基于巖溶地質斜拉橋索塔鉆孔灌注樁技術應用探究

盧思攀

摘要：巖溶地質環(huán)境下，地下會出現溶洞，從而不利于各種建筑的施工，還會導致建筑施工質量出現問題。在很多容易存在巖溶地質條件的地方，橋梁屬于必不可少的設施，于是巖溶地質環(huán)境就會導致橋梁樁基不穩(wěn)固、施工較復雜等缺陷。為了增強橋梁樁基的穩(wěn)固性，文章將斜拉橋索塔鉆孔灌注樁技術應用到巖溶地質環(huán)境下的橋梁中進行分析。將長江大橋作為研究對象，首先對大橋的工程概況進行簡介，然后搭建平臺，使得鉆孔灌注樁能夠順利在該平臺上進行施工。最后具體分析鉆孔灌注樁技術在長江大橋中應用，在使用該技術進行施工時，首先選擇旋挖鉆和沖擊鉆這種組合方式進行鉆孔，然后選擇好合適的泥漿，這都屬于鉆孔灌注樁施工的準備階段;然后再就是施工階段，在施工過程中，涉及到4個不同的施工技術，分別為地基處理、護筒沉放、鉆孔成孔和混凝土澆筑。基于巖溶地質條件下，對橋梁使用鉆孔灌注樁技術能夠提高樁基的穩(wěn)固性和安全性。

關鍵詞：巖溶地質;鉆孔灌注樁;應用

中圖分類號：U443.15⁺4;u445.55⁺1 文獻標識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0187—05

巖溶地質表示的是可溶性巖石因為巖溶的作用導致其在地下形成空間，所以在這種地質環(huán)境下建設橋梁將會增加其地基施工難度。而且?guī)r溶地質環(huán)境在我國的分布比較廣泛，尤其是貴州、湖南、云南和廣西等地能夠常常出現溶洞。面對這種特殊地質環(huán)境，又不可避免的需要建設橋梁，所以相關的研究者對這種地質環(huán)境進行分析，然后使用各種不同的工藝技術增強橋梁樁基的穩(wěn)固性。夏林就這種巖溶地質環(huán)境，提出了防滲灌漿、擴孔鉆頭等解決方式。還有其他人提出了鉆孔成樁技術要點、控制泥漿比重、設置長護筒等措施用來解決橋梁樁基施工問題。這些施工技術都有利于增加橋梁的樁基穩(wěn)固性，并且也在不斷探索巖溶地質鉆孔成樁技術，使得該技術變得更加強大。但是在施工過程中還需要搭建施工平臺，該操作也非常重要，涉及到該內容的文獻比較少。然后為了增加巖溶地質環(huán)境下橋梁樁基的質量，文章對斜拉橋索塔鉆孔灌注樁技術的應用進行分析。

1工程概況

以某一座過江大橋作為研究對象，該位置屬于巖溶地質環(huán)境，增加了橋梁樁基的施工難度。該長江大橋長2000多米，橋的兩端，也就是在兩岸處設置了立交橋，如圖1所示。長江大橋的主跨使用658m的雙塔雙索面混合梁斜拉橋，承臺是一種圓形結構，其直徑和高分別為36m和8m，長江的東側的23#索塔總高度為181.68m，西側22#索塔總高度為181m，兩者總高度相差較小。最后，長江大橋中使用的樁長為30m到60m的鉆孔灌注樁，其直徑為3m，一共使用了24根灌注樁。

根據有關水文地質報告顯示，該大橋西側溶洞可見率為75%，在水平放方向顯現出無規(guī)律的變化規(guī)律，而垂直方向則為串珠式的分布方式。溶洞的中的主要物質有黏性土、分化巖石、水、沙石等，其填充狀態(tài)比較稠密。

2搭建平臺

由于大橋的河西索塔處于水陸交界處，為了有利于施工開展，設計了直徑為40m的鎖口鋼管樁圍堰，如圖2所示。圍堰的底標高和頂標高分別為+10m和+36m。為了增加圍堰的強度，在其內部設置了3根支撐。圍堰設置完成之后，對其進行驗算，該結構符合規(guī)范要求。

