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摘要：桥梁桩基施工环境复杂、施工要求相对较高。本文以广东罗阳高速公路高车河1号大桥施工实践为基础案例，分析其在具体施工过程中的桩基主要技术措施。尤其重点对其临河道岩溶区域的施工技术进行分析。希望通过本文的研究能够在确定桥梁施工桩基基本技术的基础上，形成对技术的具体落实环节、有效质量控制等内容形成技术依托。并对后续的类似施工提供意见性指导。
关键词：临河道；桥梁桩基；岩溶；扩孔
路桥施工对地质条件极其桩基处置具有较高的要求，其中临河道岩溶地质相对复杂，对于处置质量的要求也更高。在此背景下，利用挤石造壁、静压注浆、护筒跟进等方式能够对其进行有效处置，其中钻孔注浆模式是现阶段的应用主流。而在具体工艺实施的过程中专控质量成为为关键。故此，本文以此为研究目标，在系统探究其地质特征的基础上对具体的施工环节与部分质量控制措施进行介绍，旨在为后续的相关施工提供必要遵循。
一、临河道岩溶地区工程地质特征及工程实际
在我国岩溶分布相当广泛，全国岩溶总面积达363万km2，占国土面积的1/3以上。广东省岩溶地区多属热带或亚热带气候，地下水系发达，形成了各种地下溶洞、暗河沟湖等复杂地质条件，而且表面土层松散浅薄，更使得公路建设在工程技术方面的形势异常严峻。地下岩溶地质的隐蔽性、多样性和不确定性大大增加了公路工程勘察评价及施工的难度，从而导致大量的路面塌陷、桥梁坍塌等灾害。
在本项目工程中，临河道岩溶地区地质特征可以从如下三个方面来进行表征：一是地质勘探资料显示，河滩冲积带覆盖层从3m到15m不等分布，覆盖层填土，土质不均匀分布，局部夹有碎石、块石，极易形成桩孔缩颈，或产生塌孔；其二是部分地段分布有沉积及冲积的软土，具有空隙比大，压缩性高，抗剪强度低等特点，局触变性、流动性和不均匀性，属于不稳定土体，桩基施工中易产生坍孔和缩颈现象；其三是由于溶蚀作用，加上地下水丰富，本桥场地内岩溶非常发育，溶洞数量多，空间分布极不规则，属强发育岩溶区。该特征导致在实际施工过程中，同一根桩基直径范围的不同地质钻孔，覆盖土层厚度变化存在加大的差异（最大高差达4m），从而导致偏孔现象。
而本文所研究的工程实际为该项目高车河1号大桥为上跨高车河而设，全桥长400m，桥址区上部为第四纪表层填土、耕植土和冲、洪积、残积的粉质黏土层以及第四系冲洪积粉、细砂土层、砂卵层；下卧基岩为灰岩，岩溶、裂隙强发育，地质十分复杂。高车河1号大桥桥台桩基设计为Φ1.2m冲孔灌注桩，共16根，其余均为Φ1.5m冲孔灌注桩，共60根，桩长从10m到25m不等。所有桩基均为嵌岩桩，要求嵌入中风化灰岩不小于3m，并且要求桩底完整基岩厚度不小于5m。
二、桥梁桩基施工工艺及其实施环节
通过上文的分析我们了解了临河道岩溶地质施工条件的恶劣性，为了进一步保障其施工质量，在实际的施工过程中需要遵循如下环节对具体的桥梁桩基工艺进行实现：
第一，工程地质勘察及特性分析：做好工程地质条件勘察是实现工程质量保障的核心关键。由原地面至桩底依次为不同的土层，工程区域内不良地质主要表现为：场地分布有填土，土质不均，局部夹有碎石、块石，桩孔边上的石块，或突出到桩孔中造成缩颈，或掉至孔中造成塌孔；部分地段分布有沉积及冲积的软土，具有空隙比大，压缩性高，抗剪强度低等特点，局触变性、流动性和不均匀性，属于不稳定土体，桩基施工中易产生坍孔和缩颈现象；饱和砂层，富水性大，结构松散，透水性强，属较不稳定土体，易发生涌砂、坍塌等现象。
