第９期 北 方 交 通 ・７５・ 岩溶地区钻孔桩施工方案选择与质量控制 黄桥连 （湖北省交投高速公路发展有限公司，武汉摘４３００３０） 要：岩溶地质区域在外动力或人为因素下极易发生塌陷，当桥梁桩基础位于岩溶地区时，如何在降低成本 的情况下，选择最优的方案并保证施工和结构安全尤为重要，就九江长江公路大桥北引道工程分路互通Ｅ匝道桥 溶洞区处的桩基施工方案的选择及施工质量控制做简要介绍。 关键词：岩溶地区；钻孔桩；桩基施工 中图分类号：Ｕ４４３．１５ ４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—６０５２（２０１２）０９—００７５—０３ １ 引言 表１ 溶洞属性特征表 福银高速公路九江长江公路大桥北引道工程由 湖北省交通规划设计院设计，辽宁省路桥建设集团 有限公司施工，地处湖北省黄梅县境内，设计路线长 度８．１８ｋｍ，主要工程量：路基土石方１５０万方，软基 处理２５００ｍ，三座特大桥，大、中桥各一座，互通区及 服务区各一处。路线地处长江一级阶地。地形平 坦，地势开阔。地处分路互通Ｅ匝道跨线桥，桩基 基础设计型式为钻孔灌注桩，桩长５０～５５ｍ，桩直径 为１．４ｍ和１．２ｍ两种，均按摩擦桩设计。逐桩地质 钻探揭露８～ｌ５号桩基下隐藏有溶洞。 本文结合Ｅ匝道跨线桥的地质特点，通过现场 施工试验，对岩溶地区钻孔灌注桩方案选择和施工 质量控制作些探讨。 ２ 工程概况 ３２．５水泥与化学剂（水玻璃）进行压浆处理后进行 桩基施工的方法。根据桥墩桩基布置和溶洞分布， Ｅ匝道跨线桥采用整体式单幅预应力混凝土和 普通钢筋混凝土连续箱梁，共分为四联。桥墩分为 连续墩和简支墩两种类型，桥墩除第６＃为薄壁墩 外，其余为桩柱式墩，桥台采用肋板台。桩基原设计 均按摩擦桩设计。 补充逐桩地质钻探标明Ｅ匝道桥基岩埋置较 深，为地表３０ｍ以下，揭露的地层主要为第四系全 每个墩台布置６～８个压浆孔。钻孔用地质钻机钻 ８０～１１０ｍｍ的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。 注浆管插入溶洞下部。压浆采用双液压浆系统进行 全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时， 控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时 间。根据现场９—０号基桩地面塌陷范围及地质钻 探报告分析，通过初步预算如采用压浆法对溶洞区 新统冲湖积（Ｑ ）、冲积（Ｑ ）堆积物地层及第三 进行处理，成本巨大且容易因浆液凝固时间控制不 佳而达不到预想的施工效果。 经过论证，在方案选择上采用片石粘土填筑法 和钢护筒跟进法施工。对于单洞高大于３ｍ的采用 钢护筒跟进法，其他采用片石粘土填筑法施工。具 体施工方案确定为： 片石填筑法施工桩基：８—０；９—１；１０—０；１１— ０：１２—１；１３—０；１４—１；１５一Ａ一０；１５一Ａ一１；１５一Ｂ 系泥岩夹砾岩（Ｅ ）地层及灰岩（Ｔ）。其中有８个钻 孔揭露两层溶洞或多层溶洞。最浅揭露溶洞深度距 原地面３４ｍ，最深揭露溶洞深度距原地面５１．６ｍ。 最大溶洞深度达５ｍ（８—１基桩），４个孔位揭露３ｍ 以上的溶洞，代表性溶洞属性见表１。 ３施工方案选择 同类地质条件桩基施工多先对溶洞区采用普硅 ・７６・ 北 方 交 通 ４．１ 基桩施工控制重点 ２０１２ —０。 钢护筒法施工桩基：８—１；１１—１；１２—０；１３—１。 ３。１ 片石粘土筑壁法施工具体要求 ４．１．１ 冲孔 由于地表下近１０ｍ为粉细砂及淤泥质粉质粘 土，为保证护筒位置准确及施工中不发生偏移，孔中 心周围２ｍ范围内填５０ｃｍ厚粘土，采用４ｍ加长护 筒，在周围填碎石土，钻机下铺设钢板。开孔时冲击 钻采用较小的冲程，以防止孔位偏离或冲坏护筒。 当孔位基本定型后，适当加大冲程。孑Ｌ位附近存放 适合片石填筑法的溶洞，经地勘探明洞内无充 填，溶洞高度不太大，一般在３ｍ以内，存在严重漏 水或瞬间漏完时，施工时要迅速抛填片石（１０～ ２０ｃｒｎ）、粘土（１０～２０ｃｍ）和整包水泥，回填高度视 情况而定，用０．５—０．８ ｍ小冲程，不循环泥浆干打 几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常 高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再 使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反 复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形 成泥石护壁并不再漏浆为止。 ３．２钢护筒跟进法施工具体要求 适合钢护筒跟进法的溶洞，经地勘探明，洞高＞ ３ｍ，单层或多层溶洞成垂直串珠状，此种情况设计 改为端承桩，并采取钢护筒跟进法施工。 （１）钢护筒选择 内护筒长度和内径的确定：护筒长度Ｌ＝（ｈ＋ Ｈ）ｍ（ｈ为地质超前钻确定的溶洞高度，Ｈ为溶洞顶 到地面加３０ｃｍ的高度）；单层护筒内径大于桩直径 １０ｃｍ，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径１５ｃｍ， 其外面一层护筒内径大于内层护筒外径１０ｃｍ，并以 此类推。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机 成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为９ｍｍ为 宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护 筒，并以此类推。 （２）内护筒的沉放 用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应 充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。 钻头直径大于钢护筒外径３—５ｃｍ，护筒到位后钻头 改为满足成孔要求的钻头直径。 如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小， 不能满足护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二 次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺 利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。 ４施工控制重点 为了确保施工顺利进行，决定用８—１、１２—１进 行试桩。通过试桩研究施工工艺的合理性、可行性 及控制重点，为后续的施工总结经验。现场施工由 试验、质检人员及监理观测记录施工进程，内容包括 钻机的冲程、泥浆比重、漏水、填料、复打时间、溶洞 顶部复打、钢护筒下设垂直度控制或事故的处理、清 孔、下放钢筋笼和混凝土灌注等情况。 施工孔设计混凝土量的１．５倍的填冲物（片石、粘 土和整包水泥按１ ｍ ２．５ Ｉｎ ０．７５ ｔ比例，顺序为 袋装水泥、袋装粘土、片石），发现突然漏浆时迅速 抛填以免造成塌孔。施工中保证水位低于护筒顶 ０．３ｍ。 ４．１．２溶洞顶板的钻进 穿透溶洞顶板时易发生卡钻、掉锤、迅速失浆发 生塌陷等现象。 （１）溶洞顶板的判定和穿越 钻进至溶洞顶部标高约２ｍ时应加强观察，如 漏浆严重说明已到破碎层或裂隙发育层，这时用填 充物将其充填后反复冲击保证洞顶形成一定厚度稳 定的护壁。若发现钻进速度降低，主绳摆动加大，并 有偏离设计桩中心的趋势，说明钻头已接触到岩层 或洞顶，结合钻探提供的洞顶标高分析是侧向溶洞 或接近溶洞顶部，如是侧向溶洞则减小冲程并做好 漏浆回填准备工作，同时随时进行校正。如接近洞 顶则采取破除溶洞顶板的技术措施：冲击钻机在接 近小溶洞顶板时应用０．５～０．８ｍ低冲程将顶板击 穿；若溶洞较大可用片石、粘土将其充填后反复冲 击，直至整个顶板被挤破；当溶洞高度大于３ｍ拟采 用钢护筒跟进时，在距溶洞顶部ｌｍ时采用低冲程 冲进，增加进尺量测次数，距设计地质资料提示的标 高大约０．５厚度时，下设钢护筒，并且要保证钢护筒 定位准确，然后反复投放片石粘土冲进，确保护筒底 角挤密，防止洞顶击穿后护筒底角坍塌。顶部挤破后 即发生不同程度的漏浆，立即抛填填充物反复冲击。 （２）穿越过程中的探头石问题 当钻至溶洞顶以上０．３ｍ循环超填１．０ｍ片石 及粘土处理偏孔、探头石，直到钻头处于平稳、无弹 跳的状态。 ４．１．３溶洞内钻进 当钻孔速度明显加快，无偏孔现象，表明已进入 溶洞。这时应根据溶洞内的填充物，调整冲程和泥 浆比重。由于本工程溶洞多为无填充，冲程控制在 ０．８～１．２ｍ，泥浆比重为１．３—１．５，以便形成片石粘 第９期 黄桥连：岩溶地区钻孔桩施工方案选择与质量控制 ・７７・ 土孔壁。在溶洞内升降钻头要慢，不得过于快猛，以 免扰动或触及片石形成的临时护壁。 ４．１．４清孔 孔底沉渣厚度直接影响灌注桩的承载力发挥， 在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形 小钻头沿孑Ｌ壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走， 提出钻头。 钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块 将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲 特别是嵌岩桩（端承桩）。