基于岩溶地质斜拉桥索塔钻孔灌注桩技术应用探究

卢思攀

摘要：岩溶地质环境下，地下会出现溶洞，从而不利于各种建筑的施工，还会导致建筑施工质量出现问题。在很多容易存在岩溶地质条件的地方，桥梁属于必不可少的设施，于是岩溶地质环境就会导致桥梁桩基不稳固、施工较复杂等缺陷。为了增强桥梁桩基的稳固性，文章将斜拉桥索塔钻孔灌注桩技术应用到岩溶地质环境下的桥梁中进行分析。将长江大桥作为研究对象，首先对大桥的工程概况进行简介，然后搭建平台，使得钻孔灌注桩能够顺利在该平台上进行施工。最后具体分析钻孔灌注桩技术在长江大桥中应用，在使用该技术进行施工时，首先选择旋挖钻和冲击钻这种组合方式进行钻孔，然后选择好合适的泥浆，这都属于钻孔灌注桩施工的准备阶段;然后再就是施工阶段，在施工过程中，涉及到4个不同的施工技术，分别为地基处理、护筒沉放、钻孔成孔和混凝土浇筑。基于岩溶地质条件下，对桥梁使用钻孔灌注桩技术能够提高桩基的稳固性和安全性。

关键词：岩溶地质;钻孔灌注桩;应用

中图分类号：U443.15⁺4;u445.55⁺1 文献标识码：A 文章编号：1001—5922（2021）02—0187—05

岩溶地质表示的是可溶性岩石因为岩溶的作用导致其在地下形成空间，所以在这种地质环境下建设桥梁将会增加其地基施工难度。而且岩溶地质环境在我国的分布比较广泛，尤其是贵州、湖南、云南和广西等地能够常常出现溶洞。面对这种特殊地质环境，又不可避免的需要建设桥梁，所以相关的研究者对这种地质环境进行分析，然后使用各种不同的工艺技术增强桥梁桩基的稳固性。夏林就这种岩溶地质环境，提出了防渗灌浆、扩孔钻头等解决方式。还有其他人提出了钻孔成桩技术要点、控制泥浆比重、设置长护筒等措施用来解决桥梁桩基施工问题。这些施工技术都有利于增加桥梁的桩基稳固性，并且也在不断探索岩溶地质钻孔成桩技术，使得该技术变得更加强大。但是在施工过程中还需要搭建施工平台，该操作也非常重要，涉及到该内容的文献比较少。然后为了增加岩溶地质环境下桥梁桩基的质量，文章对斜拉桥索塔钻孔灌注桩技术的应用进行分析。

1工程概况

以某一座过江大桥作为研究对象，该位置属于岩溶地质环境，增加了桥梁桩基的施工难度。该长江大桥长2000多米，桥的两端，也就是在两岸处设置了立交桥，如图1所示。长江大桥的主跨使用658m的双塔双索面混合梁斜拉桥，承台是一种圆形结构，其直径和高分别为36m和8m，长江的东侧的23#索塔总高度为181.68m，西侧22#索塔总高度为181m，两者总高度相差较小。最后，长江大桥中使用的桩长为30m到60m的钻孔灌注桩，其直径为3m，一共使用了24根灌注桩。

根据有关水文地质报告显示，该大桥西侧溶洞可见率为75%，在水平放方向显现出无规律的变化规律，而垂直方向则为串珠式的分布方式。溶洞的中的主要物质有黏性土、分化岩石、水、沙石等，其填充状态比较稠密。

2搭建平台

由于大桥的河西索塔处于水陆交界处，为了有利于施工开展，设计了直径为40m的锁口钢管桩围堰，如图2所示。围堰的底标高和顶标高分别为+10m和+36m。为了增加围堰的强度，在其内部设置了3根支撑。围堰设置完成之后，对其进行验算，该结构符合规范要求。

在打桩过程中，需要区分水上打桩和陆地打桩，位置不同，所需要使用的机械和方式就会存在区别。如在陆地上进行打桩时，使用120t履带吊配合振动锤沿圆弧对向打设;在水上进行打桩时只需要使用100t履带吊，并且使用的是单向打设。另外，为了保证打桩完成时的闭合质量，在合拢桩的地方设置两排高压旋喷桩。通过使用高压水枪对钢管桩锁口进行清理，然后使用砂浆进行止水，砂浆需要满足高流动低强度的要求。再安装围檩然后抽水回填施工。即完成了施工平台锁口钢管桩围堰搭设，于是就可以进行灌注桩施工。

3施工顺序

由于施工平台的面积有限，大桥西侧索塔基础需要使用到24根钻孔灌注桩，另外还会存在很多的设备需要占用平台面积，所以需要设置合理的施工顺序，不然在有限的平台上难以完成施工，或者會增加施工的时间。通过在实际的施工过程中发现，影响桩基础施工效率的因素比较多，所以为了提高施工效率，需要做到以下5点：