在打樁過程中，需要區(qū)分水上打樁和陸地打樁，位置不同，所需要使用的機械和方式就會存在區(qū)別。如在陸地上進行打樁時，使用120t履帶吊配合振動錘沿圓弧對向打設;在水上進行打樁時只需要使用100t履帶吊，并且使用的是單向打設。另外，為了保證打樁完成時的閉合質量，在合攏樁的地方設置兩排高壓旋噴樁。通過使用高壓水槍對鋼管樁鎖口進行清理，然后使用砂漿進行止水，砂漿需要滿足高流動低強度的要求。再安裝圍檁然后抽水回填施工。即完成了施工平臺鎖口鋼管樁圍堰搭設，于是就可以進行灌注樁施工。

3施工順序

由于施工平臺的面積有限，大橋西側索塔基礎需要使用到24根鉆孔灌注樁，另外還會存在很多的設備需要占用平臺面積，所以需要設置合理的施工順序，不然在有限的平臺上難以完成施工，或者會增加施工的時間。通過在實際的施工過程中發(fā)現，影響樁基礎施工效率的因素比較多，所以為了提高施工效率，需要做到以下5點：

1）在對樁基進行施工時，每個相鄰樁基的凈距離最好在5m以上。

2）在確定預估成樁時間時需要根據土層參數和溶洞分布情況進行分析。

3）在施工過程中需要將樁基排架作業(yè)空間預留出來。

4）對泥漿池的布置進行優(yōu)化設計。

5）還需要做好對某些施工材料的運輸通道規(guī)劃問題。

上述這幾點因素都會影響到樁基施工效率，所以做好這幾點有助于提高施工效率;然后通過考慮不同因素之后，在圍堰內同時安排四臺鉆機進行工作，其施工順序如圖3所示。

4基于巖溶地質斜拉橋索塔鉆孔灌注樁技術的應用

4.1設備選型

斜拉橋索塔鉆孔灌注樁使用旋挖鉆和沖擊鉆機成孔，雖然大橋所處的地質環(huán)境較為惡劣，屬于巖溶地質，這種復雜的巖溶地質雖然不利于施工，但是沖擊鉆機的結構比較簡單，能夠在這種復雜的地質環(huán)境中進行使用，并且通過實驗證明，沖擊鉆機和旋挖鉆能夠發(fā)揮較好的效果，當然能夠實現較好的使用效果需要使用經驗豐富的操作工人，在施工過程中，能夠根據地質環(huán)境的變化而對鉆孔工藝進行改變。另外，在施工過程中需要避免發(fā)生掉錘、卡錘、埋錘和偏錘等現象，尤其在空洞坡頂處施工時要尤為重視和謹慎。

4.2泥漿的制備

在灌注樁技術的應用過程中，需要使用到泥漿，泥漿的制備是直接通過使用沖錘反復沖擊，實現造漿的作用，然后相鄰的鋼護筒之間為了實現泥漿的循環(huán)，使用連通管進行連接，于是就可以形成一種泥漿循環(huán)系統，圖4即為泥漿的循環(huán)圖。另外，對泥漿進行制備時，由于地質情況不同，需要調配處性能指標不一樣的泥漿，由于大橋屬于巖溶地質，所以屬于一種易塌地層，于是其泥漿指標如表1所示。

4.3地基處理

對地基進行處理時，使用的工具為旋挖鉆和沖擊鉆，首先使用旋挖鉆進行施工，當其挖到黏土層2m之后再改用沖擊鉆進行施工，直至挖到設計標高為止。使用這種組合方式進行鉆孔能夠降低對圍堰結構的沖擊，另外，研究發(fā)現，使用這兩種鉆機進行工作，能夠提高施工效率，有助于縮短工期。使用的兩種鉆機質量較大，需要提高地基承載力，然后使用水泥攪拌樁進行加固，并且將該樁的直徑設置為0.5m，需要將樁插入到原泥面中至少0.5m，圖5即為圍堰內水泥攪拌樁加固平面布置圖。