不同的清孔方法对清孔 质量有不同的影响。成孔后采用空压机清孔至设计 要求。 击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松 动后再提出。 ４．１．５水下灌注混凝土 终孔后要及时灌注混凝土，溶洞地质灌注混凝 （４）钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套 管顺着大绳下人至钻头顶，导出钻头。钻头提出后 土时临时孔壁失稳造成的扩径则有利于提高桩的承 载力。 ４．２ 试桩总结 桩基检测结果，试桩８—１、１２—１桩基合格。试 桩８—１、１２一ｌ从开始到成孑Ｌ除发生一次卡钻外，其 他基本无非可控现象发生，主要数据统计如表２： 表２试桩统计表 ５ 施工中出现的问题及处理 ５．１ 坍孔 １１—１桩基施工过程中有透水层，当冲击到溶 洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层 失稳，形成漏斗状坍孔。塌孔回填后采取了如下措 施： ５．１．１预防坍孔的方法 （１）采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落 在亚粘土层上，再继续冲击成孔； （２）发现漏浆及时补水。 ５．１．２坍孔的处理方法 （１）当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停 一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻 孔； （２）当成孔深度较大时，可将钢护简一直坐落 在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填 粘土，挤实，再重新钻孔。 ５．２卡钻 １０—０、１４一ｌ桩基施工工程中均出现卡钻，经 认真分析原因提出了如下处理方法： （１）冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经 常对冲击钻进行补刃； （２）孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻 头打圆孔，不用一字钻； （３）十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡 用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。 （５）发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏 机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动 时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻 头旋转，反复多次，提出钻头。 ５．３斜孔 ９—１桩基施工到溶洞时造成斜孔。分析原因 可能由于溶洞面倾斜或出现探头石，致使钻头沿软 的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石， 三次以上无法调正灌注水下混凝土，待强度形成后 用小冲程打紧锤反复冲击，直至调正。 ５．４ 漏浆 所有桩基施工都或多或少的存在漏浆问题，施 工中针对不同类型的漏浆问题提出相应处理方案。 （１）在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河 或其他溶洞相通，泥浆迅速流走，水头高度急剧下 降，造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片 石和粘土，一旦出现漏浆，要及时回填片石、粘土冲 击造壁，并马上补水，防止水头高度继续下降。 （２）意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很 小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶 洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采 取投放片石、粘土、整袋水泥堵塞起到护壁作用，使 钻孔顺利通过岩溶区。 ６ 小结 通过对本次试桩施工工艺的实施监测和桩身质 量及承载力的检验，证明上述措施的可行性，质量、 安全方面得到有效保证的同时，施工成本显著降低， 为以后类似工程设计与施工提供了可靠的经验。 参考文献 ［１］陆祖安，龙立民．岩溶地层大口径钻孔的防斜治斜实践［Ｊ］．探矿 工程，２００２（１）：３０—３１． ［２］何建文，何文生．岩溶发育区冲击成孔灌注桩事故防治［Ｊ］．探矿 工程，２０００（６）：２０—２２． ［３］孙增奎，何琼．