岩溶地区钻孔桩施工技术
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摘要：结合哈大铁路客运专线潮沟特大桥、惠屯特大桥钻孔桩的施工，介绍各种处理溶洞的施工工艺，并讲解实际施工过程中对卡钻事故的处理方法。
关键词：岩溶地区；钻孔桩；施工
1 工程概况：
中铁五局哈大客专三总队管段起点为DK185+275，终点里程为DK217+241.6，其中短链581.754m，全长31.385km。其中桥梁工程29.607km，占线路长度的94.3%。主要工程有特大桥2座，大桥1座，中桥1座，钻孔桩7755根，共长301824.9米。根据已到的施工图纸地质情况会审，我管段三座特大桥有惠屯特大桥16#墩桩基和潮沟特大桥部分桩基通过岩溶发育地段，穿过溶洞。特别是潮沟特大桥，地质情况特别复杂，其中4#～9#、14#～16#、23#～25#、28、33#～41#墩的桩基均穿过溶洞。根据施工图所提供的资料，孔桩溶洞处理均采用钢护筒跟进、抛填片石、抛填粘土及填充混凝土，只有惠屯特大桥16#墩采用了少量的水泥砂浆和水玻璃注浆。
2 地质情况：
本管段惠屯特大桥和潮沟特大桥的桩基岩溶主要发育在长城系、蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系灰质岩中，岩溶形态有溶洞、溶隙、溶孔等，部分溶洞呈串珠状发育，埋藏深度4.6～48.0m，充填物较少；根据设计院的地质钻探资料揭示溶洞发育，分布复杂，最大洞高约10m，溶洞层数多达5层。
3 岩溶地区溶洞类型判断及处理方法
为了根据溶洞的发育规模而在钻孔时采取相应的处理方法，需对溶洞做判断和分类
4 溶洞处理
4.1 注双液浆法
注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。
4.1.1 目的
溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度（20MPa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。
4.1.2 加固原理
注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或在几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100％，即1m3体积浆材可得1m3结石体。
4.1.3 工艺
压浆材料采用普硅32.5R水泥与化学剂（水玻璃）。
①布孔
根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。施工可以利用桩基地质勘探钻孔逐桩进行注浆，以便节省钻孔时间和费用。
②钻孔
注浆孔径为80mm～110mm，钻孔采用地质钻机，孔深要求达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞中下部。
③压浆
采用双液压浆系统进行全孔压浆，要求少量多次、反复压浆。
4.2 填充粘土和片石法
采用粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，优点是方便、快捷，节省费用。
4.3 灌低标号混凝土法
对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后在灌注水下混凝土时孔壁被压垮，这时可采用灌低标号混凝土的方法处理。
4.4 钢护筒跟进法
在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然无法成孔时，可采取钢护筒跟进法施工。
4.4.1 内护筒内径的确定
现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m。为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用8～10mm钢板卷制。
4.4.2 内护筒长度的确定
内护筒长度的确定，护筒长度L＝h＋3m（h为地质超前钻确定的溶洞高度），如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。
4.4.3 护筒跟进法施工要点
①岩溶地区钻孔桩基础施工工艺与一般地层区别极大，也困难得多。
②当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，将小于上述钢护筒直径20cm的钢护筒沉入岩溶层，并随钻孔跟进至稳定性岩面。
③跟进的钢护筒底要进行加固处理:用旧钢轨与钢护筒底焊接劳固插打钢护筒。
④钢护筒跟进要安装桩帽及桩锤。
⑤锤击钢护筒下沉过程中，要严格控制钢护筒的倾斜度和锤击贯入度，中心偏差不得大于5cm，斜度不得大于1%。
⑥钻孔内投放的片石及粘土数量要作好记录，钻进资料应齐全完整，并应有岗位负责人签字.