1）在对桩基进行施工时，每个相邻桩基的净距离最好在5m以上。

2）在确定预估成桩时间时需要根据土层参数和溶洞分布情况进行分析。

3）在施工过程中需要将桩基排架作业空间预留出来。

4）对泥浆池的布置进行优化设计。

5）还需要做好对某些施工材料的运输通道规划问题。

上述这几点因素都会影响到桩基施工效率，所以做好这几点有助于提高施工效率;然后通过考虑不同因素之后，在围堰内同时安排四台钻机进行工作，其施工顺序如图3所示。

4基于岩溶地质斜拉桥索塔钻孔灌注桩技术的应用

4.1设备选型

斜拉桥索塔钻孔灌注桩使用旋挖钻和冲击钻机成孔，虽然大桥所处的地质环境较为恶劣，属于岩溶地质，这种复杂的岩溶地质虽然不利于施工，但是冲击钻机的结构比较简单，能够在这种复杂的地质环境中进行使用，并且通过实验证明，冲击钻机和旋挖钻能够发挥较好的效果，当然能够实现较好的使用效果需要使用经验丰富的操作工人，在施工过程中，能够根据地质环境的变化而对钻孔工艺进行改变。另外，在施工过程中需要避免发生掉锤、卡锤、埋锤和偏锤等现象，尤其在空洞坡顶处施工时要尤为重视和谨慎。

4.2泥浆的制备

在灌注桩技术的应用过程中，需要使用到泥浆，泥浆的制备是直接通过使用冲锤反复冲击，实现造浆的作用，然后相邻的钢护筒之间为了实现泥浆的循环，使用连通管进行连接，于是就可以形成一种泥浆循环系统，图4即为泥浆的循环图。另外，对泥浆进行制备时，由于地质情况不同，需要调配处性能指标不一样的泥浆，由于大桥属于岩溶地质，所以属于一种易塌地层，于是其泥浆指标如表1所示。

4.3地基处理

对地基进行处理时，使用的工具为旋挖钻和冲击钻，首先使用旋挖钻进行施工，当其挖到黏土层2m之后再改用冲击钻进行施工，直至挖到设计标高为止。使用这种组合方式进行钻孔能够降低对围堰结构的冲击，另外，研究发现，使用这两种钻机进行工作，能够提高施工效率，有助于缩短工期。使用的两种钻机质量较大，需要提高地基承载力，然后使用水泥搅拌桩进行加固，并且将该桩的直径设置为0.5m，需要将桩插入到原泥面中至少0.5m，图5即为围堰内水泥搅拌桩加固平面布置图。

4.4护简沉放

选择外护筒的直径为3.4m，然后通过使用振动锤将其打到原泥面1m处，外护筒的沉放如图6所示;然后选择外护筒的直径为3.2m，在内护筒下放之前，需要使用旋挖钻进行钻孔，钻孔深度为黏土层2m，再使用泥浆进行护臂，最后通过使用起重船对内护筒进行下放，其操作如图7所示。

4.5钻孔成孔

在施工过程中，如果发现冲击钻钢丝绳有非常明显的摇摆现象，则可是说明此时钻孔遇到垂直半面岩或者是斜面岩，需要及时的回填片石和黄土，然后还需要使得填人的物体变得更加紧密，使用钻头进行反复打密，直至全部钻进基岩层。然后此时还需要继续钻进，直到溶洞顶板以上2m处为止。然后再将旋挖钻改用为冲击钻机进行工作，而且此时需要注意的是需要轻轻的、慢慢的进行锤击，因为需要严格控制好进尺和冲程，如果锤击力度过大，就是使得冲程超过对顶范围。一般情况下，冲程在50em左右比较适宜，能够较好的实现孔壁圆滑坚固的效果。

在钻孔过程中可能还会出现严重漏浆现象，此时需要即刻使用黄土和片石作为填料对溶洞空隙进行填充，然后还需要将泥浆灌人其中，直至泥浆不会再发生泄漏位置，即泥浆不会发生下降现象，然后再继续短冲程挤密钻进。另外，该地区的溶洞呈现出串珠式的生长，所以需要对上述的步骤进行不断重复，当达到了设计标高之后即可停止操作。面对串珠式溶洞，传统的处理方式就是在钻井过程中下放多层不同直径的钢护筒，这种做法的主要目的在于防止塌孔出现。但是本文为了预防粉砂层漏浆塌孔，使用单层护筒下放当黏土层2m处。一般情况下，如果能够及时的补浆，再加上溶洞孔壁挤密性好，发生塌孔的概率比较小。所以使用本文的单层护筒下放方式能够降低施工措施费，而且还能够保证安全性。

4.6混凝土浇筑

钻孔成孔完成之后，其中可能会出现错误地方，所以需要使用探笼进行检孔操作。探笼的大小需要满足其能够上下顺利通过为准。如果发现孔斜比较严重，則需要重新进行钻孔。泥沙分离器作为清孔的方式，需要注意的是要确保含砂率不能大于2%，且将泥沙比重设置为1.15为宜。另外，沉渣的厚度也需要进行检测，使用的方法为侧锤法。经过检测之后，发现符合要求，则可以安装钢筋笼，完成第二次的清孔工作。桥梁桩基水下面一部分进行混凝土浇筑时要符合首灌量的要求，于是在浇筑过程中使用不间断的方式进行浇筑，其中使用的料斗为3m³，然后还需要对导管的埋深进行有效控制，既不能过浅也不能过深，一般情况下在2～6m之间较为合适，即基于岩溶地质环境下的钻孔灌注桩施工技术完成。

5结语

大桥西侧的索塔处于水陆交接处，并且该处正好属于岩溶地质环境，所以就会影响到桩基的稳定性。文章通过探讨了围堰的搭设方式，使用钻孔灌注桩技术进行施工，其中使用了冲击钻和旋挖钻相结合的钻孔方式，可以提高钻孔效率同时，还能够提高围堰的安全性;另外使用单层护筒下放到黏土层的方式，同样提高的施工效率，而且还可以降低施工成本。所以岩溶地质环境下，通过使用钻孔灌注桩能够有效提高桥梁桩基的安全性、经济性和高效性。希望文章的研究有助于类似工程进行参考。