线型长、地形复杂，桥梁设计较多。钻孔灌注桩具有安全系数高、施工简便、设备投入较小、可多点开工缩短工期的优点，在桥梁桩基础施工中得到了广泛的应用。钻孔灌注桩是在泥浆护壁的前提下，利用桩锤冲进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。但是在斜岩面厚岩层的地质条件下，一般的钻孔灌注桩施工经常出现偏孔，桩锤在该特殊地质上的破岩能力大大降低，在施工中需采用特定施工方案，以避免偏孔，从而达到保证桩基础施工质量的目的。

一、钻孔灌注桩施工工艺

1.施工工艺流程

2.施工方法

2.1施工准备

(1)测量放样

根据设计图纸计算出每个桩基的桩位坐标，经复核无误后放出各桩中心位置，并放出护桩。护桩需用混凝土包裹，埋深不小于30cm，且位置合适，不受施工扰动，并增设水准点。

(2)钢护筒的制作和埋设

护筒用8mm以上厚钢板加工制作，护筒的内径比冲孔桩设计直径大20-40cm，为防止变形可在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋，视情况做成整体式或两半圆式护筒埋设深度2.0-4.0m，护筒高出地面0．3m或水面1．2m以防杂物和地表水流入孔内，并保证孔内水头压力，以稳固孔壁。

2.2冲孔

(1)冲孔前，配制好比重为1.3-1.4的泥浆进入泥浆池及孔内，(调平好钻孔工作平台，保证钻孔平台水平并确保牢固，在钻孔过程中不发生倾斜位移；调整好钻机，保证钻杆竖直，使钻架吊点和桩位中心点在一垂直线上。

(2)在钻孔过程中，随时检查平台的水平度，发现倾斜，及时调整，确保成孔垂直度，以免产生严重偏孔，超出规范允许值。

(3)在粘土钻孔过程中，及时检查泥浆比重，泥浆比重控制在1.2-1.4之间。粘度控制在16～22s，发现不符，及时调整。

(4)升降钻具时，保证操作平稳，钻头提升时，防止发生碰撞护筒、孔壁及钩挂护筒底现象发生。

(5)在钻孔中因故停钻时，应注意：

①确保有规定水位及相应比重的泥浆，防止塌孔；

②钻头上提2m左右，以防钻渣沉淀而埋住钻头，造成质量事故。

(6)钻孔中采用轻压慢钻，使孔底不全部承受钻具重力，以避免或减少倾孔、弯孔和扩孔现象。

(7)在砂层时控制进尺速度，加大泥浆比重至1.3～1.4，粘度22～24s。钻孔过程中要经常注意土层变化，在土层变化处，要采取渣样，判断土层并记入记录表，并与地质剖面图核对。随时保持孔内有一定的水头高度，并严格控制泥浆比重。钻孔一次连续成孔，不得中途停顿。当钻头尺寸磨损至小于设计桩径或刃脚磨钝时，及时补焊或更换。

2.3清渣

每钻进O.5～1.0m后，进行一次清渣工作，将孔底钻渣清出来，并及时向孔内补入新鲜泥浆。

2.4终孔检查及清孔

检查器用∮28mm的钢筋制作，外径等于桩基直径，高度为桩径的4～6倍。当冲孔深度达到设计要求时，冲孔要做孔深检查：孔深不小于设计桩长；孔径不小于设计桩径；倾斜度不大于1％桩长。清孔工作要及时，清孔的目的是清除钻渣的沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀渣而降低桩的承载力。在清孔过程中，可采用正循环法清孔。清孔至泥浆比重1.O3～1.1O、粘度17—20s，孔底沉碴厚度不得大于设计规定。钢筋笼安放后，检查孔底沉淀厚度，不符合规范要求时，应再次清孔。经检查确认桩孔满足图纸要求后，可进行浇筑混凝土的准备工作。

二、斜岩特殊地质偏孔处理

1.原因分析：导致出现偏孔的原因主要有钻机安装时基础不牢、固定不好或钻孔桩地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜。

