钻孔桩钢护筒在块石覆盖河床条件下堵漏施工措施

2019-02-19孙浩然

城市建设理论研究（电子版） 2019年8期

巩明孙浩然

中铁大桥局集团第二工程有限公司江苏南京 210015

1 概述

新建福厦铁路乌龙江特大桥采用孔跨布置为:(72+109+432+56+56)m的高低塔双索面混合梁斜拉桥，边跨均设置一辅助墩和桥台。主墩基础采用φ2.5m钻孔桩。

桥梁跨越乌龙江，两个主塔墩均位于深水中，采用主跨一跨过江的结构，水深最高达20m，为半日潮往复流，水流量大速高，且主墩处被江边两侧山体滚落的大直径块石所覆盖，下伏基岩主要为侏罗系上统（J3n）凝灰岩，基岩岩面倾斜，墩位处最大高差19.6m。

2 钢护筒安放工艺简述

结合现场的地质情况，钢护筒无法按照常规方法利用振动锤直接插打到位，因而采用钻机预先处理桩位处河床再利用钻机跟进下沉的方式。首先利用钻机实心钻头对乱石区进行冲砸平整处理，然后安放钢护筒导向设施，下放护筒于处理平整后的河床面上，调整护筒垂直度，并利用导向上的顶、底面导向块限位护筒；利用DZ200型震动打桩锤自重将护筒下压至稳定，启动震动锤，逐渐调大频率，无明显下沉后停止，此时钢护筒处于相对稳定状态；安放钻机进行冲砸，每进尺1米左右后利用打桩锤插打，无明显下沉后在利用冲击钻机冲砸，如此反复跟进直至钢护筒埋深满足要求。

3 漏浆原因

钢护筒跟进完成后紧接钻孔桩施工，漏浆是钻孔施工中常出现的事故，轻微的漏浆会导致泥浆比重下降、渗出，严重时会导致护筒底口处土体结构破坏，导致大量江砂涌入钢护筒内从而无法正常钻进，影响成桩质量。

通过对钻孔施工出现漏浆时泥浆指标的测定、前后河床面标高的对比、钻孔出渣渣样的分析、潜水员水下查探，以及综合分析了漏浆孔的施工情况，分析出由于块石覆盖地层导致漏浆的几方面的原因。

3.1 钢护筒底口与原状土接触不密实

钢护筒是通过冲击钻机冲砸后跟进的，在护筒安放到位前钻头破坏了原有地层的完整性，钢护筒外壁不能与地层密实贴合，导致护筒底口容易发生渗漏现象。

3.2 块石覆盖层过厚

原河床表面聚集着大量大小不一、直径较大的山体滚落块石，其强度高，地质勘探显示往下是粗砂、全风化凝灰岩、强风化凝灰岩、弱风化凝灰岩。因粗砂和全风化凝灰岩强度较小，冲击钻机在跟进施工时只是将山体滚落的块石砸入松软地质层中，导致护筒底口实际坐落在块石上，钻孔桩施工时由于冲击钻机的震动，导致被挤密的块石间出现缝隙，造成渗漏。

3.3 泥浆的制备和水头差不合理

优质的泥浆有利于平衡内外土层压力和水压力。在钻进过程中泥浆比重偏小，加之桥址峡口区域水流急，半日潮潮水落差大，内外压力差较大容易压穿护筒底口。

3.4 不当的处理方式

冲击钻机卡钻、掉钻的处理不当也是导致漏浆的一方面原因，由于钻头在坚硬岩层中钻进时磨损较快，扩孔率不大，当加焊钻头致钻头直径过大时，很容易发生卡钻现象，当卡钻严重或出现掉钻埋锤现象时，施工人员采用反循环清渣或强拉硬拽的方式处理，可能会引发漏浆。

4 处理方案及防范措施

针对以上漏浆原因的分析，综合大量的相关资料和现场实际情况采取了以下几点措施进行有效的处理和防范。

4.1 保证规范施工

①针对局部块石覆盖厚的地域，保证钢护筒入土深度超过块石层的厚度。②配置优质的泥浆，加强检测频率，并保证泥浆循环系统的正常运转。通过首件工程和相关施工经验，将泥浆比重调配至1.2～1.4g/cm³，以对块石缝隙形成有效保护。③通过泥浆循环系统调节孔内泥浆面标高，保证水头满足要求。④在加焊钻头时通过磨损情况来判断满足钻头直径的孔内标高位置，严格控制加焊的厚度，于孔内回填相应量的片石，低冲程施工，避免造成卡钻。

4.2 填加堵漏材料

①在开钻前向护筒内投入水泥经冲击钻低冲程冲砸挤密后静置24h后再进行钻孔施工，对护筒底口起到固化作用。②钻孔过程中漏浆可根据具体漏浆严重程度及钻孔深度的具体情况采取不同的堵漏及预防措施：当钻进量较小时，可以回填片石黄土，反复冲砸重新挤密，也可以浇筑高强度早凝混凝土的方法，待混凝土强度达到30MPa后继续钻进；若孔内标高与护筒底标高相差较大时，则先通过测量河床标高的变化找到漏砂位置，然后在低平潮时从护筒外侧抛填袋装黄土或浇筑水下混凝土堵漏。③针对KTY动力头钻机出现轻微漏浆，可在孔内投入木屑、海带丝、棉絮等扩散填充物，利用磨岩钻头的旋转和泥浆的包裹使得填充物对护筒底口进行填充。