维普资讯 http://www.cqvip.com Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎ￣Ｈｅｒａｌｄ 科教平台 岩溶区钻孔桩施工技术及其对承载能力的影响 罗威庆 （湖南军信公路桥梁建设有限 湖南长沙４１ ０００７） 摘要：施工实践表明，对钻孔灌注桩施工最不利的是岩溶发育完善的溶洞地层。本文根据岩溶区地基的特点进行分析，通过施工 实践总结了岩溶区钻孔桩的施工程序、方法和施工应注意的要点，最后深入探讨了钻孔桩施工技术对承载能力的影响。 关键词：公路桥梁 岩溶区 施工程序 承载能力 中图分类号：Ｔｕ７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—０５３４（２００７）０７（ｃ）０２３５—０２ １岩溶区地基的特点及其施工难点分析 岩溶又称喀斯特，它为石灰岩、白云 岩、石膏、岩盐等可溶性岩层因常年受水流侵 蚀作用，逐渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞。 岩溶地区一般地下水较贫乏，地层富水性差， 含少量第四系上层滞水和孔隙水、基层裂隙 水及岩溶水。孔隙水主要赋存砾石层，裂隙水 及岩溶水赋存于基岩裂隙及溶洞中。 施工实践表明，对钻孔灌注桩施工最不利 的是岩溶发育完善的溶洞地层。由于溶洞内 普遍分布有钟乳石、石笋、石芽等岩溶状态， 并且大部分溶洞内都有地下水或泥砂等充填 物，使得钻孔桩的柱状剖面地质构成软硬不 均，甚至出现局部断层。溶洞的存在对钻孔桩 的施钻成孔和后续的混凝土水下灌注施工造 成很大的困难，技术难度复杂。岩溶地层钻 孔桩施工的难点在于岩溶地貌特征破坏了工 程地质条件的连续性。岩溶地区基桩的持力 层顶板厚度和嵌岩深度问题，也是桩基设计 时考虑的重要方面。笔者通过一定的工程实 践，总结摸索出一套较为系统的施工方法，供 在类似的工程实践中参考。 ２岩溶区钻孔桩的施工程序和方法 １．１冲孔措施 （１）开孔 开孔时冲击钻采用较小的冲程，以防止 孔位偏离或冲坏护筒。当孔位基本定型后，适 当加大冲程。孔内始终保持一定水位以防止 突然漏浆造成塌孔；并使水位低于护筒顶０． ３ｍ。 （２）溶洞顶板的钻进 １）溶洞顶板的判定和穿越 钻进时若发现钻进速度降低，主绳摆动 加大，并有偏离设计桩中心的趋势，说明钻头 已接触溶洞顶板，应采取破除溶洞顶板的技 术措施：冲击钻机在接近溶洞顶板时应用０． ８～１．２ｍ低冲程将顶板击穿，若溶洞较小可用 片石、粘土将其充填后反复冲击，直至整个顶 板破除，穿越溶洞顶板时必须十分谨慎，否则 易发生卡钻、掉钻现象。 ２）穿越过程中的漏浆及探头石问题 当钻至溶洞顶以上０．３～０．５ｍ时若发生 漏浆甚至偏孔问题，则应减少冲程至０．５～０． ８ｍ，加大泥浆比重，抛填片石、粘土包堵漏， 并循环超填ｌ。Ｏｍ片石处理偏孔、探头石，直 到钻头处于平稳、无弹跳的状态。 （３）溶洞内钻进 当钻孔速度明显加快，无偏孔现象，表明 己进入溶洞。这时应根据溶洞内的填充物，调 整冲程和泥浆比重。由于本工程溶洞内多为 粘土（或含砂、砾石）全填充，冲程控制在１．０～ １．５ｍ，泥浆比重为１．３～１．４，以便将片一石 挤入孔壁，形成约０．３ｍ厚的临时孔壁。在溶 洞内升降钻头要慢，不得过于快猛，以免扰动 或触及片石形成的临时护壁。 １．２清孔 孔底沉渣厚度直接影响灌注桩的承载力 发挥，特别是嵌岩桩（端承桩）。不同的清孔方 法对清孔质量有不同的影响。本工程采用空 压机清孔效果较好。 １．３水下灌注混凝土 （１）灌注初存量 灌注前应储备足够的硅储存量，第一批 硅灌注时，使导管有足够的埋深，保证硅的质 量 （２）提升导管 当导管在混凝土中的埋深接近容许最大 埋深以致管内混凝土不宜利用其自重顺利流 出时，应及时提升导管。提升后的导管埋深 以不小于ｌ、５１ＴＩ为宜。增加导管埋深有利于 提高混凝土质量，但若埋入过深将发生堵 管、埋管等事故，因此要对埋深有所。 试验桩灌注前导管离沉渣面０、３ｍ，灌注后 的最大埋深为６ ｍ，提升导管后的埋深都在 ３．０ｍ以上，有利于提高硅灌注质量。 １．４施工工艺控制 终孔后要及时灌注硅，保证混凝土质量 及连续灌注能力。避免混凝土堵管、导管进 水、硅离析、硅内夹泥及断桩等事故的发 生。