岩溶区桥梁桩基的成桩技术研究与应用

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1、岩溶区桥梁桩基的成桩技术研究与应用严先荣曾玉山黄锦安（江西省公路桥梁工程局南昌330009）摘　要：针对昌金高速公路茅州袁河大桥、西村新袁河大桥桩基地处岩溶发育区，在施工过程中，采取了堵固综合护壁、低打紧击破岩、溶洞及时回填等施工工艺进行岩溶区钻孔灌注桩的施工，并就施工过程中发生的施工事故提出了有效处理措施。关键词：桥梁工程；钻孔灌注桩；岩溶区；钻孔工艺；施工事故；处理措施50500前言昌金高速公路从堪称“地质博物馆”－赣西大地横跨而过，所经之地岩溶极其发育，桩位处存在大小不一的溶洞，给桩基施工带来困

2、难。茅州袁河大桥位于宜春与分宜交界处，是昌金高速公路上跨袁河最长的一座桥梁，桥面宽30m，桥长488.08m，共12孔，上部构造为40m预应力混凝土箱梁。桥位处由上至下地层为第四系全新统冲洪积层（Q4a1+p1）、第四系中更新统冲残积层（Q2e1+d1）及二叠系大统茅口组地层（P1m2），溶岩、裂隙发育异常，地质情况十分复杂。大桥基础设计为：0#、12#桥台φ120cm桩基20根、1#-11#桥墩φ180cm桩基55根。桩长从10m-40m不等，多数为嵌岩桩，所有嵌岩桩要求嵌入弱风化灰岩不＜2.0m，

3、并且要求桩底完整，下伏基岩厚度不＜3.0m。西村新袁河大桥桩位处的岩溶地质情况类似。1岩溶区的地质特点1.1覆盖层覆盖层中以细砂、亚砂土、卵石土、亚粘土、角砾土为主，呈软塑、松散状。且覆盖层较厚，普遍在6m-17m之间，透水性大，内聚力小，颗粒松散，在施工中对护壁要求较高，若发生裂隙漏水，极易造成孔壁坍塌。1.2裂隙及溶洞发育异常大桥桥位处以炭质灰岩为主，呈灰黑色，硅质胶结、岩性坚硬，节理裂隙发育。因溶浊作用，加上地下水丰富，岩溶发育异常，溶洞数量多，空间分布极不规则。由地质勘察资料表明，整个大桥约有

4、80%桩位下有土洞、溶洞，溶洞高度从0.5m-16.5m不等。而且有些桩位存在的条带状和直立串珠状的多层溶洞，边界很不规则。同时，基岩表面溶沟、裂隙、落水洞上方接触的软土层在地下水潜蚀和冲刷下，土颗粒被带走而形成土洞。溶洞中部分被淤泥、灰岩碎块、亚粘土填充，大多数为半填充或无填充物。收稿日期：2005-03-151.3基岩面倾角大、高低起伏变化大桥址处覆盖土层厚度变化大，基岩顶板埋深起伏很大，最浅埋深10m，最深埋深超过35m，而且在同一根桩直径范围内基岩面起伏变化都相当大。如茅州大桥11#墩右1-1

5、桩，在桩径范围内基岩面高差有26.2m，存在半边岩层、半边土层或溶洞的现象。2超前地质钻探及设计方案的调整由于茅州袁河大桥原设计中地质钻探资料不是逐桩钻探，考虑地质的复杂性，为了给实际钻孔提供可靠的地质资料，我们对大桥进行逐桩地质钻探。地质钻探采取XY-100型液压回转钻机钻孔，以进入完整灰岩6m以上即终孔，保证持力岩层的厚度满足要求。地质钻探的情况见表1。表1茅州袁河大桥桩位地质钻探汇总表灰岩厚度溶洞高度单个溶洞的最大高度单孔见溶洞个数岩溶发育情况836.6m174.78m16.5m7个，共19.5

6、m长灰岩溶洞发育，岩溶率达20%多。顶板起伏大，11#墩右1-1与右1-2之间孔距0.7m，灰岩顶面相差26.2m设计方根据地质钻探资料，对各墩桩基作了设计变更：桥墩处有11根桩变更为2φ150排桩或4φ150群桩基础，其余各桩也相应调整了桩长。2岩溶区桩基成孔的方法2.1钻孔工艺的选择根据地质特点采取冲击钻成孔的方案。其优点：冲击钻冲击能力大，穿透力强，较易穿透岩溶顶板。且在施工过程中，若遇漏水坍孔等异常情况，可以快速提升钻头，避免发生埋钻事故。在实际施工过程中，分别选用6t、5t的十字钻头进行冲孔

7、。大钻头用于冲击岩层，小钻头用于冲打回填的片石、黄土护壁。2.2孔口及机座的加固为有效防止孔内漏水造成坍孔、钻机下沉或倾斜的事故，采取以下几种方法加固孔口。2.2.1支垫加固钻机施工就位前，在钻机底座下铺设10m-14m长的工字钢横梁进行支垫加固处理。50502.2.2在钻架腿下架设型钢拼装刚架刚架架立在孔位的前后2个方向上的刚性基础上，让钻架在刚架上进行钻孔施工，即使孔口塌方也不致影响钻架的稳固。2.3采用“堵固综合护壁、低打紧击破岩、溶洞及时回填”等施工措施2.3.1埋设适当深度的护筒大桥基桩覆盖

8、层较厚，颗粒松散，且内聚力小，极易因裂隙漏水造成坍孔。为此，在钻机钻进时埋设厚8m-12mm钢护筒，采用大功率振动锤配合，边钻进边跟进护筒，使护筒埋深超过覆盖层。这样，降低了钻机施工时坍孔的风险，但相应增加施工成本。2.3.2钻孔前的准备钻孔时在桩孔四周备有大量的片石、袋装黄土、适当数量的水泥，设置2个大容量的泥浆池、配备3台大功率泥浆泵。当钻孔快达到溶洞位置时，多投粘土以提高泥浆的粘度与相对密度，选用小冲程（1.0m左右）进尺，速度放慢，逐渐将顶板击穿