张鹏帅

[摘要]钻孔桩基础是目前桥梁设计中主要采用的基础形式，钻孔桩施工工艺也是目前比较成熟的施工工艺，施工质量也能保证，所以在施工过程中经常采用。但是在岩溶地区钻孔桩施工，由于地质条件不明确，钻孔桩孔位内经常有溶洞、斜岩、地下暗河等出现，施工过程中如处理不好会出现偏孔、塌孔等现象，对桩基质量有着严重影响。

[关键词]岩溶；深长桩基；技术 文章编号：2095-4085（2017）05-0077-02

桩基是桥梁的主要基础结构形式之一，随着科技的进步、工法的改进，桩基的施工工艺更加成熟，逐渐成为常规的施工方法。

1工程概况（图1）

新建铁路长沙至昆明客运专线玉屏至昆明段下滥坝特大桥起讫里程D1K744+514.883～D1K745+247.596，全长732.713m，桥梁基础采用钻孔桩群桩基础，其中1#墩、2#墩桩基直径1.5m，桩长最长为86.5m，最短为49m，均属于深长桩。

2地质情况

不良地质：该桥主要不良地质为岩溶；特殊岩土主要为软土、松软土、红黏土及膨胀土。下滥坝特大桥位于安顺市平坝县东南马场镇关口寨村，属云贵高原剥蚀一溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌。桥址位于三叠系中统垄头组（Ta）白云岩、灰岩地层，钻孔多揭示有溶洞，部分是串珠状发育，溶洞多充填，充填物为软塑一流塑状软土，其中D1K744+500～D1K744+610段为溶槽，上层厚度20 70m。

3施工过程中泥浆制备措施（表1）

在复杂地层中钻孔，护壁泥浆具有重要意义，泥浆除护壁外，还能悬浮钻碴，起排碴作用，使钻进工作正常进行；另外泥浆还能起润滑、冷却钻头，减少钻进阻力和钻头磨损的作用。泥浆是保持孔壁稳定、影响钻进速度的重要因素。泥浆比重越大，孔壁越趋稳定，携带钻碴能力也越大。但随着泥浆比重的增加，孔壁上的泥皮增厚给清孔和灌注砼造成困难，容易使成桩基砼中出现夹层；泥浆比重和粘度太小，不能形成坚实护壁，易产生塌孔；泥浆粘度越大，护壁能力和悬浮钻碴能力越强，但出浆口易堵塞，造成糊钻（吸锤），泥浆泵抽吸不易，也不易沉淀净化再利用；含砂率大、粘度太小，钻碴易沉淀，对防止翻砂，渗漏不利。因此配制优质泥浆具有重要意义。泥浆比重采用1002型比重计进行测定，使用前首先要用同体积的水进行标定；粘度用1006型野外标准粘度计测定，即以500ml泥浆通过5mm的漏斗孔所需的时间（s）来表示。含砂率用1004型含砂率器测定。

为了适应不同地层特点，采用优质粘土造浆护壁，试验最优成果如下表。

泥浆性能指标可以通过掺加外加剂进行改善，同时也可调整粘土的掺量加以改善。通过试验，表中配合比最适合该地层的成孔护壁要求，效果最好。

泥浆在钻孔过程中受到各种因素影响，它的性能在不断变化，为使泥浆保持良好性能，以适应钻孔的要求，必须做好泥浆的维护工作，钻孔过程中用泥浆三件套检测泥浆指标。泥浆比重维持在1.3左右，黏度19～28s，含砂率不大于4%。

4钻孔设备的选型

根据本地区地质情况，认真调查分析研究，并通过生产厂家加以咨询、反复论证，决定采用KII及TBSK型钻机，配以8BS和6BS砂石泵泵吸反循环排渣，冲击钻进成孔。

（1）开孔时，先稍稍提升钻头，在护筒内加入适量的优质粘土冲击造浆，开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后以小冲程（0.5m～1m）慢速开始冲进，钻至钢护筒底部时，控制钻孔进尺速度和进尺冲程，投放适当数量的锯沫，增大泥浆护壁的稳定性。钻至护筒下方1.0m后，方可按正常速度冲进。钻进时应加强检查钻头与鋼丝绳的连接处是否牢固，要求每隔24h检查一次。

（2）钻进技术参数选用，由于桥位区粘土、亚粘土与砂层交替出现，因此需要根据井口排渣情况判定地层，及时调整钻进参数。钻进过程中，每间隔2h从井口捞取钻碴进行分析。

（3）随着冲进深度的增加，锤头的阻力逐渐加大，钻机的摆动也增大。为防止钻头冲击时上部摆动过大造成偏孔，在钻架上增添导向架，控制锤头摆动，确保钻进中钻机平台的平稳。