第二，施工设备及工艺管理：在地质勘察结果的基础上，最好设备与工艺的规划及管理是后续工程开展的必要举措，具体分为如下两方面事项：一是在设备方面，包括钻头直径的大小是否合适、钻机机座是否安置平稳等。二是在施工工艺方面，包括泥浆稠度是否偏稀、钻进速度是否过快等。
第三，工程施工：在工程施工的过程中，首先要确定必要的工程工艺方案，制定降低冲孔桩扩孔系数的施工技术措施。此后在进行的具体施工过程中，分为如下几方面环节：（1）冲孔前准备：包括两个方面，一方是护筒准备：要根据地质情况确定护筒埋深，护筒脚尽量下压，在通过护筒脚时采用小冲程（<1m）进行夯实处理，确保护筒底坚实；另一方面是溶洞处理材料准备：施工前要在施工桩基旁边准备好溶洞处理材料，如水泥、片石（<20cm）、钢护筒、粘土（主要为红粘土、高岭土，主要要求为含砂率小、粘性大的土，如石主隧道出口端的坡积土）。（2）冲击作业：在易坍塌地层钻孔施工时，如钻进速度过快，泥浆质量不高，易产生局部塌孔，从而造成局部桩径增大，增加混凝土浇筑量。钻孔过程中钻机操作人员应加强对渣样的观察，进入砂砾土和卵石土等易坍塌层时，除了加大泥浆稠度外，同时改小冲程钻进，反复2-3次成孔，待穿过此层后恢复正常钻进速度。对于岩溶发达地段，为有效破碎岩石，又要防止成孔过快和斜孔，并且要防止塌孔、卡锤等事故发生，采用中低冲程（h=1-2m），慢击（3-4次/min）的冲进方法。严格控制桩机在冲进过程中的冲程和冲进速度，在离溶洞顶板以上50cm时，先回填粘土反冲，来回冲击2-3次，夯实顶板顶部，冲程一般控制在1m左右，防止直接直接击破顶板，造成漏浆塌孔，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固。在穿过溶洞后，不要急于求成，要继续回填，反复冲孔挤密，防止发生再次漏浆。（3）由于基岩顶面的不平整，护筒底部不可能周边全断面接触，这样就可能造成此处发生以下问题：一是振力过大时，护筒滑偏，底部变形；二是底部漏浆，坍塌。为尽量避免此类问题发生，在护筒振打下落时参照地质资料控制好护筒的入土总深度，并加强护筒刃脚。护筒就位后，在基岩面附近反复回填粘土、石碴并掺加水泥，冲击造壁。（4）采用比护筒直径稍大的冲锤，保证成孔直径比护筒外径大0.1-0.15m。考虑到基岩面处易发生漏浆，故冲至距基岩面1.5m左右时停止进尺，检孔并检查成孔直径及其倾斜度。与此同时，我们可以采用逐段拼接，施放护筒，直至其不能自行下落，然后采用振动锤施打至预定深度。在护筒埋设过程中，需要注意：①护筒逐段拼接时，段与段之间拼接的顺直度要控制好，以防止折曲；②孔口定位，护筒口中心要保证与桩基中心基本重合，然后将其与地面外护筒用钢板连结固定；③护筒底部刃脚处加强，以防止施打过程中发生卷刃。（5）砼灌注：桩基混凝土塌落度的要求是18-22cm，为了降低混凝土的流动性，因此对混凝土塌落度的要求变为18-20cm，严格控制每车混凝土的塌落度，在灌注完头两车后，以后每车混凝土的灌注时间间隔适当拉长10-l5min。同时，为防止因在灌注过程中突然塌孔而造成砼面急剧下降造成断桩，导管埋深应尽量大些。
三、桥梁桩基施工的质量保障
在实际的施工过程中，我们需要从如下几个方面来进一步加强施工质量：
第一，当现场土层地质较差，桩长较长时，如不连贯施工，时间一拖长易发生坍孔或缩颈现象，增大桩基础的扩孔系数。通过桩机工人增加轮换班次；加强桩机的维护保养，保证其可靠的工作性能；遇到施工难点，要马上进行技术攻坚，寻求以最可靠最有效率的方法技术完成施工任务；加强现场施工的监管，积极调动辅助工作的配合，每一步工作都做到位，工序搭接紧密，从而保证桩基施工的连贯性。
