全套管全回转钻机在岩溶隧道隧底钻孔施工中运用

孙超

摘要：在溶洞处理的过程中。应视其具体情况。采用相应的处理措施；最重要的是要保证施工和运营的安全施工工序要尽可能的简单的前提下。简单、有效的应对。上高山隧道岩溶情况复杂，施工技术难度大，操作空间受限制，工期要求紧。通过操作空间、节点工期要求、施工安全、环保等综合比选，采取全套管全回转钻机成孔工艺，收到了很好的效果。

关键词：上高山隧道 溶洞处理

一、工程概况

上高山隧道位于贵州省清镇市卫城镇凤山村境内，进口里程为D3K488+530，出口里程为D3K490+930，全长2400米。

二、地质情况

洞身上覆盖第四系全新统人工填筑层（Q4ml）之人工弃土，坡洪积（Q4dl+el），坡残积膨胀土。下伏二叠系下统栖霞组与茅口组、梁山组、石炭系下大塘-摆佐组、寒武系中上统娄山关群、寒武系中统石冷水组地层。

岩性详述如下：

人工弃土：浅灰、灰褐、紫红、紫灰色、松散状，质软，层厚一般2～20m该套地层母岩含铁矿。膨胀土：灰黄色，硬塑状分布于沟槽表层，灰岩夹泥灰岩、硅质岩深灰：灰白色夹深灰、灰黑色节理裂隙发育，溶蚀发育强烈。硅质岩，深灰色，桂枝胶结，岩质坚硬。白云岩：泥质白云岩：灰白色、灰红色，隐晶质结构，竖向节理裂隙发育强烈。断层破碎带：断层破碎带主要由断层角砾岩、压碎岩断层泥等组成，灰褐，灰，深灰色，母岩主要为石炭系大塘组铝土岩系及赤铁矿系岩层及石冷水组白云岩，泥质白云岩，岩质软硬不均，挤压破碎严重，岩体稳定性差。

三、溶洞情况描述

上高山隧道D3K489+361-+593溶腔段规模大、形态复杂，堆积物厚度变化大，成分不均（有土、碎石、块石等），地下水水位变化大、水量丰富，初期支护已经施工。

四、溶洞大厅隧底处理措施

隧底采用桩筏结构进行加固，桩基采用桩径2m的钻孔桩，桩心间距5m（横）×6m（纵）；采用桩径2.5m的钻孔桩，桩心间距5m（横）×8m（纵），桩基嵌岩深度不小于1m。共设计45根桩，桩长共计1465m，最深约54m。

五、全回转钻机施工优点

1.全回转全套莞钻机施工工艺成熟，在卡斯特地貌、岩溶发育等地质条件下具有可控的施工效率。2.安全性高，环保性好，施工过程无噪音、无振动、无泥浆。3.清空彻底、不浪费混凝土，成桩质量高。4.施工钻进过程中可直观对地层和岩性进行准确判断。5.成孔速度快，对一般地质段每天可达14m/h.6.成孔垂直度高，一般可达1/500.7.入岩效率高，单轴抗压强度120MPa时可达3-5m/d.8.钻孔深度大，在成兰铁路成桩153m。9.施工效率稳定，可有效控制和安排工期。

六、施工工艺

（一）施工工艺流程。全回转钻机对位一冲抓取土、压管一旋挖钻机嵌岩取土、压管一测垂直度、测量孔深、清沉渣--安放导管《串桶》、灌注混凝土一拔管、钻机移位。

（二）测定桩中心、铺设自制专用钢平台。为便于全回旋钻机就位对中作业，必须在桩头周围土体上铺设足以承重的钢平台。

（三）全回转钻机定位。铺设钢平台，全回旋钻机移机定位，调整钻机的水平和垂直度，使钻机配置的钢套管中心与已埋设好的外钢套管中心保持一致，再次复核后方可施工。

（四）钢套管旋转切割切削钻进。拔桩采用DTR 260型全回旋钻机配备Φ2000mm、Φ2500mm钢套管，由全回旋钻机驱动钢套管旋转切割切削沉入，将桩与四周土体实施分离，减小桩侧摩擦力。

当钻进过程中遇到溶洞时，应做好施工记录，并计算溶洞位置。待桩基钻孔取芯完成，钢套管取出后，下钢护筒，钢护筒内径等于桩基直径。钢护筒底面位于桩底，顶面应高出计算溶洞顶面1m。

（五）钢套管旋转沉入一定深度后拧断桩体并吊出。钢套管旋转沉入一定的桩身深度后，在桩体与套管之间放入夹力棒，强行拧断桩体，并将被拧断的桩体吊出。桩基钻孔施工完成后，应进行沉渣清理，沉渣厚度不得大于5cm。

（六）钢筋笼制作安装。钢筋笼采用在孔外绑扎，然后用2台25t吊车起吊安装。5.7桩身混凝土浇筑

（七）桩身混凝土浇筑。桩身混凝土采用C35混凝土。混凝土由混凝土搅拌运输车运输。当孔内地下水不大时，浇筑混凝土前，应人工清理孔底浮土和積水，采用串桶下料。最下节串桶底距离桩低高程不得超过2m。混凝土要垂直灌入桩内，并连续分层浇筑，每层厚度控制在1.5m以内，串桶与混凝土面的距离不得超过2m。使用一台φ50mm和一台φ70mm振动棒人工振捣，混凝土的灌注与振捣要密切配合，分层灌注、分层振捣。为了保证桩端的混凝土强度，施工时要超灌20cm的砼，在砼达到规定的强度后，进行桩头处理。

当孔桩内地下水过大不便采用串桶施工时，采用水下混凝土灌注方法，钢筋笼安装完成后，根据孔深配备所需导管，准确测量所有导管的长度和计算所需导管的根数，使入孔后底端距离孔底0.25～0.4m为宜，导管连接应紧密并位于桩孔中心位置。

（八）灌注水下混凝土。1.混凝土采用自动计量拌和站集中拌和，用混凝土运输罐车运抵施工现场，混凝土坍落度控制在18～22cm之间。2.水下混凝土的灌注必须严守操作规程。混凝土漏斗离泥浆面有足够的高度，以保证导管内混凝土柱产生的压力使混凝土顺利快速流向孔外。初灌采用剪球法施工，在导管里放置皮球，球的直径宜比导管内径小2-2.5cm，球面要光滑，并用盖子盖住漏斗下口，盖子与钢丝绳连接，当漏斗内储足首批浇筑的混凝土量后，吊车拉钢丝绳，提起盖子，使混凝土快速落下，迅速落至孔底并把导管裹住，初灌时应保证首批初灌混凝土将导管埋深不小于1m，也不宜大于3m。

七、结束语

在溶洞处理的过程中，应视其具体情况，采用相应的处理措施；最重要的是要保证施工和运营的安全施工工序要尽可能的简单的前提下，简单、有效的应对。上高山隧道岩溶情况复杂，施工技术难度大，通过综合比选，采取了行之有效的措施，收到了很好的效果。对规模大、充填物难于处理的岩溶隧道，因受操作空间和工期、施工安全等因素影响，采用全套管全回转钻机成孔的办法，使施工进度加快了很多，缩短了工期，保证了施工的安全和环保。