地下孤石爆破在桩基施工中的应用

毛伟伟

摘要：孤石地层桩基成孔至今仍是桥梁桩基础施工的技术难题，桩基础施工时遇孤石，会造成施工效率低，成本增加。厦深客运专线漳州段桥梁桩基础孤石施工中采用浅层挖除、填石纠偏、桩孔内钻孔爆破等方法，取得较好效果，本文对桩基工程中处理孤石方法进行总结分析，供同类施工参考。

关键词：桩基础；孤石；钻孔；爆破

1引言

花岗岩地层在福建省沿海地区广泛分布，约占全省总面积40%。花岗岩风化后形成很厚风化壳（即花岗岩残积土），其厚度在福建地区一般为10～35 m，是福建省工程建设中遇到的主要岩层之一。花岗岩残积土不均匀风化的明显特征是：存在大量大孤石。这些大孤石加剧了工程岩体的不均匀性。孤石由椭圆形状为主，由石质坚硬的弱风化—微风化的花岗岩组成。厦深客運专线，作为国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”快速铁路通道中杭福深客运专线重要组成部分，在漳州段桥梁桩基施工中遇到了大量孤石，给施工造成很多难题，故据象镇特大桥14#墩桩基础施工典型实例，介绍桩基础施工遇到孤石的处理方法。

2岩土工程地质状况

厦深客运专线漳州段象镇特大桥14#墩桥台桩基设计φ2000mm钻孔桩，桩底要求进入弱风化岩层2000mm。区内地层由新到老以此为：第四系全新统冲积层（Q4al），第四系全新统坡残积层（Q4dl+el），下伏燕山早期侵入花岗闪长岩W4（γ52（3））、W3（γ52（3））、W2（γ52（3））

2.1地层分布

第四系全新统冲积层（Q4al）：自上而下分布有淤泥、淤泥质粉质黏土、粉砂、细砂、中砂。孔隙潜水量大，渗透性能好；

第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）：以褐黄色粉质黏土为主；

花岗闪长岩W4（γ52（3））全风化，黄褐色、灰黄色原岩结构已破坏，矿物以石英、长石为主，含少量黑云母，除石英矿物外，其他矿物基本上风化成黏土状。

花岗闪长岩W3（γ52（3））强风化，黑褐色，块状结构，主要矿物成分有石英、长石及少量黑云母等矿物组成，裂隙很发育；

花岗岩闪长岩W2（γ52（3）），弱风化，灰白色，柱状结构，岩质新鲜，主要矿物成分有石英、长石及少量黑云母等矿物组成，裂隙较发育。

3施工方案

3.1施工机具选择

象镇特大桥14#墩桩基础桩普遍遇到孤石，如按常规方法成孔，最容易出现斜孔、塌孔、钻进困难等问题，造成成孔时间至少在40d左右，不但工期长，且造成成本增加，现实中可借鉴的经验不多，象镇特大桥桩基础处理孤石的方法通过多次试验和论证，摸索出较好桩基础处理孤石方法。本工程桩基础施工采用JK8型冲击钻配梅花形钻头施工，采用重锤、质量与孔径相等钻头（直径2.0m的桩选用 7t重的钻头），并加焊耐磨块，以使钻头坚硬耐磨损。

3.2施工方法

由于设计单位对每个墩台仅提供个勘察钻孔地质钻探资料，难以准确替代整个墩位桩基钻孔地质情况，无法判断钻孔有无孤石及其大小，故难以作处理孤石的依据，如钻孔桩施工时14墩台 1#桩、6#桩和 9#墩出现的孤石与钻探资料就存在较大差异，分别采用浅层挖除、填石纠偏 和钻孔爆破三种方法。

3.2.1浅层孤石挖除

地表以下3m范围内孤石可直接采用挖机挖除，挖除后桩位处尽量用带有黏性的土质回填，并压实，避免桩基冲击过程中造成孔口坍塌。

3.2.2填石纠偏

14#墩9#桩在钻至孔深10.8 m处遇到孤石，故钻进时出现偏孔。填石纠偏，孔内回填片石高度控制在2m，然后重新进行钻进，冲程控制在0.8m左右。但是由勘察报告提供资料显示，地表以下14m范围内为淤泥质粉质粘土，偏孔后进行了3次填石处理，但填石效果很差，没有达到填石纠偏效果。

3.2.3孔内钻孔爆破

偏孔后进行了3次填石纠偏，由于孤石处在淤泥质的粘土中，填石冲击没有效果，故采用孔内孤石钻孔爆破处理孤石。

（1）孔内布置爆破孔（桩孔内爆破孔平面图）如下图示：

（2）钻爆破孔

将冲击钻机移位，在钢护筒顶搭设地质钻机平台，选用XJ-100型钻机，钻机就位，用110mm钻头钻进20cm左右，下直径127mm钢套管跟进至孤石面，使钢套管底部与孤石面紧密结合，防止桩孔内泥浆渗入爆破孔，同时加大桩孔内泥浆粘度，并进行循环，防止桩孔塌孔。地质钻机继续钻进，直至钻穿孤石。据地质钻机记录知道，14#墩9#桩内孤石自10.8m开始，在12.5m处钻穿，孤石厚度为1.7m。利用空压机采取气举反循环原理清除爆破孔内的沉渣，并在钢套管内下?75mm的PVC管至孤石面以下，并进行固定，装满清水，拔出钢套管。

（3）装药、引爆

据孤石厚度，取一根? 63mm，长50cmPVC管装置乳化炸药和毫秒电雷管，管底密封，管顶采用转换套管连接? 20的PVC管，管接头连接前要涂专用胶水密封。

装药前用测绳测好爆破孔深度，若存在堵塞现象，采用空压机进行清理疏通，必要时重新下钻杆清孔。连接? 20的PVC管将装有炸药的PVC送至距孤石底部和顶部距离50cm位置处，然后用粗细砂将爆破孔回填密实。

图2 桩孔内孤石爆破剖面示意图

爆破前雷管引线连接在起爆器上，各项工作重新检查一遍，按《爆破安全规程》（GB6722-2011）规定警戒范围警戒，各项准备工作结束以后引爆炸药。

（4）检查爆破效果

爆破后由专业人员检查，确认无哑炮，回填两米高的片石，继续钻进；若有哑炮，由专业人员进行必要处理。

3.3钻进

爆破结束后重新测放桩中心点，并拉好护桩。回填两米高片石，同时加大孔内泥浆比重，钻机就位继续钻进，钻至孔内孤石处采用小冲程钻进，并间断检查是否有偏孔，确认无偏孔继续钻进；若出现偏孔，继续回填片石钻进。

4结语

通过将上述三种处理方法有机结合，既保证桩基施工进度和质量要求，又加强了过程中的可控性。在桥梁钻孔桩施工中遇到孤石时应据工程实际情况，综合分析孤石形态、大小、硬度等，结合各种处理方法的特点，并考虑实际能达到的施工条件，采用灵活合理施工方法，才能有效穿越孤石层。