灰岩溶洞区桩基处理实例［Ｊ］．岩土工程技术， ２００７（Ｏ１）． ・７８・ 北 方 交 通 ２０１２ 先张法预应力空心板的施工方法 及质量控制要点 李弘毅 （辽宁省交通工程有限公司，沈阳１１００００） 摘要：先张法预应力空心板结构在高速公路的中小桥梁和通道上应用较为普遍。介绍了先张法预应力空心 板的预制施工方法及质量控制要点。 关键词：先张法；预应力空心板；张拉 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—６０５２（２０１２）０９—００７８—０３ １概述 目前，国内高速公路和普通公路的许多中小桥 梁和通道的上部构造普遍采用先张法预应力空心板 结构。本文介绍了先张法预应力空心板的预制施工 方法，并对施工过程中可能出现的质量通病进行了 详细分析，提出相应的质量预防控制措施。 ２施工准备工作 ２．１ 原材料的检验及质量控制要点 度、顺直度。 ２．３ 张拉机具设备、锚具、夹具、连接器的检验及质 量控制要点 油泵、压力表、千斤顶在使用前应选择有资质的 检查机构进行校验标定，并配套使用。在使用过程 中保证油泵编号和千斤顶编号对应。油泵、压力表、 千斤顶在使用一段时间后，应按规范要求定期进行 检验。为确保张拉质量，在施工中张拉设备发生下 列任何情况时，都进行重新校验，确保张拉力准确： （１）校验期限超过６个月或张拉次数超过３００ 次要重新校验。 主要原材料在施工前要进行试验检验，其检验 频率与指标应符合相关要求，检验合格后方能进场 用于施工。 ２．２对张拉台座和模板的检验及质量控制要点 （２）千斤顶漏油或千斤顶检修后要重新校验。 （３）张拉过程中，钢绞线经常出现断丝要重新 校验。 （１）先张法的台座设置应满足《公路桥涵施工 技术规范》的相关规定，张拉横梁应具有足够的强 度和刚度。尤其是冬季过后，在施工前检查张拉台 座是否有冻胀现象。 （２）对模板（含芯模）的几何尺寸、平整度进行 （４）钢绞线实测伸长值与理论计算值相差超过 标准规定值时要重新校验。 （５）压力表指针不回零或调换千斤顶压力表时 要重新校验。 认真检查，在梁板预制施工前进行试拼。模板在每 次周转使用前都要进行打磨处理，保证模板的平整 锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能和 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｂｏｒｅｄ Ｐｉｌｅ ｉｎ Ｋａｒｓｔ Ｒｅｇｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｉｓ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｔａｋｅ ｐｌａｃｅ ｉｎ ｋａｒｓｔ ｒｅｇｉｏｎ ｂｙ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｒ ｈｕｍａｎ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｌｆｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｋａｒｓｔ ｒｅｇｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｖｉｔａｌ ａｓ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓａｆｅｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗｅｒｉｎｇ ｃｏｓｔ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｌｅ ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ ｏｆ ｓｈｕｎｔ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｅ Ｒａｍｐ Ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ ｎｏｒｔｈ ａｐｐｒｏａｃｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｊｉ￣ｉａｎｇ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｋａｒｓｔ ｒｅｇｉｏｎ；Ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ；Ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