山区沿溪复杂地质条件下钻孔桩主要技术分析

张进腾

（中建鑫宏鼎环境集团有限公司， 福建 厦门 361000）

1 工程概况

顺昌县城乡综合整治建设项目-富屯溪(水南桥-东门桥两岸)慢道及景观提升工程位于南平市顺昌县。工程主要状况如下：本工程沿富屯溪南岸岸边设置栈道桥，桥梁全长1408.1m，含A-I九段主线及四处观景平台，桥宽3米，桩基直径1米。根据地质勘察资料，本桥梁岩土层分为素填土层、冲洪积层、坡积层、石英片岩石各风化带组成。富屯溪南岸紧靠九龙山，九龙山山体侵入溪水中，现场部分路段岩层裸露，多以中风化石英岩为主。

1.1 施工的工况

栈道桥沿溪边（水南桥-东门桥之间）设置，全桥184根桩基，其中178根位于水中，A-F段水深1-2米，F-I段水深3-4米，D-F段原地面较陡峭，部分桩基基岩裸露且岩面倾斜。

1.2 需要解决的问题

（1）由于大部分桩基位于水中，施工机械无法进入，打桩平台和便道便桥等施工方案的选择，是保证施工成败的关键。

（2）部分桩基位于倾斜岩面，钢护筒无法完全打入，Φ1200的钢护筒底部在一侧进入岩面时而另外一侧有30-50厘米的悬空，如果保证钢护筒不漏浆？

（3）桩基施工时，可能发生偏孔及卡钻等问题。

2 施工方案的选择

据现场实际情况和桩基地质特点，采用CZ30冲孔桩机施工，每台桩机配套2个钻头，采用高锰钢合金锤牙。施工前租用渔船沿着溪边勘查，测量出每个桩基位置的水下断面图，根据测量得到的断面图结合水深等实际情况，确定A-F段采用筑岛围堰作为打桩平台并配以填土便道，F-I段采用搭设水上钢平台和钢护筒施工，钢平台之间搭设钢便桥连接。

2.1 筑岛围堰施工

顺昌县地处山区，每年雨季可能发生洪水灾害，因此在便道的选线上尽量靠近山边，筑岛及便道填筑前将表层杂土清理干净，填筑材料选择粒径较大的透水性材料，沿溪一侧采用片石抛填护岸。筑岛和便道连成整体，筑岛围堰填筑完成后用挖掘机挖除桩位材料换填黏土，筑岛临水面用抛石加固。

2.2 水中打桩钢平台施工

水中打桩钢平台采用贝雷片+钢管桩施工，平台与便桥用工字钢联系成整体，桥墩采用Φ529x8mm螺旋钢管桩+双拼I45a工字钢，钢管桩顶切割槽口，将桩顶分配梁放置在槽口内，然后将分配梁与钢管桩槽口底进行满焊焊成整体，桥面系与桥墩采用U型钢连成整体，打桩平台钢管桩之间采用[10槽钢作为水平撑和剪刀撑，形成一座整体板凳桩。钢管桩必须打入河床底，若碰到裸岩无法打入时必须浇筑水下混凝土加固基础；对于覆土深度不足，可采用水下抛石护脚。利用平台在靠近旧河道挡墙的优势，将平台工字钢接长，与挡墙面打入的膨胀螺丝焊接牢固，保证平台整体刚度。

2.3 钢护筒施工及漏浆的处理

护筒采用钢板制作，用DZ60振动锤打入，钢护筒下沉前必须在钢平台上精确放样，利用平台管桩安装导向定位架，下沉过程中用吊车配合振动锤，振动锤击直至护筒埋入密实土层，避免施工过程护筒漏浆。对于覆土深度不足的桩位，处理不好护筒施工时极容易发生漏浆问题，在埋设护筒前，先在孔位回填 1米厚度的黏土，填筑宽度要保证护筒外侧有 1米以上的填土宽度，用挖掘机挖斗压平，再将钢护筒打入，这样既防止漏浆，又能在打桩时提供造浆黏土。钢护筒施工完成后用I20工字钢焊成井字型定位架，与桥墩钢管联系成整体，防止打桩过程中护筒偏位。

