王桂亚

中铁十六局集团路桥工程有限公司 北京 101500

1 工程概况

某路桥建设工程项目起止桩号为K0+941.912、K0+996.523，桥梁的总长度设计为53.231m。上部结构使用预应力混凝土空心板支撑结构，空心板的跨径设计3×16m。桥梁的梁高0.72m、宽37m。上部结构由12 片中梁、2 片边梁组成，梁体之间距离控制在1.33m。下部结构中，采用的是柱式桥台，桥梁基础设计成单桩基础；桥墩为桩柱式+ 盖梁。

2 桥梁施工方案

桥梁使用LAZ 形式的橡胶制作，支座下方放置垫石，垫石必须水平放置并与支座底部紧密相贴；在梁体底部提前预埋钢板，需对钢板采取除锈措施；正式施工时，确保钢板与支座以水平方式接触。0# 轴、3# 轴部位的桥台应额外设置伸缩缝。桥梁上部结构为空心板。

钻孔灌注桩施工之前，需要结合施工现场的具体情况确定钻孔的顺序。钻孔顺序应该是以详细的掌握地质条件、桩位部位的溶洞发育状况，其主要是涉及溶洞的具体位置、规模、填充情况。钻孔顺序应该满足以下基本原则：结合熔岩裂隙发育的方向、大小等影响因素确定钻孔顺序。通常情况下，钻孔顺序应该是先深后浅、先多后少、先大后小。为施工人员在封闭溶洞时提供便利，堵塞通道。

岩溶区域的钻孔桩往往都是使用冲击钻进行钻孔。正是钻孔的过程中，需要结合岩溶发育情况、填充情况合理的选择辅助措施，例如护筒跟进、片石冲击护臂、预压注浆等等，在必要的情况下，可以同时使用三种方法。

每根桩钻进作业之前，项目经理需要对施工班组作安全交底、技术交底，保证施工人员清晰的掌握地质柱状图的具体情况，以保证施工任务顺利完成。

3 溶洞处理技术

3.1 压注双液浆法

（1）目的：溶洞内注双液浆预处理能够对溶洞填充物起到加固效果，并充实内部，最终使强度超过20MPa，避免钻孔桩施工过程中出现泥浆流失、流砂以及坍孔现象，确保成孔、水下混凝上灌注等流程顺利、有序进行。

（2）加固原理：注双液浆加固能够让注浆材料在十几秒到几十秒内凝固，从而不会发生浆液流失情况，材料利用率较高，经济性较好。浆材的结石率为100%，也就是说1m3浆材能够得到1m3的结石体。处理溶洞中的砂子与砾石时，可利用浆液的渗透作用将其板结起来；处理稀泥时，则利用浆液的挤密作用来起到加固效果。在处理半填充和无填充的溶洞时，使用水泥和化学制剂来完成相关的操作。

3.2 灌砂、压浆法

灌砂压浆可用于溶洞预处理，通常使用在6～10m 无填充溶洞中。利用灌砂方法填充内部，经过压浆使洞内砂砾凝结成为坚实的混合体，确保钻孔时不会发生漏浆、塌孔情况。灌砂压浆孔的作业方法与注双液浆钻孔一样。

3.3 填充黏土和片石法

黏土和片石填充一般用在6m 以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理中，具有快速、简单优点，经济性较好。

钻到溶洞层时，通常护筒内的泥浆会发生全部或部分流失现象，甚至发生塌孔，利用片石加黏土（按1∶1 体积比）回填，如果溶洞较大则掺加适量水泥，回填一层、再利用钻头冲击，让片石和黏土最大程度密实，直到回填至溶洞顶部1～2m。回填后，于孔内灌注稠度较大的泥浆并自然浸入片石缝隙内，接着利用钻头冲击，让片石和黏土挤入溶洞内，形成泥石护壁。如果泥石护壁发生漏浆现象需再次回填和冲击，直到不发生漏浆。

3.4 钻孔桩法

3.4.1 泥浆制备

在正式开展钻孔桩作业时，施工人员及时清理沉淀池中的废渣，确保作业过程中泥浆不会溢出沉淀池，清理的废渣使用自卸汽车运输到预先规定的部位。废料清理以保护环境，不造成污染为基本原则。要想达到此要求，施工人员可以借助分离器分离出桩孔内泥浆，在注浆的过程中结合桩孔内泥浆配合比的波动合理控制膨润土的掺加量，以保证泥浆可以再次循环使用。

