国道主干线宁波绕滩段桥梁钻孔灌注桩孤石处理方案

国道主干线宁波绕滩段桥梁钻孔灌注桩孤石处理方案

1孤石基岩和孤石的区别宁波属于第四系沿海沉积平原。表层为砂质粘土、耕作土壤和亚粘土。除表面分布厚度为0.5.20cm外，高压缩性粘土和亚粘土（通常称为硬壳层）也分布在不同高度（7.40m）的流塑带软土中。岩石层主要为上侏罗统上侏罗统陆相火山岩系，其次为白牙火山沉积层。项目地质条件较差。软土是主要不良地质问题,其特点是软土厚度大、埋藏深、分布广泛,所以很多地方无法采用浅基础,钻孔灌注桩的应用较为普遍。在实际施工时会偶尔遇到大小各异、厚度不一的孤石,由于数量较少,辨别区分出孤石和基岩是首要工作,然后才能给出处理方案(钻穿孤石或嵌入基岩)。本文参考国道主干线宁波绕城公路西段(骆驼至姜山)桥梁钻孔灌注桩孤石的处理经验,阐明桥梁钻孔灌注桩施工时对疑似孤石的判别方法和软土地区孤石的处理办法。2孤石入岩的特征对于判别钻孔过程中所遇岩石是孤石还是基岩,最简单也是最方便的方法是进行地质钻探,在所遇孤石附近重新钻探至原探孔孔底标高附近,与原钻探资料比较,很容易就知道所遇岩石是否是孤石。但很多时候施工单位和业主单位不愿意重新钻探,这时就需要根据钻孔资料分析判别,首先应分析该钻孔本身的钻孔资料,如有孤石埋藏时,一般会未见残积土或穿过很薄的残积土就遇到较新鲜(中、微风化)的岩石。一般来说,风化首先要经过分解阶段,使岩石矿物颗粒的比表面积逐渐增大,加强了与水、氧及二氧化碳的接触,促使了分解作用,这个过程是由表及里渐次减弱的,所以岩面应呈强风化到中风化到微风化到新鲜过渡规律。因此,穿过很薄的残积土层甚至未见到残积土层就遇到很新鲜(中、微风化)的基岩,这种情况不符合风化逐渐过渡的规律,属异常现象,应进一步查明孤石的可能性。然后应对比附近钻孔的入岩标高,如果相邻的钻孔的入岩标高差异悬殊,明显不在同一平面或同一坡面内,对个别特别浅的孔应提出怀疑,这也是异常现象应进一步探明。根据经验,孤石一般出现在以下两种地形特征处,一处是原有和现有河道附近,另一处是较陡的岩面附近。当怀疑遇到孤石时应调查钻孔处是否是某一河流的故道或者现有河流附近,还应查看附近地形,看看附近是否有形成较陡岩面可能,比如小山包之类的。经过以上的分析对比后基本就能判断出所遇到的是孤石还是基岩。3打破法工艺在特殊地对深层孤石地的应用现阶段国内钻孔灌注桩施工时遇到孤石时常用的钻进方法有:开挖法、钻孔爆破法、冲击钻进法、冲抓钻进法、回旋钻进法。开挖法造价低、工艺简单,应用相当广泛,浅层孤石可采用人工开挖或者机械开挖处理,能有效地清除孤石障碍。宁波地区浅层孤石主要是位于硬壳层中的地表孤石,一般清场时肉眼可见。硬壳层下部的淤泥一般为流塑性,无法支撑较大石块的重量,因此该地区出现的一般是位于硬壳层上的地表孤石和硬塑性淤泥层中及其下深层孤石。开挖法的技术关键在于确保操作者和操作机械的安全,因而对付深层孤石时不可采用。钻孔爆破法具有施工周期短、成本低、适应范围广、方便灵活等特点,在针对孤石处理时具有较大的优越性。但由于宁波地区土质具有显著的结构性,一旦受到扰动,其絮状结构便被破坏,土的强度明显下降,土体灵敏度在4～8之间。同时地基土的流变性是显著的,其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的20%～60%,因此钻孔爆破法不能用于宁波这种软土地区。冲击钻进法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头,在一定的高度内使钻头提升,然后突然使钻头自由降落,利用冲击动能破碎岩层,再用泥浆正循环将钻渣岩屑排出。在软土地区这种不能采用爆破法的情况下,冲击钻进法为处理孤石地基首选,需要注意的是,软土地区使用冲击钻进法处理孤石时泥浆循环应采用正循环而非反循环,因为反循环对泥浆护壁的破坏度较大,容易引起坍孔。冲抓钻进法是先用冲击锤将岩石破碎后再抓出,因而效率低,同时因为钻孔上部存在很厚的淤泥层,上部孔壁较为松散,在抓出时会与孔壁发生碰撞扰动,易发生坍孔事故,所以冲抓钻进法不能在像宁波地区这种软土地基较厚的地区使用。回旋钻进法是采用转盘式或动力头式回旋钻机,配用普通硬质合金钻头、滚刀钻头、组合牙轮钻头。实践证明,在宁波这种岩性较软的地区可以使用回旋钻钻进,但钻进时钻头有较大跳动,钻具寿命不长,钻进效率不高,应定期提出钻头检查,进行必要的补焊修复。4冲击钻施工后发现的孤石实例1:某合同段在施工某特大桥引桥桥墩时发现其23号墩的2号桩提前10m左右未见残积土就进入微风化凝灰岩,而其时22、23、24号墩的1号桩均已施工完毕,并且钻孔时未见异常地质,结合该桥墩桩基位于江边的事实,判断此时遇见的为孤石。在组织实施保孔及调进冲击钻的过程中,组织人员就近调入另一台回旋钻钻机对23号墩的7号桩钻进施工,也未发现异常地质,进一步增大了2号桩遇见孤石的可能性。在更换冲击钻进行施工后,很快就穿透了厚度为3.7m孤石,事实证明先前的判断完全正确。实例2:另一合同段在施工一跨线桥时发现17号墩1号桩入岩时岩面比18号墩1号桩提前8m且残积土很薄,而桥梁跨径为20m,判断此钻孔属异常地质。此时,大桩号侧已经施工完成了19号墩～27号墩的1号桩和30号墩～50号台的所有桩基,均已钻至设计标高且均未到达基岩岩面;小桩号侧仅施工了4号墩、8号墩、10号墩和13号墩的1号桩,均为嵌岩桩,但综合考虑其岩面在17号墩位置明显低于钻孔所遇岩面。根据已有的钻孔记录资料,初步判定17号墩1号桩遇到孤石。该合同段施工单位选择利用回旋钻钻进,同时对17号墩6号桩钻进以增加同排钻孔资料,结果6号桩钻孔除残积土有所增厚外,岩面几乎未变化。后又对4号桩钻进,再次确认,结果显示基岩岩面标高同1、6号桩基本在同一平面上。此时,1号墩已钻入基岩4.2m,钻进速度越来越慢,钻头返修率越来越高,经慎重考虑后,认为此处所遇岩石为基岩,决定终孔灌注。施工完成后对17号墩1～6号桩基全部进行了“低应变动测”检查,其结果表明基桩完整良好,无破损,承载能力满足设计要求,说明当时判断是正确的,该处遇到的并非孤石。5灌注桩的承载能力钻孔灌注桩施工时,实际钻孔地质与设计文件提供的探孔地质资料有时会有不相符的情况,对桩基入岩提前量较多的钻孔应提出怀疑,可以根据邻近钻孔的地质判断该钻孔是否