2.处理方案

2.1针对钻机安装时基础不牢、固定不好导致的偏孔，施工前对安设钻机处地基进行夯实，同时钻机就位后采用增大基座、锚固和配重的方法可预防因钻进震动引起的移位和偏斜，在施工中须定期对钻机测偏，发现偏孔后及时校正。

2.2对于地质构造不均匀造成的偏孔，须根据斜岩的具体情况作出相应的处理方案。先确定岩面的深度，提前进行技术交底，当钻进至其上lm时，调整钻机冲程改用小冲程钻进，减小提升高度进行慢速钻孔，做到轻击慢打，并注意吊索摆动情况，避免偏孔。发生偏孔现象后，进行回填纠偏，遇孔内岩面不平或倾斜，填入一定量的片石填平斜岩面，用低锤快击使其成一紧密平台后，再进行正常冲击，同时泥浆密度降到1．2左右，健身黏锤阻力，但不能过低，以避免岩渣浮不上来，造成掏渣困难。片石的选用需要注意的是要尽量使用强度高的的，粒径大的石块料，这样可以达到更好更快的纠偏效果。

以上方案采用较为普遍，在大多数情况下基本上沿用此方法，但若是出现斜岩面斜度较大，或岩层本身强度很高（达200Mpa以上）的情况下，采用此方案进行纠偏的效果会不明显，反复抛填冲进、耗时耗力亦不见明显效果，在此情况下可采用地下爆破的方案，即靠斜岩一侧沿桩基边沿钻孔，钻孔深度须达到桩身范围斜岩面底部，孔眼数量、放药量可根据爆破参数等情况确定，通过爆破把孔内斜岩炸碎，再按正常方法钻进施工。此方案采用的不多，但是效果明显，基本上采用1次就能解决钻进偏孔问题。

三、钻孔灌注桩质量控制要点

根据设计桩长不同，钻孔灌注桩可能会穿越不同成分的地层，因此应防止坍孔、卡钻、孔形扭歪或孔偏斜，甚至把钻头埋在或掉进孔内等事故，故冲孔时要注意以下几点：

1.安装钻机时，应垫平底架并保持稳定以防止钻孔中位移、沉陷；开孔时钻头中心与护筒顶面中心的偏差应小于5cm。

2.钻孔应按隔孔梅花形布置开孔，以防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌混凝土的凝固，同时，应待邻孔混凝土灌注并达2.5MPa以上强度后方可开钻。

3.钻孔过程中，用垂直仪随时检查孔的倾斜度，倾斜度控制在1％以内。始终保持冲孔护筒内水位护壁泥浆的要求，以起到护壁固壁的作用，被污染的泥浆要及时废弃不能再循环使用。若发现漏浆现象，应找出原因及时处理。

4.应根据地层等情况控制钻进速度，基岩面钻进时应投入适量片石和粘土，小冲程冲砸调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和钻机负荷超载等情况发生。

5.钻进过程中加强钻头磨拉检查，及时补焊，同时加强孔径及深度的检查，以确保孔径深度以及嵌入基岩深度符合设计要求。

四、结束语

斜岩地区钻孔桩施工的难点主要在于地质条件的复杂性和施工中不可遇见的因素较多。施工中要结合地质勘探资料，必要时可申请补充地质钻孔，以探明详细地质条件，根据现场情况采取相应的技术措施，以保证安全、质量，加快施工进度和成本控制。在本高速公路桥梁施工过程中，偏孔情况经常出现，由于处理及时、得当，桩基检测全部合格，且I类桩超过90%，施工进度正常，为按期完成施工任务奠定了基础。

参考文献：

[1]范立础.桥梁工程.人民出版社，2007.

[2]斜岩岩溶地质钻孔桩施工技术[J].刘汉银.铁道建筑技术.2011(03)

[3]高铁特大桥斜岩多层岩溶桩基施工技术[J].赵宝军.设备管理与维修.2016(01)

[4]钻孔桩在海上深水倾斜岩面中的应用[J].陈晓剑,汤金星.土工基础.2010(02)