⑦钢护筒跟进先利用振动锤打入，然后边冲孔边跟进，直到穿过易坍塌的地层。
5 溶洞处理过程中卡钻处理措施
卡钻是岩溶发育地区冲击成孔中出现频率最高又最棘手的事故，若钻头取不出来，将造成孔桩成为报废桩，需要进行加桩处理，不但造成大的经济损失，也对施工单位造成不良的社会影响。
5.1 卡钻原因
根据施工现场出现的卡钻情况，进行归纳，造成卡钻有以下几个方面的原因：
5.1.1 岩面倾斜较大或岩面软硬变化频繁，且岩层较薄。在冲击成孔过程中，会先出现偏孔情况，如纠偏不及时或纠偏不彻底，在继续向下冲击时极易造成卡钻。潮沟特大桥2-1号孔和5-2号孔就是此种原因出现卡钻。
5.1.2 击穿溶洞顶板时，因钢丝绳回弹和钻头本身的摇摆改变了钻头的方向造成卡钻。潮沟特大桥25-1号孔就是此种原因出现卡钻。
5.1.3 孤石、探头石造成卡钻，潮沟特大桥2-3号孔就是此种原因出现卡钻。
5.1.4 因施工过程中停电或出现机械故障，致使停机时间较长，并且，钻头没能从孔内提起，易出现沉碴埋住钻头或从孔顶失落物体将钻头卡住。
5.2 预防卡钻的措施
5.2.1 加强操作人员岗前培训，提高操作人员的预防意识，在冲击成孔过程中操作人员应随时观察冲击负荷和主绳的摆动情况，严格按照机械冲孔工艺操作，发现卡钻征兆及时将钻头提起，进行抛填处理。
5.2.2 认真做好地质资料的交底，使操作人员能够清楚施工的孔桩地质设计情况，并要求操作人员在施工过程中核查实际的地质情况是否和设计相符，进而准确的判断溶洞的位置。
5.2.3 定期修补钻头，始终保持钻头的直径。
5.3 卡钻处理的措施
5.3.1 卡钻后切忌不可强拉主绳，强扭和操作不当都会使钢丝绳断裂，从而增加处理难度，应及时测量卡钻位置，判断、分析卡钻原因，确定出有针对性的处理方案后，再进行施工处理。决不能盲目的进行处理，否则，很有可能造成更大的损失。
5.3.2 几种卡钻处理方法
5.3.1 慢试法：钻头卡在孔中间任何位置时，应将主绳徐放-收紧-徐放-收紧，反复进行使钻头旋转从原位提出，潮沟特大桥2-1号孔和5-2号孔就采用此法处理的卡钻。
5.3.2 冲击法：将主绳放松，用副绳吊一重物冲击钻头，然后，用主绳采用慢试法。潮沟特大桥25-1号孔就采用此法处理的卡钻。
5.3.3 水洗法：测准卡钻的位置，将循环水泵的一端沿着卡钻位置四周反复进行冲洗，将造成卡钻的沉碴或小的物体，随着泥浆的翻滚，而洗出或松动，然后在采用慢试法或冲击法。潮沟特大桥64-8号孔就采用此法处理的卡钻。
5.3.4松动爆破法：测准卡钻的位置，将乳化防水炸药捆扎为两组，加配重对称放置在钻头的刃脚底部，药量视具体的地质情况而定，药量不易用多，以使钻头能够松动即可.
5.3.5人工清孔法：在确定孔壁岩石具有足够的稳定性，并且，能够将孔内的水位强降下去后，人工配备必要的安全防护措施，下到卡钻位置，对钻头周边造成卡钻的物体进行清理。
6 结束语
岩溶地区的钻孔桩施工，由于隐性不良地质条件的影响，客观上存在着许多不确定的施工困难，但只要能够最大限度地预测溶洞的位置、形状、大小及充填物的性质,并采取相应的施工措施,谨慎处理,是能够取得良好钻孔效果的。根据哈大客专惠屯特大桥和潮沟特大桥岩溶地区钻孔桩施工实践表明,上述施工处理措施是可行的、有效的,能够保证施工的安全性和工程质量,可为类似工程提供经验借鉴。
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