钻杆钻进的过程中，保证泥浆以正向循环的方式进行钻孔，钻杆钻到桩底则可以开始进行反循环钻进。钻杆钻进至岩层时改用冲击反循环方式，适当加快钻进速度。

3.4.2 钻孔前预注浆

对于溶洞数量比较多，规模比较大的区域而言，可以先采取注浆作业，借助水泥浆的流动性填充溶洞的缝隙。注浆作业需兼顾以下内容：

（1）选择合适的施工设备，单桩可以补钻1～4 个孔作为注浆孔，同时保证地质材料的完整性。

（2）合理的确定注浆设备，通常情况下，注浆压力保持在0.2～0.7MPa 之间即可。

（3）浆液选择水泥浆，浆液的配比通过试验确定。

（4）注浆孔的位置局限于桩侧附近，钻进的过程中若发现地质出现异常现象，则需要适当增加注浆孔。

（5）压降应该按照先深后浅的基本原则，合理确定钻孔的顺序。

（6）注浆作业一般都是由上向下进行作业，将钻探孔作封闭处理，浆液终凝后进行钻孔作业，若发现漏浆现象，则需要重复步骤一，直至钻进至设计标高即可。

3.4.3 埋设护筒

在进行钻孔作业之前，施工人员设置孔口部位的护筒，护筒必须保证具有坚固性与严密性。护筒内径不得小于钻头直径。护筒的顶部超出地下水位至少2m，孔内的泥浆顶面则超过地表至少0.5m。

3.4.4 钻机就位及钻孔

当钻架准备就绪后调试起吊系统，慢慢地吊起钻头，然后放进护筒中。钻孔的初期阶段选择使用小冲程的方式进行作业，当钻杆钻至一定深度则开始正常钻进。钻进时，施工人员频繁松动绳子，但是必须合理控制每次松动绳子的长度；频繁清除孔内的废渣，让钻头一直锤击新鲜地层。施工人员结合地质条件、钻头的重量等影响因素确定每次的松绳量。

钻进的过程中，施工单位在施工现场准备备用钻头，每钻进一定深度以后检查钻头的磨损情况，当钻头的磨损超出12mm 以后则立即更换。为了确保冲击钻进过程中不会对相邻桩孔或已经浇筑混凝土的桩孔造成负面影响，在混凝土强度2.5MPa 再进行开钻作业。

3.4.5 钻孔处理

（1）在安装钻机之前，先将底架作垫平处理，确保钻机作业过程中不会发生位移或倾斜现象。钻进过程中，钻头、钻杆的中心点跟护筒中心点之间的偏差应小于5cm。

（2）不管选择使用哪种钻孔方法都必须保证桩位位置的精准性，确保初成孔竖直、圆顺。

（3）在实际钻孔的过程中，桩孔的水位明显超出护筒底部0.5m，应结合桩孔内泥浆的实际情况合理掺加添加剂，让孔内泥浆配合比达到实际作业需求。

（4）在钻进时必须保证钻头匀速钻进，严禁出现骤然提速现象[1]。

（5）钻孔作业应保证连续性，不得不停止钻进作业时，则先将带钻杆的钻头提升至孔底至少5cm，然后将其他钻头逐一提出孔外以及在孔口部位作覆盖处理。实际钻进的过程中应该不断检查地下结构的变化，然后有针对性地控制钻进速度。

3.4.6 第一次清孔

成孔以后，施工工人在监理人员监督下检查成孔情况，成孔直径、垂直度、桩孔深度均合格开始清孔。清孔是为了确保孔底废渣量、泥浆密度检查满足规范要求[2]。浇筑混凝土之前应确定孔底的沉渣量满足规范。在清渣过程中应该不断往孔内添加清水，使孔内的水位不会发生较大的波动。

3.4.7 钢筋笼骨架处理技术

钢筋笼制作直接在加工场完成，实际制作时采取分节方式进行加工。钢筋笼单节的长度结合运输方式、起吊设备的性能确定。主筋使用焊接方式进行加固，钢筋笼断面接头不能超出50%，相邻两个接头距离要超过1.5m。

