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工程科技
岩溶强发育地区大直径桩基施工技术研究
赵兴华
陈建光
南宁530000）
（中交一公局第四工程有限公司，广西
摘要:通过对大直径桩基施工工艺的应用分析研究，处理措施的优化以及设备改良，解决了岩溶强发育地区大直径桩基施工这一难题，有效保证了桩基施工质量，为以后类似桥梁工程在岩溶强发育地区大直径桩基施工总结了一些施工经验。
关键词:岩溶；强发育地区；大直径桩基；施工技术；研究1工程概况
广西某高速公路桥梁全长720米，Φ3.0米桩基8根，Φ3.4米桩基28根，桩长最长达米。位于岩溶强发育地区，地勘报告揭示：桥址区溶洞纵向贯通，局部出现双层溶洞，单层溶洞高0～20米，部分溶洞内有粉质粘土等填充物，溶洞顶距地覆盖层面9～20米，局部桩位区域上覆盖卵石层。
2岩溶强发育地区大直径桩基施工工艺2.1穿越不同类型溶洞桩基的施工方法选择结合岩溶强发育地区同类桩基施工经验以及及地勘柱状图分析，对串珠式溶洞，溶洞高度小于3米且存在填充物时，采用反复充填片石黏土方式将孔壁溶洞冲击挤压密实通过；对溶洞高度大于3米，无填充或溶洞内填充物卵石比例较大时，采用钢护筒跟进方法穿越；卵石层以下中风化岩层中存在无填充溶洞时，穿越卵石层进入中风化岩层后，下放钢护筒，防止击穿溶洞造成泥浆大量流失而导致卵石层塌孔。
2.2施工流程如图1。2.3钢护筒制作及安装
钢护筒壁厚和加工直径直接影响到成桩的质量，每根桩基开孔前根据溶洞大小及层数计算钢护筒直径及厚度，顺利完成了多层溶洞桩基施工。钢护筒的制作简述如下：根据地勘资料，对地质情况复杂桩基进行案例计算各层钢护筒直径计算公式：
最内层钢护筒内径:D———设计成桩直径,cm；d———设计桩径；h———钢护筒的长度；i———钢护筒设计倾斜率；d'———钢护筒平面位置允许误差。钢护筒的壁厚经计算确定，当护筒长度大于10米，采用振动锤下沉时，径厚比不应大于20。
钢护筒安装。由于钢护筒直径较大，在安装过程中容易发生钢护筒变形、安装偏位、护筒底部与岩面接触不严密等问题。钻孔至钢
大频护筒底标高时，改变钻孔的频率以及提锤的幅度，采用小冲程、
率的冲孔方法平整孔底岩面；安装钢护筒时，先利用孔口型钢导向架将钢护筒固定，缓慢下放，至孔底后利用振动锤将护筒刃脚与孔底岩面接触严密。
3大直径桩基钻孔桩穿越多层溶洞施工难点和处理措施3.1大直径桩基施工难点
岩溶强发育区地下溶洞隐伏多变，在施工过程中，极易出现偏锤、漏浆等现象。孔桩出现偏锤后，导致进尺困难，甚至有可能造成卡锤现象。施工过程中由于击穿溶洞，造成泥浆大量流失，孔内液面
黏土层塌孔，甚至造成下降，空内外压力差增大，极易造成卵石层、
孔桩周边地面塌陷；桩基穿越溶洞较大，回填片石黏土造壁抵抗混凝土侧向压力能力有限，在混凝土浇筑过程中，由于混凝土侧向压力较大，容易发生孔壁塌陷，导致混凝土大量流失甚至造成桩基质
图1施工流程图
量事故。
3.2偏锤、漏浆处理措施
偏锤处理遵循早发现早处理的原则，偏锤现象发生后，及时回
先用冲锤轻打填强度较孔底基岩高的片石进行修孔。回填片石后，
拍密实，然后采用轻打快锤的冲孔方式进行修孔。漏浆发生时，根据漏浆的情况判断孔底溶蚀发育程度，采取三种动态的处理方法。
缓慢渗浆，可判定钻孔进入溶蚀裂隙发育区，单纯回填黏土即可，并及时补充浆液。
漏浆发生迅速，液面突然下降，下降高度不大并伴随有清水上泛现象，可判定：冲锤击穿蓄水溶腔，采用回填片石反复冲击的方式将溶腔回填密实。漏浆发生迅速，浆体大量流走。孔底存在贯通溶蚀裂缝或无填充较大溶腔。反复回填片石黏土和冲孔，当漏浆在同一位置出现时，将袋装水泥、黏土、片石分层回填，静置24小时后继续冲孔。
4提高岩溶强发育区大直径桩基清孔效率和质量的技术措施4.1岩溶强发育区大桩基清孔难度大原因分析
作者简介:赵兴华(1977-),男,汉族,大学专科,工程师,中交一公局第四工程有限公司项目总工程师,研究方向:道路与桥梁施工;陈建光(1978-),男,汉族,大学专科,工程师,中交一公局第四工程有限公司项目安全总监,研究方向:高速公路安全施工管理。
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图2自制钢丝扫把小冲锤
大桩基泥浆量大，较常规清孔耗时长；同时，溶蚀发育区桩基在
