高速公路桩基岩溶发育区钻孔桩施工方法及技术要点浅析

２０１８．１２科学技术创新一１４５一　高速公路桩基岩溶发育区钻孔桩施工方法及技术要点浅析　杨森浩　（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原０３００２４）　摘要：社会极速发展，科技变革日新月异，给工程施工提出了新的要求：更绿色，更高效，更安全，同时更集合了高科技含量　的特性，高速公路因其高速、高效的独有性质，在国民经济发展中扮演着越来越重要的地位。近年来，高速公路的建设在我国正经　历着从所未有的发展与变革，同时，也面临着越来越重大的挑战。尤其是在幅员辽阔的我国，各种地形纷繁复杂，对高速公路的修　建提出了更高的要求。在我国南方地区的公路建设中，岩溶发育区的钻孔桩施工更是基础之基础，重点之重点，本文针对岩溶发　育区施工过程中的施工方法及技术要点进行浅析。　关键词：高速公路；钻孔桩；岩溶发育区；压浆法　中图分类号：Ｕ４１５．６　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９６—４３９０（２０１８）１２—０１４５—０２　在社会发展飞速的今天，广大人民群众对出行的要求越来　进的速度现场技术员提前通知相关人员准备机械和材料，岩层　越高，经济发展也对路网的要求越来越高，事实证明”要想富，　出现斜岩时容易导致钻头沿软或向岩面低的部位下滑造成斜　先修路”的思路是正确的，我国对基础设施投人的力度逐年加　孔。对钻孔操作的技术人员的要求很高，钻孔过程中每天要对　增，而南方地区喀斯特地质情况复杂，碳酸钙结构的石灰岩在　钻孔的倾斜度检查，及时调整方案。　施工过程中难度较大，直接影响到桩基施工的好与坏，进一步影　响到公路的主体工程质量。在以地质复杂，且以桥梁为主的工　程中，关系到整体工期和经济效益。因此，在公路建设过程中，　必须高度重视桩基岩溶发育区的钻孔桩施工。　钻孔灌注桩的工艺流程如图１所示。　２钻孔桩开挖前熟悉方案是必备前提　操作人员必须熟悉柱状图，对地质情况有详尽的熟悉，明确　溶洞所在的具体位置，根据该桩的施工方案准备处理溶洞的材　１钻孔是桩基施工中的重中之重　料，片石和黄土，可根据桩基溶洞的位置分段储存，如果是连续　溶洞桩基在钻孔过程中要注意溶洞的位置，溶洞顶标高，钻　墩位有溶洞可控制３—５个墩位储存在同一个位置，在溶洞处理　　孔过程中根据地质资料距离溶洞顶Ｏ．５ｍ—ｌｍ时要减小冲程，以　的前在２小时用装载机或汽车倒运在需处理的溶洞桩基附近。防卡钻或埋钻。冲程最大不能超过２ｍ，预计快到溶洞时根据钻　施工前，应结合现场踏勘的情况，认真对设计图纸　（转下页）　深入的研究。相变材料就是具有节能特点的材料，才节能设计　的主要问题是，对于体积变化较大的相变材料（体积变化　反复的相变影响材料的使用寿命，因此要求包封层具有　等方面都是考虑的重点，因此，对于相变材料的应用技术的研　＞１５％），究就显得极为必要。具体而言，主要具有以下几种常见技术类　足够的厚度和强度，且不影响相变材料的热导性能。我国的清　型。　华大学、天津工业大学、河北工业大学等机构对相变材料微胶　囊技术的基础研究较多。微胶囊的应用技术主要是将相变材料　４．１相变材料吸附封装技术　而相变材料吸附封装技术是就是相变材料应用技术中的一　如石蜡、脂肪酸等乳化后形成微胶囊材料，用于墙体材料的砂　腻子、水泥、石膏板、涂料等。　种。主要是将有机相变材料与无机三维网络结构材料，通过特　浆、殊混合工艺将相变材料嵌入到无机材料空间中，这类材料一般　５结论　具有较高的相变潜热和稳定性，而且价格较低使用方便。这种　随着时代的不断向前发展，人们的生活方式以及工作方式　网状或层状的无机纳米材料吸附相变材料形成的微小颗粒不　有了很大的改变，相应的思想意识方面也得到了一些提高，尤　但可以复合人石膏板、墙板、内外墙涂料、地板、沙浆、水泥等建　其节能意识愈加的深人人心，这是时代发展的要求，也是我国　只有具备节能意识，能够真正做到节能，才能　筑材料，而且可作为填料与高分子材料混和，成为具有可热塑　经济发展的需要，形加工的材料，随意加工成各种板材或异型材。同济大学的张　真正的起到节能减排的作用，更好的促进我国经济的发展，同　东等人目前主要研究以多孑Ｌ或网状无机材料作为相变材料的　时也有助于进一步的保护环境。