（4）由于钻机轨道坐落的土层地质较差，钻进中极易发生位移、偏沉，故要经常用水平尺和水准仪校核钻头，每钻进10m～20m用倾斜仪复核一次，发现问题及时调整。

（5）在塑性易缩径地层（如红粘土、亚粘土），更换直径较设计桩径大2cm一3cm的钻头，放慢进尺速度，并不时提吊钻头上下反复扫孔，使钻孔正直，解决桩孔的扩、缩径问题，确保桩身的充盈系数。

（6）循环形式的选用。泥浆泵的循环形式主要有正循环和反循环两种。从泵吸反循环的工作原理中可知，循环的动力为泥浆泵的真空度，一般砂石泵的工作压力在0.09MPa～0.098MPa之间，最大连续工作吸程8m左右。在实际钻进中，由于受到摩阻力、冲洗液比重增大对管道压力、泥浆泵与冲洗液面高差等因素的影响，钻进深度受到限制。由于地质多为红粘土和软塑土层，考虑到钻机反循环钻进的合理深度，70m以上采用泵吸反循环，70m以下采用正循环钻进。采取两种循环相结合的优点使钻进速度加快，减少成孔时间，并且钻机所耗动力较少、钻头磨损轻。

5钻进技术控制要点

（1）开孔冲进要慢，采用小冲程钻进，直至导向部位进入土层后方可采用正常钻进参数钻进。钻至溶洞顶1m左右时，采用小冲程（0.5m～1.Om）钻进，缓慢将洞顶击穿，溶洞击穿时务必密切注意孔内泥浆面变化。

（2）要设专人看管泥浆泵组，根据排渣口排量大小及时调节闸阀开度，及时检查管路系统密封情况。

（3）泥浆泵起动前，将钻头提离孔底约200mm，各阀置于正循环工况下，按下泥浆泵启动按钮，直到孔口返水时起动泥浆泵，关闭送浆阀，打开控制闸阀和补浆阀。

（4）泥浆泵起动后应待形成反循环才能开动钻机慢转降下钻头，先缓慢下放，然后逐渐增大下方速度，直至到孔底。

（5）开孔时，为形成锤头与孔壁间压力差，必须将补浆管出口放入护筒上部回灌，保持孔内液面不低于护筒溢流出口。液面下降及时回灌，以防孔壁坍塌。回灌时要掌握回灌量与排出量近似相等。

（6）冲击施工时，要仔细检查锤头齿牙的磨损情况，如有磨损及时焊接或更换，冲击过程中随时排查是否打空锤现象。

（7）终孔提锤前，要降低排量，维持冲洗液循环吸尽孔内沉渣。不得盲目加大排量，不准在孔口供水量不足情况下使用泥浆泵。

（8）终孔一次清孔。为使孔底沉淀层尽可能减薄，提高孔底承载力，同时也为了减少二次清孔的时间，消除仅利用混凝土导管清孔不彻底的弊端，钻孔达到设计标高后，要进行一次清孔。一次清孔利用钻头的搅动，将孔底的沉淀搅起，通过锤头上下冲击将沉碴带出孔口。同时为防止终孔验收、钢筋笼安装时出现塌孔和缩径，第一次清孔只进行沉碴清除和降低含砂率，泥浆的其他各项指标基本不变，以保持对孔壁的压力。

6终孔验收

桩基终孔后，用探孔器、测绳对其垂直度、桩径、孔深及孔底沉淀厚度等各项指标依据规范及设计要求进行检查、验收。

（1）提钻。垂直度检测完毕后，将锤头下至孔底清孔半小时左右开始提钻。提钻时速度要慢，提钻时上下扫孔以保证孔径。

（2）钢筋检孔器检测。为了确保钻孔的成孔的质量，采用钢筋检孔器进行检测控制。检孔器采用HRB335Φb25螺纹钢筋加工而成，外径D为1.48m，有效长度为6m，两端加工成锥形，每端锥形长度不小于1m。可通过量测悬吊检孔器的钢丝绳偏离桩孔中心的距离及下放的顺利程度，确定桩孔垂直度偏差和孔径情况。

7结语

综上，为了保证桩基的质量，根据实际情况，充分运用钻孔设备的能力，该施工工艺不仅能在保证质量的同时，提高工作效率，且能缩短成孔时间、减少成本。