第二，提高对泥浆的控制：冲击钻孔施工中，泥浆的功能是护壁和浮渣。在冲击钻孔施工中，从泥浆制备到整个钻孔过程中应对泥浆稠度指标随时进行检测，并根据地层情况和地下水情况及时进行调整，确保泥浆护壁质量，从而减少扩孔。冲击钻孔施工中，建议将泥桨相对密度控制在1.3-1.6间，溶洞桩基泥桨相对密度控制在1.5以上，粘度控制在22-30Pa.s间，其具体数据可根据现场实际冲孔情况进行确定。
第三，我们需要对注浆过程进行有效的控制与保障。具体分为如下三个方面：一是注浆压力一般基岩中为不小于0.1-0.3Mpa，岩土界面附近逐步加大到0.3-0.5Mpa。注浆孔施工应自路基坡脚向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。注浆施工按照《注浆技术规程》（YBJ44 -92）有关规定与设计要求进行。二是通过对下列标准的基本判断来形成结束注浆的客观标准，此种标准是否能够得到有效的执行决定了注浆效果的优劣。注浆孔口压力维持在0.2Mpa左右或者逐渐上升到0.4Mpa，吸浆量不大于40L/min，维持30min；冒浆点己出注浆范围外3-5m时；注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5Mpa；单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。三是在注浆提管、回填的过程中应该注意如下几个方面：一是注浆完成后应立即拔管，若拔管不及时，浆液会把注浆管凝固住而造成拔管困难。拔出管后留下的孔洞，及时用水泥砂浆封孔。
第四，通过注浆效果检测确定后续施工的有效性。利用下列四种模式对注浆效果进行检测，当且仅当检测效果为优秀或者合规之上时才能够对下述的其他操作进行施工，通过此种模式来避免由于注浆质量而产生的可能后续的不遵从行为。一是采用瞬态面波法进行探测，根据注浆前后瞬态面波VR特征的变化对比，确定注浆效果较好确实起到回固地基的效果；二是根据注浆前后钻孔试验的单位长度吸水量对比，检查注浆效果。在钻孔注浆后，单位长度吸水量小于注浆前吸水量4%左右；三是钻孔检查，检查孔数为注浆孔数量5%计，取芯后发现浆液充填密实；四是注浆观察。部分注浆孔在注浆后，冒浆点出现在路基范围之外3～5m，可视该段路基范围岩深通道堵塞完毕。
第五，加强对钻机的管理。主要包括两个方面：一是钻头直径选取：钻头直径大小直接影响成孔孔径，选用适当的钻头直径，避免成孔直径超过设计桩径，是控制冲击钻孔扩孔的一个重要因素。根据设计桩径和地质情况选取适宜的钻头直径，钻头直径还应不断根据实际钻孔施工中扩孔情况，对钻头直径进行调整。二是钻机机位安置平稳：钻机机座必须安置在平整坚实的地面上，不得产生不均匀沉陷。如果钻机在冲孔施工中机座发生倾斜沉陷，必然导致钻孔倾斜，在校正钻孔倾斜度时，会增加扩孔，从而增加混凝土的实际浇筑量，因此在钻孔过程中必须不断调整钻机位置。
四、总结
本文对临河道岩溶地质特征及其施工要求进行了系统总结；并就其具体的施工环节与关键技术进行了分析；与此同时就其中可能存在的问题与关键点提出了三方面的质量保障策略。希望通过本文的研究为后续的相关施工提供必要保障。
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论文作者:杨颖
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：桩基论文; 岩溶论文; 注浆论文; 钻孔论文; 冲孔论文; 地质论文; 基岩论文; 《基层建设》2017年第16期论文;