卡斯特地貌岩溶地下钻孔桩施工

1、 卡斯特地貌桥梁桩基冲击钻孔四川铁科监理有限公司 罗 毅关键词： 卡斯特地貌 岩溶 桥梁桩基 冲击钻孔 在卡斯特地貌建设桥梁时，桩基在钻进的过程中，遇上地下岩溶发育的地质情况。 笔者在卡斯特地貌区，桥梁地下桩基础的施工监理过程中，多次遭遇到岩溶的情况。其中比较典型的一座大桥，桥位处于地质断裂带上面，全桥9墩2台，全部位于岩溶发育区域内；钻探揭露岩石底层的溶洞群最多的达到九个层次，呈现重叠状的分布，竖向间距在2-3m,3-5m,5-8m不等，大小形状不一，发育表现的形态不一，岩溶内有的有软塑状的充填物，有的是空腔，有的是半填状态，还有的有积水出现。 两个桥台位的桩基础较浅，采取钢筋砼护壁人工挖孔

2、作业；其余的均采取冲击钻孔的作业方式。其中有一个墩的桩基础深达71.5米（桩径125cm），嵌入完整的基岩深度不小于2m。在冲击钻孔的钻进的过程中，多次遇到钻头卡钻、钻头偏钻、护壁坍塌及泥浆漏失的情况。一 下面就重锤冲击钻孔的过程中间遇到的情况进行分析A） 钻头卡钻冲击钻头被发育的不规则的岩溶卡住，钻锤提不出来的情况。冲击钻头的下方正好是岩溶发育区域。有的发育区域较深、较宽、较广，上面一层被击穿后，下面出现几米乃至于十几米的溶洞或是溶腔。有的溶腔或溶洞还与外面的相通，出现涌水、突泥、流沙或是空腔现象。最难处理的就是蜂窝状或是水平层理状的多层次的溶腔或溶槽。卡钻的处理方式： 1）常规的处理方法，

3、就是利用其它的起重机械来往上面提拽钻头处理；2）非常规的处理方式，就是采取爆破的方式来松动钻锤，然后提出钻锤。在钻锤的两个或是四个方向安装火工品来爆破，不同步起爆，炸碎岩石，松到钻锤。 爆破方式的缺点：一是冲击波极易对冲击钻锤造成伤害，炸裂铸造件；二是爆破的震动波扰动岩壁，造成岩石或是护壁坍塌。3）人工处理的方式 ， 就是作业人员下到孔底去凿开钻锤四周的岩石。一般不采取这样的处理办法，存在严重的安全隐患。B) 钻头偏钻在钻进的过程中间，下面的岩石出现一边是空腔或是软弱的岩石，一边是硬岩石的情况。一是通过钻探的地质揭示图来分析孔位处的地质情况；二是在钻进的过程中，不断的通过观察钻绳的摆动幅度来判

4、断下面的岩石情况。三是通过取岩石的芯样来观察岩石的变化情况。C) 护壁坍塌 坍孔又分四种情况： 1、 孔内原状土石受到冲击荷载的扰动后，护壁出现失稳，造成坍孔，掩埋了钻锤。 2、 孔内的充填物（硬塑状或软塑状）失稳掩埋了钻锤。 3 、 回填的土石方失稳掩埋了钻锤。 4、漏浆后，护壁无泥浆支撑保护，出现坍孔。D) 泥浆漏失 在钻进的过程中，出现漏浆又分为三种情况： 1 、上半部位漏浆（孔口0-10m区段）：孔已经快成，在上面的部位出现漏浆。分析原因：冲击扰动岩层，上面的泥浆护壁出现松动坍孔或是溶腔或溶洞的小口被打开，刚开始浆面下降慢，后来浆面下降的快，出现漏浆。漏至孔口就停止了。 2、 中间漏浆