4.4護簡沉放

選擇外護筒的直徑為3.4m，然后通過使用振動錘將其打到原泥面1m處，外護筒的沉放如圖6所示;然后選擇外護筒的直徑為3.2m，在內護筒下放之前，需要使用旋挖鉆進行鉆孔，鉆孔深度為黏土層2m，再使用泥漿進行護臂，最后通過使用起重船對內護筒進行下放，其操作如圖7所示。

4.5鉆孔成孔

在施工過程中，如果發(fā)現沖擊鉆鋼絲繩有非常明顯的搖擺現象，則可是說明此時鉆孔遇到垂直半面巖或者是斜面巖，需要及時的回填片石和黃土，然后還需要使得填人的物體變得更加緊密，使用鉆頭進行反復打密，直至全部鉆進基巖層。然后此時還需要繼續(xù)鉆進，直到溶洞頂板以上2m處為止。然后再將旋挖鉆改用為沖擊鉆機進行工作，而且此時需要注意的是需要輕輕的、慢慢的進行錘擊，因為需要嚴格控制好進尺和沖程，如果錘擊力度過大，就是使得沖程超過對頂范圍。一般情況下，沖程在50em左右比較適宜，能夠較好的實現孔壁圓滑堅固的效果。

在鉆孔過程中可能還會出現嚴重漏漿現象，此時需要即刻使用黃土和片石作為填料對溶洞空隙進行填充，然后還需要將泥漿灌人其中，直至泥漿不會再發(fā)生泄漏位置，即泥漿不會發(fā)生下降現象，然后再繼續(xù)短沖程擠密鉆進。另外，該地區(qū)的溶洞呈現出串珠式的生長，所以需要對上述的步驟進行不斷重復，當達到了設計標高之后即可停止操作。面對串珠式溶洞，傳統的處理方式就是在鉆井過程中下放多層不同直徑的鋼護筒，這種做法的主要目的在于防止塌孔出現。但是本文為了預防粉砂層漏漿塌孔，使用單層護筒下放當黏土層2m處。一般情況下，如果能夠及時的補漿，再加上溶洞孔壁擠密性好，發(fā)生塌孔的概率比較小。所以使用本文的單層護筒下放方式能夠降低施工措施費，而且還能夠保證安全性。

4.6混凝土澆筑

鉆孔成孔完成之后，其中可能會出現錯誤地方，所以需要使用探籠進行檢孔操作。探籠的大小需要滿足其能夠上下順利通過為準。如果發(fā)現孔斜比較嚴重，則需要重新進行鉆孔。泥沙分離器作為清孔的方式，需要注意的是要確保含砂率不能大于2%，且將泥沙比重設置為1.15為宜。另外，沉渣的厚度也需要進行檢測，使用的方法為側錘法。經過檢測之后，發(fā)現符合要求，則可以安裝鋼筋籠，完成第二次的清孔工作。橋梁樁基水下面一部分進行混凝土澆筑時要符合首灌量的要求，于是在澆筑過程中使用不間斷的方式進行澆筑，其中使用的料斗為3m³，然后還需要對導管的埋深進行有效控制，既不能過淺也不能過深，一般情況下在2～6m之間較為合適，即基于巖溶地質環(huán)境下的鉆孔灌注樁施工技術完成。

5結語

大橋西側的索塔處于水陸交接處，并且該處正好屬于巖溶地質環(huán)境，所以就會影響到樁基的穩(wěn)定性。文章通過探討了圍堰的搭設方式，使用鉆孔灌注樁技術進行施工，其中使用了沖擊鉆和旋挖鉆相結合的鉆孔方式，可以提高鉆孔效率同時，還能夠提高圍堰的安全性;另外使用單層護筒下放到黏土層的方式，同樣提高的施工效率，而且還可以降低施工成本。所以巖溶地質環(huán)境下，通過使用鉆孔灌注樁能夠有效提高橋梁樁基的安全性、經濟性和高效性。希望文章的研究有助于類似工程進行參考。