冲击钻孔过程中，黏土矿物受冲击产生较多的粉末，在静置的情况下容易沉淀胶结；因偏锤、漏浆的出现而反复回填黏土，残留黏土团粘结在孔壁；常规的正循环换浆法或反循环抽浆法对孔底沉淀胶结物、孔壁粘结物等清孔耗时较长，且效果不理想。在施工过程中，首次清孔满足要求后进行钢筋笼安装，钢筋笼安装完成进行二次清孔时发现，孔底沉底变厚，在泥浆浓度、砂率均满足的情况下，孔底沉淀依然难以清除。
在成孔后采用刮孔方式，将孔壁粘结物刮离。常规做法采用冲锤在孔底反复提放，利用锤抓将粘结物带离孔壁；受桩基扩孔及锤
在冲锤边上焊接弧形钢筋，形成直径稍大抓间隙，效果不明显。
于冲锤的闭合圆弧，在冲锤上下提放过程中形成全断面“刮孔”，有效的将粘结在孔壁的粘结物带走。
4.2新型设备-黑旋风ZX-200泥浆净化装置清孔施工工艺常规的正循环换浆法或反循环抽浆法在大直径桩基清孔中工作量较大、砂率控制较差，由于岩溶区桩基存在黏土粘结物，清孔效果不明显。采用新型设备-黑旋风ZX-200泥浆净化装置清孔在大直径桩基清孔中取得较明显的效果。
清孔时，将排渣导管及高压风管下放至离孔底0.3~0.4米深度位置，空压机产生的压缩气体通过孔底通风管进入排渣导管内与泥浆混合，在管内形成翻滚的密度相对管外较小的充气泥浆，在内外压力差的作用下，在排渣管口处形成负压力，孔内泥浆向管口流动，排渣管口泥浆沿排渣导管上涌，利用上涌泥浆胶体的粘结力将孔查带出排渣孔。泥浆进入ZX-200泥浆净化装置后，利用净化装置自动筛分和旋流功能对泥浆进行循环处理。由于桩径较大，黑旋风清孔时，排渣管应适当的靠近孔底角落，并挪动排渣管位置，可以有效
黏土团。的清理孔底角落的沉渣、
泥浆净化装置在施工时能保持孔内泥浆液面稳定，并实现泥浆重复处理，进一步提高泥浆净化质量，首次清孔后，泥浆比重小于
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1.2g/cm，黏度18～20s，砂率小于10%。ZX-200泥浆净化装置施工工艺简单、操作方便、清孔效率高、泥浆排放范围小，在大直径桩基清孔中具有明显优越性。
4.3自制“钢丝扫把小冲锤”扫孔施工工艺由于钢筋笼下放时间较长，黏土矿物粉末沉淀胶结，钢筋笼下放将孔壁未清理干净粘结物带至孔底，导致二次清孔难度较大。同时，受已安装钢筋笼影响，冲锤无法冲孔扰动；利用小直径冲锤，在冲锤周边焊接卡槽，在卡槽内固定具有一定刚度的钢丝绳，钢丝绳的长度以略大于钢筋笼直径为宜，用小冲锤在钢筋笼内部进行低频率高冲程的冲孔，钢丝绳随着小冲锤在冲孔过程中形成旋转的钢丝绳“扫把”，旋转的“钢丝绳扫把”将钢筋笼粘结物、孔底胶结块敲打分离，并扰动孔内泥浆使清扫后的粘结物处于悬浮状态。安装黑旋风排渣管及高压气管，启动泥浆净化装置，使经过“扫孔”后处于悬浮状态的粘结物随循环浆体清除出孔外，达到快速二次清孔的目
图3利用支架进行钢筋笼安装
的。为使“扫孔”更彻底，适当地调整小冲锤的下落位置，防止出现扫孔盲区。
二次清孔时，黑旋风排渣管应设置在孔的边沿，离钢筋笼约50cm位置，保证小冲锤能在钢筋笼内活动，清孔时，应适当变换排渣管的位置，能更有效地将孔底钢筋笼外的沉淀物清除。
采用黑旋风ZX-200泥浆净化装置，同时利用空压机压缩空气在排渣管底部送气清渣施工，并结合“刮孔”、“扫孔”工艺，与传统正
反循环抽浆法或单纯利用黑旋风清孔工艺相比，明显循环换浆法、
缩短了清孔时间、有效的清除孔壁、孔底沉淀，提高清孔质量（图2）。
5自制简易支架在大桩基钢筋笼安装中的应用大桩基钢筋笼体积、重量较大；在施工时，需采用大型吊装设备，成本较高；受地形，大型吊装设备无法正常展开作业。设计可重复利用简易支架并结合手动葫芦下放钢筋笼，可解决大型钢筋笼安装必须采用大型吊装设备难题，对场地条件要求不高，节约施工成本（图3）。
6结论
通过对岩溶强发育区大直径桩基施工工艺进行分析研究，针对不同溶洞的地质情况采取不同的处理方法，成功穿越多层溶洞。桩基清孔过程中在黑旋风泥浆净化装置的基础上，优化“刮孔”、“扫孔”施工工艺，有效的提高了清孔效率和质量。采用自制桩基钢筋笼安装支架，降低了大直径桩基钢筋笼安装的场地需求，节约了大型吊装设备施工成本。在以后同类型工程施工中具有参考借鉴作用。
参考文献
[1]初厚才,李东生.西铁CC202项目大直径超长钻孔桩岩溶地段施工技术.中国工程科学论坛2008(9):436-442.
[2]王松海,宋民军.溶洞区桩基片石黏土筑壁和钢护筒跟进联合施工工法.公路工程工法汇编(2009)下册:621-625.