5、（10-30m区段）： 半成孔的中间出现漏浆，孔的下部积存上面的泥浆（一种情况是下部是空腔，一部分泥浆流入下部积满，多余的一部分流出空外；另外一种是在钻进的过程中间，孔的中间部位出现坍孔漏浆，泥浆全部流走）。 3、下部漏浆（30-65米区段）：岩层被击穿后，孔内的泥浆全部漏完。孔内冒出袅袅的雾汽，肉眼不可见孔底岩层情况。分析原因：击穿岩层后，未成孔的孔底的溶腔或溶槽与外部的岩溶腔洞相连相通或是串联在一起。探测手段：1）吊放数码相机到下面去录像，由于孔内雾气浓厚，看不清楚下面的情况；吊绳旋转，录像的效果不太清晰。 2）5kg重锤探测孔深及孔底的情况；3）测绳上面绑扎2-3m长的木条，探测孔底的周

6、边环境； 4）红外线测温仪探测孔内温度比空外高5-15。二 处理的方式 施工设计图上面给出的处理溶洞的方式是：抛填黏土碎石并掺加3的水泥。在施工过程中，刚开始的时候按照设计方案进行抛填黏土及碎石，抛填的数量很大，回填的次数多，效果不明显。其中第一根71.5m的桩基础，就是按照设计图上面的说明，单纯的回填黏土-水泥-片石，回填的方量竟然超过600M，回填的次数达到了14次。回填的时候，自卸汽车、装载机和挖机配合作业，回填3-5m后，重锤夯实挤压。每一次回填的时间都在5-6小时左右。 根据施工现场钻进过程中将会出现的情况，分以下几种情形来进行处理。 a) 做好钻孔观察记录，与设计图上面揭示的岩层相

7、对应，按照钻进的进度取岩芯的芯样，根据岩芯的芯样来判断岩石的变化情况。 b) 操作人员勤观察，及时的发现钻锤摆动的异常情况。 发现异常情况，及时的采取停钻提锤进行处理，防止卡钻、偏钻及坍孔埋锤的情况出现。遇上下面有软塑状的充填物时，击穿岩层后，立即停钻，采取回填片石进行挤压。挤压片石的同时也击碎薄岩层的边缘。c ) 及时的向现场管理人员和监理报告，专业的技术人员及监理到达现场分析原因，探明情况，进一步判断下面出现的岩层情况，采取有效的应对技术措施进行处置。1、）泥浆完全漏失的处理：回填C20或C25砼及片石。a 砼先倒入孔内，再用机械装运片石倒入孔中，重锤夯实片石，挤压砼进入溶洞或溶腔内，对四

8、面的溶洞或是溶腔进行强力的封堵。夯实后，测量回填的片石砼的高度，据此分析下面的回填效果。一般是采取1:1或1：2的砼-石比。 b 第二次回填6-8 M砼，再倒入片石，重复第一次的程序进行挤压夯实。一般采用1:2或是1:3的砼-石比。 第二次夯实后，一般就堵住了小于2m的小型的缺口，孔内的雾气基本上被隔绝了，可以依赖数码相机进行录像来分析下面的岩层情况了。如果下面的缺口还大，回填上升的高度慢，就第三次第四次的进行回填处理。最多的一次回填砼40M，回填片石约100M，回填黏土碎石约30M。 c 最后一步，在回填的片石的上面再回填一层3-5m厚的黏土和小石块，用重锤进行挤压夯实，静置12个小时后，再

9、开钻作业。 注意事项：回填砼中不要添加速凝剂，造成砼的速凝，影响了回填片石的挤压效果。砼的初凝时间在10小时左右，一定要等到砼初凝后，再开钻作业。2、)泥浆部分漏失的处理 a 下部留有泥浆的处理：先回填片石及黏土，挤压完泥浆后，再在片石上面回填砼及片石进行封堵； b 中间及上部漏浆的情况:回填至漏浆的部位，再在上面回填砼及片石黏土，层层夯实后进行堵塞。 漏浆较慢的情况下或是抛入水泥包击碎和黏土片石混合进行处理，让水泥泥浆扩散到小的缝隙里面去进行堵塞漏洞。3、）护壁坍塌的处理 根据钻孔记录来分析护壁坍塌的位置。一般是回填黏土-片石进行挤压处理。遇上多次回填的情况，就要考虑回填片石-砼进行挤压处理了。三 处理后的时间效果 第一根桩基础钻孔时间38天，回填14次，水下砼浇筑158M，超设计量约70M；第二根桩基础钻孔时间30