岩溶地区超大直径桩基施工概述

黄业勤

摘 要 岩溶地区超大直径桩基的施工难度大，施工时间长，本文结合工程实例和现场经验，针对超大直径桩基施工的方法和出现的问题处理措施进行分析，为同类型桩基的施工提供借鉴。

关键词 岩溶地区;超大直径桩基;冲击钻成孔;问题处理

1工程概况

资江三桥位于湖南省新化县境内，为平原丘陵地貌。桥长808米，宽18.5米，桥型为10*30mT梁+（50+80+80+50）连续梁+8*30mT梁，基础均为钻孔灌注桩。主跨11#、12#、13#桩基为排架桩设计，位于河道中，均采用超大直径，达到3.5m，钻孔桩长度为22.5m。根据设计地勘资料显示，48个桥勘孔中有11孔揭露溶蚀洞隙发育，为确保质量，对全桥桩基进行逐桩探明溶洞分布情况。本例以13-2#桩基为例，对在施工过程中出现的主要问题及处理措施进行分析[1]。

2钻孔大直径桩岩溶区钻进处理

根据13-2#桩基单桩探溶报告显示，覆盖层厚度薄，且自河床顶以下8m处，均存在岩溶发育。

成孔机具的选择：因覆盖层厚度薄，施工平台搭设难度较大，且全桥总共有6根超大直徑桩基，采用大型回旋钻机的费用较高，本项目施工采用冲击钻成孔，采用气举反循环清孔，既可以同步进行施工，加快工程进度，同时降低工程成本。桩基成孔采用直径3.0m的5爪锤头，在爪头处加焊，满足成孔直径达到设计要求锤头重量达到13.5T。

在施工过程中，因溶洞存在和桩径过大，多次出现冲击锤倾斜现象，无法正常钻进。对冲击锤出现的倾斜等情况，根据现场实际情况，采取了针对措施，主要采用的处理方法有：

2.1 一般溶洞的处理

对照补勘地质报告，当钻至溶洞顶板1m左右时，减小冲程，控制在1～1.5m，通过短冲程、快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞，溶洞一旦击穿，护筒内水头迅速下降。这时立即向孔内补充泥浆，同时提钻至孔口，并向孔内抛填片石、粘土，填充溶洞，当护筒内水头稳定后，用测绳测量回填厚度，应使回填顶面高于溶洞顶1m，反复冲填，使在溶洞范围形成护壁后，再继续施工。每出现溶洞处，均按补勘资料及现场情况，抛填片石和粘土，一般按1：1的比例进行反复冲钻，以两次为宜。对溶洞高度大于1m的，增加溶洞处抛填次数，以确保溶洞填充密实。

2.2 低浅溶洞的处理

在溶洞较浅，但占比较大时，回填片石不能够形成有效平面，容易出现冲击锤倾斜，不能够正常钻进。针对此种情况，采用清孔后，灌注水下混凝土，混凝土强度不低于C30。灌注混凝土顶面高度比孔底岩层最高处高20～50cm，待强度达到80%后，再用小冲程钻进。

2.3 孔壁倾斜的处理

因桩径为3.5m，冲击锤爪头面积占比较小，回填混凝土强度比岩体强度低时，进行反复冲填后，冲击锤倾斜钻进，形成孔壁倾斜，桩基成孔竖直度不能够满足规范要求。采用了直径1.0m的小直径锤进行削补，沿桩身内切圆多点钻进，形成整体成孔。

2.4 梅花桩的处理

因桩基直径大，冲击锤自重也大，钻进过程中冲击锤自转缓慢，在溶洞区域内钻进时，出现梅花桩。主要表现为在近孔壁处，部分岩层未削除，侵入孔径内。在钻进过程中，需要每钻进1m左右，必须在冲击锤头焊接钢筋，连接锤头5个爪头，形成圆周，进行成孔直径的检测[2]。

3大直径桩孔底压浆处理

本桥主墩13-2#桩基采用的直径为3.5m，采用气举反循环清孔，清孔后泥浆相对密度严格控制在1.01～1.05之间，反复进行清孔。成桩后，经检测单位进行超声波检测，在桩底两相邻检测管之间存在波速、波幅小于临界值。经分析如下：①桩基混凝土灌注过程正常，首盘混凝土埋管深度满足要求。②在灌注过程中，混凝土顶面高度与灌注混凝土成正比，在穿过溶洞发育层时，没有出现大的异常，说明溶洞处护壁稳固。③桩基直径达到3.5m，在孔壁附件可能存在泥沙沉淀情况。④混凝土灌注时，首盘混凝土在导管底部扩散，也存在不能够将孔底近孔壁处泥沙反推至孔顶，致使在孔底近孔壁处存在泥沙夹层。

桩底夹层的处理方案：经综合分析后，在桩底通过高压泵清洗，将泥沙等软弱夹层全部冲刷出，回充水泥浆，固结后在桩底与桩体形成整体。充分体现了孔底压浆设备简单，处理费用低的优势。决定采取孔底压浆进行处理。在成桩直径3.0m圆处5等分，采用地质钻机钻进成孔，成孔直径为75mm，深度超过孔底20cm。在钻进过程中，需要经常检测钻孔的竖直度。采用ZX-6水泥注浆泵进行孔底清洗，压力达到3MPa，孔道清洗通畅后，逐孔封堵，直至无泥沙冒出。

压浆浆液采用压浆剂配置，强度达到M50，当各孔均流浓浆时，逐孔封闭完成压浆。经处理后，重新进行超声波检测，各检测值满足要求。

4结束语

（1）在岩溶发育地域超大直径桩基在成孔钻进时，因岩溶发育，钻进施工难度大，在溶洞位置需要反复冲填，确保溶洞处护壁密实。

（2）钻进过程中出现冲击锤倾斜情况，必须马上停机，检查机具和桩基成孔情况，进行回填片石处置。同时加大对现场孔径的检测频率，避免出现梅花孔。

（3）超大直径桩基的清孔质量要严格控制，因孔底面积大，孔壁附近沉渣不能够全部清除，应优先采用埋置压浆管。成桩后及时清洗预埋压浆管，在桩基混凝土龄期达到7天后可进行压浆，以确保桩底质量。

（4）超大直径桩基的钻孔机具选择受作业平台以及桩基长度总数的影响，施工时不会选择正反循环回旋钻机进行施工，导致在钻孔过程中冲击锤倾斜频繁出现，单桩施工时间长，基本均在6个月以上。建议在同类型桥梁中桩基，设计时采用小直径群桩。

参考文献

[1] 杨文渊，徐犇.灌注桩施工故障处理[M].北京：桥梁施工工程师手册（第2版）（精），2003：139-140.

[2] 史佩栋.深基础工程特殊技术问题[M].北京：人民交通出版社，2004：349-351.