桥基施工法在复杂矿层中的应用

韦 然

（湖南省地质矿产勘查开发局418队，湖南 娄底 417000）

在矿山工程施工过程中，经常遇到各种各样的复杂矿层，这些矿层由于地表变化，水流搬迁，地下水溶蚀，地质构造运动和矿石本身性质等因素的影响，使矿石遭受破坏，失去了原有的稳定性和完整性，变为松散、破碎，具有裂隙或空洞等等。特别在冲击钻进过程中，往往由于钻孔漏失，涌水而无法维持冲洗液的正常循环，或因冲洗液的性能及冲洗液在环状空间流动的水力因素和孔壁矿石性质不相适应而造成孔壁掉块、坍塌等使钻孔超径、缩径，以至钻进工作不能正常进行，导致出现各种孔内事故，笔者在复杂地质层施工过程中采取不同钻探处理法的成功经验，总结出来供大家参考。

1 工程及地质概况

工程施工地的地层较为复杂，地质自上而下是种植土、粘土、细砂夹卵石层、灰岩层。祥勘报告揭示为典型喀思特地形，施工位置均发现有溶洞，况且溶洞非常发育、裂隙密布、洞内漏水，部分溶洞有软塑充填物，并且分布层次多、复杂，通过超前钻探勘查探明最大单个溶洞高为11.2m。

2 采用工艺及设备选型

根据地质情况采用冲击钻进成孔工艺，选用“十字形”实心钻头，JKL-8和JKL-10型冲击钻机。

3 复杂矿层施工的思想原则

复杂的矿层是客观存在的，由于地层性质，成因类型，构造类型或地质构造运动和地质水文等情况不同，形成的孔内复杂情况和程度也就不一样，因此，预防复杂矿层孔内事故发生，首先必须根据复杂矿层在施工过程中可能出现发生的复杂实际情况，采取以之相应的对策，往往是根据孔内地质情况不断变化的情况，针对性的来灵活运用多种方法来进行处理的。如果采取的技术措施适当，孔内复杂情况是可以减轻或消除的，相反，如果对复杂矿层的固有特性及规律缺乏了解，措施不当或思路不对，通常是会加重施工情况的复杂程度，为此，根据上述复杂地质情况，针对特殊地质情况采取不同的处理施工方法进行处理。

4 投片石法

在地层厚度小于3m范围内，伴有斜岩出现，这和本身矿石的产状、节理、地层构造等有相关联系，施工过程中容易发生斜孔，加之溶洞多层分布，稍不注意就会伴随漏浆、垮孔等孔内安全质量事故，在这一情况下常用的方法就是投片石法，此法具有简单、经济、易操作等优点，但施工时需注意：①钻孔施工前，要做好施工准备，准备足够的片石、性能合格的泥浆或造浆黄泥，以及机械设备。②准备的片石，矿石硬度要高于孔底岩性硬度或基本一致。③注意观察孔内情况，进入斜岩面马上投入片石等及时进行纠斜。④施工前对相关操作人员进行技术交底。

5 钻孔灌注桩护筒埋设法

大桥主桥墩15#四根桩径2.2m，处于河中间，揭示溶洞高度均在3m～11.2m，单个高度11.2m溶洞内有充填物，根据溶洞落差大，分布不多的情况采用钢护筒法，此法施工成本高、操作复杂，施工分为井口和洞内钢护筒埋设两步骤。

（1）井口护筒的埋设。因钻孔区域地质发育情况不同，充填物为软塑流塑状充填，局部有空洞，钻透溶洞顶板时常发生孔内泥浆瞬时漏失，造成上部卵砾石层等不稳定地层塌孔，因此为了防止漏浆塌孔影响钻孔安全，护筒应尽量穿透上部松散、软弱覆盖层到达下部基岩面。首先考虑到过程可能会采用多级护筒下入孔内，护筒板厚选用δ12mm金属板，护筒直径为桩径+80cm。护筒单件加工完后，根据施工需要、运输以及起吊能力，将单件护筒拼接成4.5m，拼接时护筒的纵向焊缝应相互错开，间距不小于300mm，并不小于1/8周长，底节护筒应加焊一定厚度的金属板加劲，护筒连接处应采用金属板加强，并保证其耐压、耐拉和不漏水。护筒采用60T振动锤振动下沉，保证护筒埋深。

（2）钻孔内埋设护筒。根据详勘地质资料，用直径为2.6m钻头，冲砸钻进至地质层顶，探明孔内情况后，先埋设直径2.6m的护筒（第一层），而后用直径2.5m钻头进行冲击钻进，遇第二个钻孔地时采用下直径2.5m护筒（第二层），最后改钻头直径2.2m钻进至设计桩底标高。

6 注浆法

在冲孔施时伴随出现泥浆漏失严重现象，多次采取投片石法处理效果均不明显，经分析，是裂隙分布过多、地下水量过大导致护壁能力差，堵漏失败。考虑到成本和质量进度，决定采用注浆法进行，即在钻孔位置出现漏失段用地勘钻机先引孔，由水泥、水玻璃配成浆液，定向、定量、定压进行间歇注入浆液，通过重复注浆后，地质层的空隙或孔隙间充满浆液并固化，最终堵漏效果显著。注浆法施工注意几个事项：①注浆孔的布设可沿桩孔边距1.5m左右，可设计环状或三角状进行。②注浆引孔深度要大于溶洞段深度。③在破碎或砂卵层段，若必须下套管引孔的，下套管前提前钻好注浆孔。④注浆压力、间歇时间、泵压以及配比最好在正式注浆前做试验，以确定可靠参数。⑤注浆可在冲击成孔施工前提早进行，以保证工期进度和质量。

7 施工过程注意问题

①当钻进至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的片石和粘土，对于半填充的溶洞要组织足够的泥浆，在1m～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶打穿，以防卡钻。②根据钻孔的进度情况，在击穿洞顶之前，要注意观察护筒内泥浆面的变化，一旦下降，应迅速补水；在对地层进行钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法，当充填物为软塑粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石，冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进，如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。③开钻前确保钻机对中误差小于2cm，水平误差小于5mm，坚持每天复检，及时调整。④钻进时每隔一小时定期起钻检查金属绳、穿梢和钻头的磨损情况，修补钻头，紧固绳卡或更换损坏的金属绳或穿梢。⑤钻进时注意地层变化，按实际地质情况绘制地质剖面图，出现异常情况立即报告并研究处理方案。⑥钻头外侧磨损要及时修补，防止钻头磨损引起孔径不够；钻孔过程中如遇特殊情况需停钻时，应适当增加泥浆比重、粘度，以保持孔壁稳定，并提出钻头，防止埋钻。⑦群桩同时钻孔时，相邻钻孔不允许同时开钻，要注意处理好作业面的交叉及先后关系，确保钻孔桩施工的顺利进行。

8 结语

认真总结这些复杂矿层的施工应用技术，将有助于我们从主观上提高对各类复杂矿层的认识，帮助我们及时地积极有效的采取技术措施，从而预防和减少复杂地层孔内事故的发生，确保工程质量和施工进度。