而近年来，在我国的建筑施工　存储基质，使得相变材料易于工业化生产应用，而且价格低廉。　过程中，节能意识也有所加强，而且越来越多的节能材料被人　另外，无机石墨粉体具有丰富的微孔结构，将有机物相变材料　们进行研究和应用，相变建筑节能材料就是其中的一种，通过　如今还在不断地　与石墨在高于其相变温度条件下进行共混吸附，有机物相变材　使用这种材料，能够发挥其良好的节能作用，未来相变建筑节能材料的应用前景也必将广　料被吸附到膨胀石墨的微孑Ｌ结构中，能有效地解决有机物相变　进行研究与应用，材料　阔。　参考文献　４．２相变材料微胶囊封装技术　１】齐玮强．相变建筑材料在建筑节能领域的应用研究［Ｊ］．福建建　由于相变材料的性能很不稳定，微胶囊技术可以很好地解　［决相变材料的稳定性，因此微胶囊技术成为相变材料应用研究　材。２０１６（２）：３７—３９．　的重点。该技术主要是将相变材料制成一种球形小颗粒，然后　【２】郭智伟．才目变材料发展在建筑节能工程中的应用［Ｊ］．价值工程，　再表面封装一层性能稳定的外壳，即得到相变材料微胶囊，胶　２０１６，３５（３）：１５１－１５２．　３１王东旭，孟多，万强强．建筑节能用相变材料的研究现状及展望　囊的直径一般在１—１０００　ｍ之间，高分子是最为常见的外壳　【Ｊ］．渤海大学学报（自然科学版），２０１６，３７（１）：７５—８０．　材料。该项技术工艺相对简单成熟，易于大规模生产。目前存在　［－１４６－科学技术创新２０１８．１２　及易塌孔的软弱地层。在较大溶洞内无填充或有流塑充填物及　测定孔位　Ｉ　制作栌筒加工钻头ｔ－４　挖埋护筒　ｌ　上　流塑土层、漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，也　可采取钢护筒跟进法施工。现场技术主管要做到①确定或有可　能要用到钢护筒时，首先对桩顶护筒要加大；内护筒内径和级数　确定；内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加０．２ｍ，最小一　级内护筒直径大于桩径０．２ｍ．为保证内护筒的刚度，防止受压变　形，钢护筒采用１０ｍｍ钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分　级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护　筒。②内护筒长度的确定，护筒长度根据地质超前钻确定的地　质情况，确定护筒下放位置的高度，应高出要防护的土层２－３ｍ　左右，如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。　４施工中常见紧急问题预防及处理　在开挖过程中，可能发生的紧急情况如下：　４．１塌孔：当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧　卜＿叫　钻机就位　ｎ　泥浆制备、溶洞处理备料　钻进　上　Ｈ排演掼泥浆、注清水、测比童　中间检查终孔　●　卜　测孔深、淝Ｉ置　Ｅ重、浠向处理　测孔深、孔径、孔斜度　测孔深、孔径　清　Ｌ｝　注清水、换泥浆、测比重　Ｉ　钢筋笼制作　卜ｌ　安放钢筋笼　安放导管　二次清孔｝·　—－Ｉ　检查泥浆比重及沉瀛厚度　制作砼试件　０　灌注砼　凿桩头　下降，透水层失稳，形成塌孔。开钻前塌孔是没有可预见性，只有　在钻孑Ｌ过程根据异常情况判断并处理。当塌孔范围较广，处理　速度跟不上时，现场的技术人员应根据现场情况在保证人员安　全的情况下尽快通知机长提钻。其次根据多年的施工经验能准　确的判断出该地质情况会塌孔时，提前下钢护简。当成孔深度　不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再埋钢护筒，重新钻　孔；当成孔深度较大时，可采用小钻头冲钻，并加水进行排渣直到　图１钻孑Ｌ灌注桩工艺流程图　　进行审核，一旦发现设计图纸出现问题，要及时向建设单位、监　埋钻的位置。然后将钻头提起。理及设计单位上报会审，以期及时修改。钢护筒集中在钢筋加　４．