岩溶及流沙地质中钻孔桩施工工艺

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1、岩溶及流砂地质条件下钻孔桩施工工艺刘艳灵（四川公路桥梁建设集团有限公司）【摘要】结合荆岳长江大桥北引桥桩基的施工实践，就岩溶、流砂地质环境中钻孔桩施工中遇到的问题，相应采取的技术处理措施及其注意事项等进行总结和探讨，可为同类地区的施工提供参考。【关键词】钻孔桩；岩溶；流砂；施工1工程概况荆岳长江公路大桥是湖北省“六纵五横一环”骨架公路网规划中随州至岳阳高速公路跨越长江的控制性工程。桥址位于湖北、湖南两省交界处，北岸为湖北省荆州市监利县白螺镇，南岸为湖南省岳阳市云溪区道仁矶镇；该大桥是湘、鄂两省间第

2、一座跨越长江的特大型桥梁。荆岳长江公路大桥北引桥桩基设计为φ1.2m～φ1.8m钻孔灌注桩，共340根，桩长从20多m～50多m不等，大多数为嵌岩桩。北引桥桥跨范围内地垫平坦，位于长江大堤内，地下水位较高，局部呈承压水状态。地上履盖层从地表向下依次为亚粘土、淤泥质亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂层、基岩（白云岩）。基岩以上有较厚的松散粉细砂层，桩基需穿过较厚的粉细砂层。在施工过程中极易坍孔和缩孔,出现流砂现象。且该桥位区下覆基岩岩溶、裂隙等不良地质发育，给施工带来很大困难。2岩溶及流沙的地质特点2.1岩

3、面陡斜、高低起伏地质勘探资料显示，基岩主要为白云岩，但覆盖层厚度变化大，基岩面埋深起伏较大，而且同一根桩直径范围内基岩面起伏都极大，很多桩位存在半边岩层，半边其它土层或溶洞的现象。由于岩面陡斜，“半边岩现象”严重，造成同一施工面有软有硬，冲击成孔时冲锤会顺着较软弱的一面进尺，从而造成斜孔。2.2裂隙和溶洞异常发育由于溶蚀的作用，加上地下水丰富，本桥位场地内岩溶非常发育，溶洞数量多，空间分布极不规则，属较发育岩溶区。溶洞顶板最浅埋深0m，最深埋深-20m，溶洞高度从0.1m到4m不等，存在为数不少的

4、条带状和直立串珠状的多层溶洞，溶洞边界很不规则。溶洞中有些被水、淤泥、砾质亚粘土填充，大多数半填充或无填充物，溶洞大多数漏水或漏浆，甚至有的在钻探过程中就出现了坍孔现象。半填充、无充填溶洞在成孔施工时会发生泥浆流失，若不及时补浆恢复护壁，往往会造成孔壁坍塌乃至坍孔。2.3覆盖层履盖层从地表向下依次为亚粘土、淤泥质亚粘土、亚砂土、粉砂、细砂层、基岩（白云岩）。基岩以上有较厚的松散粉细砂层，松散粉细砂层属透水层，其内聚力很小，颗粒松散，当受到外力的扰动时成流素状，如果成孔施工中护壁较差或钻进过快，极易

5、发生孔壁坍塌。3岩溶、流沙地质条件下成孔方案的比选桩基施工目前常用的施工方法有四种：1、人工开挖孔；2、回旋钻机钻进成孔；3、冲击成孔。桩基需穿过较厚的松散粉细砂层，地下水位较高，局部呈承压水状态。覆盖层透水性极强，人工挖孔无一例外地会因涌水涌砂量过大直接成孔质量和施工人员的安全，挖孔方案失败。在岩溶地区流砂层如采用回旋钻成孔工艺，则存在着几个方面的明显不利因素：1、桩端必须进入微风化岩不小于2.5m，且要求穿越溶洞不小于3m，使得桩入岩量大增，因岩石强度大，要求成孔机械必须有很强的破岩能力，但钻

6、机钻头难以钻透顶板，嵌岩难度大；由于岩溶地区岩层起伏大，钻机钻进时岩层接触不均匀，钻机振动强烈，易沿斜岩面倾斜造成斜孔，容易卡钻，而且钻头扭力很大，甚至扭断钻杆，不能满足要求。2、钻孔时不能挤土堵塞溶洞和裂隙来防止泥浆流失和混凝土大量扩散。钻杆拆除相当缓慢，遇到溶洞开始漏浆时，不能及时提起钻头，导致坍孔埋钻，而且绝大多数钻头提不上来。3、钻孔方式成孔速度较快，不能挤土护壁，孔壁极不稳定，容易塌孔，不适宜在流砂层中钻进成孔。如果采用冲孔方式成孔，因冲锤冲击能力大，穿透力强，较易穿透岩溶洞顶板，不受地

7、下水影响，一旦出现漏浆、坍孔异常情况，可以马上以30m/min的提锤速度提上冲锤，避免发生埋锤事故。冲孔在成孔过程中不断的将土向孔壁侧挤压，孔壁较钻孔稳定。虽然对于流砂层、岩面陡斜及遇溶洞、裂隙等问题的处理有一定的难度，但通过采取适当的技术措施能够处理解决。因此岩溶地区应首先考虑采用冲孔工艺，比起旋转钻机处理岩面陡斜及遇溶洞、裂隙等问题，有相当大的优越性。考虑到成孔须穿越较厚的流砂层,在冲孔过程中抛填片石和粘土加固的方法进行施工。4岩溶、流砂层中成孔施工特点及技术措施4.1流砂层中的冲孔施工由于桩

8、基需穿过较厚的粉细砂层,冲击钻在流砂层中施工时,采用抛填片石和粘土加固的方法进行施工。该施工方法的成孔机理:在冲击钻进的过程中,根据地质变化情况,通过不断地调整抛填片石和粘土量,使所抛填片石含量达到钻进体积的0.5～1.0倍,所抛填粘土应使泥浆比重达到1.4～1.6;确保在粉细砂层的孔壁形成一稳固护壁。（1）安装好钻机和测量对中后,即可开始进行钻孔作业施工。开孔阶段钻孔时，开孔前应在孔内多放一些粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石，顶部抛平，用小冲程冲砸，泥浆比重控制在1.6左右