2.4 卡钻的原因和处理

P18桩基施工时，在处理完偏孔后处发生卡钻，卡钻发生初期尚能提起，再次钻进时又发生卡钻，经初步分析为钻头进入中风化岩层，孔壁坚硬，在处理偏孔时填入块石的碎片卡住了钻头，造成钻头无法拔起。根据现场情况采用三种处理方案：（1）用泥浆泵翻浆清孔，先将孔中碎渣清除，再用高压水枪冲钻头；（2）用装载机和吊车合力拉出钻头；（3）采用爆破法或是物理振动法使钻头松动。前二种方法经试验后无效，因工程处在市区无法采用爆破法，故调来D800钻孔桩锤头，一边打击一边拉动卡住的钻头，顺利提出钻头。在后续施工中，打桩时加入适量黏土，增大泥浆稠度，未再发生卡钻问题。

2.5 桩基偏孔的预防及处理

根据以往的施工经验，桩基产生偏孔的主要原因有打桩机平台下陷、地质突变、孤石等。

（1）桩机就位后靠近溪边垫双排垫板，增大受力面积，桩机上设置垂直度观测仪，开钻后要经常用带气泡靠尺检查，发现打桩机械倾斜，立即暂停钻进，采用千斤顶顶起，用楔形硬木垫平。

（2）地质变化处偏孔的预防

桩基地质情况突变处，特别是岩石面倾斜的，极易造成偏孔，控制偏孔方法就是根据现场地形和地质勘探资料研究判断，对于可能产生偏孔的桩位，在开孔后特别是即将进入地质变化层时，改变冲击钻的冲击频率，将打桩机自动钻进模式改为人工操作，严格控制冲击钻钻头的提升高度，做好孔位量测，可以将控制钻机冲击频率和填石纠偏同时进行，一旦发现偏孔且不可挽回时，立即采用填石纠偏，做到 “低提升、快频率、勤观测、速纠偏”，以达到控制偏孔的目的。由于溪边桩基岩面均朝溪中方向倾斜，在钻机定位时，我们有意将钻头钢丝绳中心线与孔桩中心定位时往九龙山一侧偏离 8厘米，钻进后由于地质的问题，钻头会逐渐向孔桩中心靠拢，采用这种定位时预估偏移量提前纠偏的处理方法，实际施工效果十分突出。

（3）偏孔的处理

如果孔底偏距保持在10厘米以内，只需用千斤顶对钻机垫木的四个脚高度进行调整，使钻机的钻头保持在孔位的中心点即可。如果桩基的孔底偏位超出了10厘米，则需要实施填石处理，填石的石料采用弱风化的块石，块石粒径在30至50厘米，填石填至偏孔段以上，重新冲孔钻进，钻进时要严格控制提钻头高度。

2.6 裸岩及倾斜岩面桩基的施工

F-G段部分桩基处的岩面覆盖层较薄，有的甚至呈自然裸露状态，岩石面倾斜30-60度，桩基刚开孔即发生偏孔现象。现场我们采用挖掘机开挖覆盖层至岩面，利用液压破碎锤配合风镐将斜岩面破碎、凿平，人工修整成一个直径约 1.5米的水平面，再用黏土回填至原地面，按常规桩基施工方法钻进。在钻头入岩前，仍需采用“低提升、快频率”钻进。在开孔前预先将斜岩人工改平的方法，省时、省力，又降低工程造价。

3 结语

通过对山区沿溪复杂地质条件下钻孔桩主要技术分析，笔者认为桩基施工的工作重点就是要熟悉地质勘探资料，根据现场实际情况，因地制宜采用各种施工方案，做好工人的技术交底。对于各项质量问题要防范在前、处理在后，这样才能缩短工期，提高施工效率，从而提高经济效益。