２卡钻：卡钻的原因有多种，第一，冲击钻刃脚磨钝、孔径　应经常对冲击钻进行补刃；第二，孔不圆，形成梅　工厂或另行指定位置统一加工，根据制定的方案需要钢护筒时　变小造成卡钻，最好用五刃和四刃钻头打圆孔；第三，卡在溶洞内，上下提　提前用吊车吊装，汽车倒运在施工现场。（护筒每节长度一般控　花孔，制在８－１０ｍ）。准备机械，根据地质资料以及施工方案准备机械，　动无效时，用小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤　装载机应保证在２Ｋｍ内有一台，挖机按８００ｍ一台进行配备。　走，提出钻头。发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉　断钢丝绳，掉钻头。　３钻孔桩施工过程岩溶发育区技术处理方法要点　３．１压浆法　４－３漏浆：在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶　泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆。一旦出现　适用于处理桩基底面下部的加固和６ｍ以上的溶洞，为缓　洞相通，要及时回填片石、粘土冲击造浆，并马上补水，防止水头高　解溶洞击穿时水头压力较大的变化，主要通过采用压浆将洞内　漏浆，砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、　度继续下降。再进行观察是否需要灌注低标号砼进行处理。意　地质资料显示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑　塌孔等现象。为节约成本，可掺人一些黄土，注浆按从中心向四　外跑浆：　周；先上层后下层的顺序进行。由试验室对水泥浆的比例按规范　浆，可能是小溶洞与大溶洞相连。４．４埋钻：埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将　进行调整。　３．２填充粘土和片石法　钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孑Ｌ　粘土和片石填充适用于高度６ｍ以下全填充、半填充和无　中。针对这种情况，应该采用小钻头进行冲击，并加水造浆，不断　填充的溶洞处理，当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部　的排渣直到钻头位置，在找专业的人员下到钻头处进行钢丝绳　或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土回填，　的链接将钻头提起。在施工现场发现与勘查不相符的地质情况　回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直　时，首先应当保证施工人员的职业健康及工作环境安全，遇到紧　及时向上级领导汇报采取应急措施，同时做好　至回填至溶洞顶部Ｉ～２ｍ．溶洞回填完成后，然后采用钻头冲　急情况当不慌乱，击，使片石和粘土挤人溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护　记录，与监理单位、建设单位、设计单位沟通交流，变更设计施工　壁出现漏浆时，应再次回填，并冲击，超过三次还未见效应考虑　图纸，最大限度的保证施工安全及施工进度。　加入部分水泥。　结束语　针对我国岩溶发育区的钻孑Ｌ桩施工中遇到的种种问题及应　３．３灌低标号混凝土法　填筑低标号砼法适用于地下暗河或进入岩层时出现斜岩，　当采取的技术处理对策，可以很大程度的保证施工过程中的安　采用填粘土和片石的方法难以成孔，这时用灌低标号混凝土的　全问题，保证在桩基施工过程中各节点的顺利实现。随着社会　方法处理，当击穿地下暗河时，为节约混凝土灌注量，可先填粘　的不断进步，要进一步加大科技创新，在施工过程中继续实行　土块和片石，反复冲挤，再灌低标号混凝土将其堵住，待混凝土　文明施工、标准化施工，在施工过程中加强各个环节的掌控，不　达到一定强度后再继续钻孔。　断提高企业的技术水平和施工能力。　作者简介：杨森￣（１９８９，４，２１一），男，籍贯：山西省忻州市，学历：　钢护筒跟进的主要目的是为了防止塌孔，适用于流塑土层　大学本科，研究方向：桥梁。　３．４钢护筒跟进法