余鸿飞（重庆巨能建设（集团）有限公司，重庆401120）

奉节长江大桥破碎盐溶角砾岩层钻孔桩施工技术应用

余鸿飞
（重庆巨能建设（集团）有限公司，重庆401120）

该文根据奉节长江公路大桥主墩钻孔桩施工经验，针对在破碎盐溶角砾岩层复杂地质环境中机械钻孔作业过程中遇到的漏水、掉块、塌孔、掉钻、埋钻等各种问题，分别采取补水保持孔内水头高度、选择优质澎润土造浆护壁、回填黏土和水泥混合物及注浆加固措施解决塌孔；使用偏心钩打捞掉钻及安装内护筒保护人工潜水打捞埋钻等有效措施，达到了良好效果，满足了工程质量要求。

钻孔桩；盐溶；角砾；塌孔；掉钻；埋钻

1 工程简介

奉节长江公路大桥为双塔双索面斜拉桥，由5个呈对称布置的桥墩组成，其中2#、3#为主桥墩，其余为引桥桥墩，主跨跨径460m。两主塔墩桩基均为20根Φ2.2m的钻孔灌注桩，主墩桩长分别为58m和76m，位于长江岸边浅水区域，如图1。

图1 奉节长江公路大桥纵断面图

2 复杂地质特征

奉节长江公路大桥位于长江三峡夔门上游约5km，桥位区两岸属丘陵-低山区河谷地貌，其地形十分陡峭。且桥位区处于四川台坳与扬子台褶皱及大巴山台原褶皱的交接复合部位，地质构造非常复杂，其主要地质特征如下：

（1）区内地层破碎，斜坡卸荷松弛，岩体极为破碎；主要为碎石及少量块状和柱状，且堆积层厚度大，岩层软弱夹层多。

（2）软弱夹层岩芯呈土状或角砾-碎石状，质软，存在大量亲水性物质，部分角砾状岩芯有磨圆现象。

（3）受区域内地质褶皱构造影响，应力场比较复杂，岩层倾斜度较大，由地质勘查报告可知部分岩层倾斜甚至大于75°，且岩层软硬不均。

（4）岩溶角砾岩呈半胶结状态，角砾间充填黑色粘土，黑色粘土遇水侵蚀，容易形成盐溶、软化，被水带走。

3 钻孔桩施工工艺

3.1 施工准备[1]

主墩地面标高较高，且承台底标高为+8.0m，较枯水季节的长江水面高出许多，施工中采用土平台，经碾压夯实后浇一层20cm厚的混凝土。然后，人工开挖钻孔作业的导孔5～10m，用钢筋混凝土护壁，当导孔完成后进行机械钻孔施工。

钻机选型：根据主墩复杂的地质情况及工期安排，共投入5台ZSD-250型钻机和1台QZJ250型钻机，全部采用牙轮钻头。钻机性能如表1所示。

表1 钻机性能列表

3.2 钻孔施工

机械钻孔施工主要以气举反循环为主，结合正循环施工方法进行钻进。

主墩在开始施工中，采用当地粘土作为制浆原材料，但在施工中发现所造泥浆含砂率高、黏度小，易出现掉块、塌孔、埋钻等现象，钻孔桩泥浆护壁质量差，不能满足施工要求。后改为优质澎润土机械搅拌造浆，且在造浆过程中加入一定比例的水泥、锯末等，提高泥浆的胶体率，增强了泥浆护壁功能。

受施工区域内复杂地质情况影响，大桥钻孔桩在施工过程中，经常出现孔内漏水、漏浆现象，孔内水头高度迅速下降到与长江水面齐平，不能保持孔内水头高度。为此，工程施工中制定对应措施经常检查孔内水头高度，使其始终保持在长江水面2.0m及其以上。同时，要定期检验孔内的泥浆指标[2]，因为泥浆指标直接决定钻孔桩的成孔质量及钻进速度，所以一有变化，应立即调整泥浆性能使其满足施工要求，如表2。

表2 钻进过程中泥浆指标质量控制表

在倾斜度大、软硬不均的岩层中钻进，由于刚开始没有引起足够的重视，钻进过程中经常出现卡钻、跳钻、斜孔、扩孔及掉钻等现象，严重影响了工程质量和施工进度。

3.3 清孔及混凝土灌注

清孔共分为两次：第一次清孔为钻机气举反循环清孔，当经过泥浆指标[2]检测满足要求后提升钻具，然后快速安装钢筋笼和导管，检测孔底沉渣厚度，如果沉渣厚度超过规范要求需要进行二次清孔；第二次清孔利用混凝土灌注的导管进行气举反循环清孔，直至沉渣厚度满足混凝土灌注要求后，立即灌注桩基混凝土，如表3。

表3 清孔泥浆指标质量控制表

4 常见问题处理

破碎盐溶角砾岩层因其裂隙十分发育、破碎、亲水、软硬不均等原因，导致钻孔施工中易出现漏浆、塌孔、掉钻、埋钻、斜孔等影响桩基成孔质量及施工进度的情况。对此，分别采取了不同的施工措施，完成效果较好，满足了施工要求。