为保证钢筋笼吊装过程中不会出现形变，在钢筋笼的端部以及内环作加劲处理，当钢筋被吊装至孔口部位以后，将钢筋支撑切割掉。在钢筋笼的内侧装置超声波检测管对成桩的质量进行检测，检测管的接头必须保证笔直，连接点应具有牢固性。当检测管装置完成以后，在检测管内部注入清水，并在两个端部使用钢板作密封处理，确保泥浆、废渣不会进入到检测管中。钢筋原材料的质量、钢筋加工、钢筋笼接头必须满足设计以及现行规范要求，保证钢筋笼的主筋、加强筋焊接的牢固性。

当钢筋笼加工完成，通过平板车运输到指定部位，利用吊车进行吊装作业。吊装时，保证钢筋笼不会产生形变且钢筋笼的位置偏差不超出10cm。为确保吊装完成后，浇筑混凝土时不会发生上浮问题，在钢筋笼顶部焊接吊环固定杆，于混凝土浇筑顶面离钢筋笼底部只有1m 时，则应该合理减小浇筑速度。

3.4.8 导管选择与制作

导管选择使用φ30mm 钢导管，确保导管内测表面光滑。导管运输至施工现场以后先对导管的性能进行检测，检测的具体内容包括水密性、承压能力以及抗拉能力。在拼装过程中要求导管后轴线偏差在10cm 内。

导管始终保持在桩孔的正中心，浇筑混凝土前先开展升降实验。浇筑混凝土过程中使用的支架应使用型钢进行制作，以保证支撑过程中的稳定性，支架上设置混凝土浇筑使用的漏斗。导管安装完成以后，其底部到孔底之间的距离控制在250～400mm 比较合适。

3.4.9 注意事项

（1）首次灌注的混凝土方量尽量偏大。

（2）混凝土灌注过程中，导管埋设的深度应该比正常情况下更深，因混凝土灌注至一定的高度以后，混凝土可能会因其余填充物之间的受压作用力存在差异而导致混凝土面下降，进而导致断桩事故。

4 桩基检测

4.1 基桩质量评价

桩基础的施工质量评价涉及以下内容：桩身的完整性、混凝土的强度。岩溶地区旋挖桩施工期间，出现塌孔、沉渣厚度过大的可能性非常高，这种现象会在很大程度上影响桩基础的施工质量。结合该项目而言，施工单位采用钻孔法检测桩基础的完整性和桩底的沉渣厚度。

4.2 桩身完整性检测

桩基础施工完成后，施工单位为保证施工质量，使用钻芯法对桩基进行测试，其主要目的是检查桩身完整性与混凝土的强度是否满足设计要求。

4.3 检测数量及钻孔位置

（1）桩基础的等级设计为甲级或地基条件非常复杂，桩基础的可靠性不理想的灌注桩项目内，检测的数量不得低于总桩数量的30%，且不得低于20 根；其他工程项目，检测的数量不低于总桩数量的20%，不低于10 根。

（2）单柱下的承台检测数量不得低于1 根。

（3）甲级大直径灌注桩，其检测数量不得低于总桩数量的10%，且必须使用声波透射法或钻芯法进行检测。

（4）对于桩径未超过1.2m 的桩体，其钻孔的数量控制在1～2 个；对于桩径保持在1.2～1.6m 之间的桩体，其钻孔的数量控制在2 个，对于桩径超过1.6m 的桩体，其钻孔的数量为3 个。

（5）若钻孔的数量为1 个，开孔的位置选择在距离桩中心10～15cm 部位比较合适；若钻孔的数量为2 个及以上时，开孔的位置选择在距离桩中心0.15～0.25D（D 为受检桩直径）部位比较合适。

（6）假若对持力层进行钻探，单桩至少1 个钻孔。

4.4 钻芯情况

使用GY- 150 液压型钻机进行钻芯检测，这种钻芯设备的振动比较小，扭矩比较大，可以使用液压进行控制，取芯工具的性能比较高。

4.5 钻芯报告结论

该项目总计需要对56 根桩进行检测，检测结果为：

（1）桩身的完整性类型属于Ⅰ类桩，其中，3 根桩的桩身完整性类别属于III 类桩。

（2）每根桩的端部与持力层接触状况比较理想，桩底沉渣厚度符合设计要求。

（3）每根桩的混凝土抗压强度均超过30MPa，说明桩身的强度等级符合设计要求。

（4）每根桩的持力层均是完整灰岩，说明基础具备良好的承载能力。

综上所述，此次研究的56 根桩均检测合格。