4.1 掉钻及埋钻的处理

针对掉钻和埋钻，加工专用打捞使用的偏心钩进行打捞。但实际施工中，因为钻头掉落后并不一定是竖直状态，采用偏心钩进行打捞有一定的难度。在20#孔就出现这样的情况，最后，不得不采取安装孔内护筒，然后将孔内的泥浆换成清水，再通过潜水员下水进行打捞。需要说明的是，安装内护筒的目的主要是为了保护潜水人员下水作业的安全，防止塌孔造成人员伤害。

4.2 漏浆和塌孔

对于9#塌孔，主要原因是发生漏浆后不能满足孔内的水头高度导致了塌孔。事件发生后，为了确保钻头的安全，及时将钻头提升到孔口外防止埋钻。为了稳定破坏的软弱岩层，须向塌孔的钻孔桩内抛填优质澎润土、水泥混合物、锯末等材料，抛填高度至塌孔处5m以上。同时为了保持孔内的水头高度必须向孔内加水，待其静置15d达到充分沉降和密实后重新开钻，先采用正循环造浆减压缓慢钻进，当其穿过破碎塌孔地带后再改为反循环施工。事实证明孔内护壁良好，钻进顺利，确保了成孔质量。

4.3 注浆加固

在3#主墩6#孔的钻进过程中发生多次严重塌孔，且塌孔面积较大。针对这种情况仅仅采取孔内回填是不够的，经过多次讨论和论证，决定在6#孔周围布置8个注浆孔，沿桩周围等间距布置，注浆孔深度在桩底以下2.0m。注浆孔采用4台Φ100型地质钻机成孔，成孔后孔内灌注水泥浆，等待其固结后再开始钻孔桩施工。事后证明，经处理加固后的钻孔施工钻进速度快，成孔质量好，没有出现塌孔现象。

4.4 倾斜岩层钻孔施工

主墩处的倾斜岩层其倾斜度大于75O以上，且岩层软硬不均，对钻孔施工极为不利。采用气举反循环钻进，施工中经常出现卡钻、跳钻、斜孔，导致成孔后倾斜度严重超标，检孔不合格造成返工。且经过反复扫孔，造成塌孔严重，扩孔较大，影响工程质量及进度。后来采取增加钻头的配重、减缓钻进速度、减小钻进压力等一系列措施，使施工情况稍有好转。

同时，也尝试了采用正循环的方式穿过倾斜岩层，施工过程中泥浆护壁良好，但孔内沉渣多，含砂率较大，施工中要不断打捞孔内沉渣，影响钻进速度。

5 总结

（1）奉节长江公路大桥破碎盐溶角砾岩层复杂地质环境的施工及工程管理是一种极大的挑战。施工前需要对人、机、料、法、环等进行科学论证和管理，选择有针对性的施工方法和应对措施，可以避免不必要的各种损失。

（2）破碎盐溶角砾岩层钻孔桩施工应特别严格控制孔内泥浆指标和水头高度，它直接关系到钻孔桩的成孔质量和钻进速度。当然，钻机的选型也是很重要的，尽可能选择大扭矩钻机，采取增加钻头配重，加强钻头自重导向，保证成孔的垂直度。

（3）对于岩层倾斜较大、软硬不均的情况，其机械钻孔施工应减压缓慢钻进，反复扫孔，必要时采取正循环的方式成孔可以起到纠正斜孔作用。特别是采用正循环施工护壁效果很好，成孔质量高，就是进度太慢。在以后类似地质环境中施工，应充分考虑施工方法和设备选择对工程进度的影响。

[1]唐黎斌.奉节长江大桥主墩桩基施工技术[J].河港工程，2003（1）:24-28；

[2]交通运输部.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

责任编辑:孙苏，李红

Application of Bored Pile Construction Technology in Broken Salt Soluble Breccia Stratum of Yangtze River Bridge in Bijie

Based on the bored pile construction experience of the main piers of Yangtze River Bridge in Fengjie,this paper elaborates the problems in the mechanical drilling process in the complex geological environment of broken salt soluble breccia stratum,such as leakage,block dropping,hole collapse, drill fall,drill bury,etc.,which are resolved respectively by charging water to keep the height of water head within the hole,applying high-quality bentonite to make protection walls,backfilling clay and cement compounds as well as grouting for reinforcement.Additionally,eccentric hooks are adopted to refloat the dropped drill and inner protection tubes are installed to protect workers in water searching for the buried drill,which achieve quite good results and meet the requirements of construction quality.

bored pile;salt soluble;breccia;hole collapse;drill dropping;buried drill

U445

A

1671-9107（2017）05-0032-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.032

2017-03-09

余鸿飞（1975-），男，重庆人，本科，高级工程师，主要从事公路、桥梁与隧道施工。