为此，应做好灌注前的准备及灌注过程 中各工序的配合，不宜间隔时间过长。 １．５施工监测 为了分析本工程试桩施工工艺的合理性 及可行性，并为后续的试验研究准备资料，由 试验人员现场观测记录施工进程，内容包括 钻机的冲程、泥浆比重、溶洞或事故的处理、 清孔、下放钢筋笼和混凝土灌注等情况。 ３岩溶区钻孔桩施工应注意的要点 在进行钻孔桩施工时应注意哪些问题呢？ 根据笔者多年实践和不断探索，归纳出如下 施工要点 ３．１基点复测和材料的选购 （１）对设计图纸和施工现场进行基准点复 测，保证基础数据准确无误。在进行第一次测 量放点后，往往会因地质或人为因素导致基 准点位移或失准，开工前应再次进行复测校 核。 等等，无一不是道德法律化的表现。第二，使 某些道德升格为习惯法。法可分为国家法和民 间法。国家法，即典型意义上的法，指一国立法 机关通过一定的程序制定的，并由国家的强制 力保障实施的法。民间法指民众在生产、生活 过程中自行创制和遵守的，在特定地域、社会 关系网络内发挥作用的地方性规范。民间法一 般不见诸文字，而且是零散的。在一定意义上 讲，民间法是一定地区道德的泛化、规范化，是 定的道德加强了其强制力并更经常地得到遵 守的产物。至少，民间法与道德传统、社区习俗 有更强的依附力、亲合力，并往往交织在一起 而难以区分。所以，国家法与民间法的关系，也 能折射出法律与道德的关系。第三，通过监督 保障机制保护文明道德行为，禁止不文明不道 德行为。总之，道德法律化是进行法制改革的 基础，是实现法冶的桥梁。 一法律道德化表达了社会规范系统的最佳结 构及各要素之间的协调配合状态。良法即善法、参：考文献 符合人类良知与正义道德的法律。称之为良法 的法，也即法律道德化后的法律，包含着性、 利益性、救济性三种内在的品格。其中性 是法律的道德基础，失去性的法律即使形 式合理但实际价值不合理，最终会被人类所唾 弃。法律道德化正是通过立法者、执法者、守 法者三方将自身的道德修养、人格魅力反映到 法治活动中来。从某种意义上讲，在一个法制 完善和健全的国家中，法律几乎已成了一部道 德规则的汇编。使法律与道德的精神一致起 来，使法律得到道德的有力支撑，让法律精神深 入到人们的心灵，成为人们的信念，同道德精神 道成为全社会共同的价值观念。只有造就这 种法律，才能使法律获得普遍性和权威性，建立 一【ｌ】许章润等著．法律信仰：中国语境及其意义． 广西师范大学出版社，２００３． 【２】汉书．董仲舒传．北京：中华书局，ｌ９８３． 【３】付子堂．法律功能论．中国大学出版社， １ ９９９． 【４】吴汉东，法律的道德化与道德的法律化． 法治才有可能。 科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ ２３５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００１ ＮＯ ２１ 百秉鬲 ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 科教平台 （２）对工程所需材料进行检测和化验，以 确保材料质量，避免因此而造成工程质量问 题的出现，消除安全隐患，避免浪费造成工 程造价增加。 １）水泥：要求必须有出厂质量证明书（即 出厂合格证）测定水泥是否变质、硬化，并 注意加以防护，不受日晒雨淋、回潮等。对 水泥的采购。应根据工程进度进行调剂，统 指定所采用的水泥品种并符合工程技术规 范要求，决不能几种不同规格、不同标号的 一水泥混用。 再加入１／２水拌好，使水泥浆骨料充包裹， 并在３～５分钟左右把混凝土充分拌均匀，以 保证水泥的水化过程正常进行。 （２）根据不同部位的技术要求，控制好混 凝土的坍落度，即应控制在１８０～２００ｍｍ左 右。桩顶混凝土的坍落度应适当减少，要求控 制在１ ８０ｍｍ左右，以保证孔桩桩顶浮浆不过 高，一般应比有效桩长超灌８０－ｌＯＯｃｍ，并在 接桩前凿除。 ３．５注意灌注操作方法 （１）在灌注混凝土之前，必须对导管进行 ２）骨料：要求检验砂石的含泥量、级 配、杂质含量、坚固性、强度。以及配出 的混凝土的和易性与塌落度等。注意确定骨 ４．２桩顶荷载对承载能力的影响 当荷载未达到极限荷载之前，摩阻力一 般随着荷载的增加而增加，随着荷载增加而 逐渐向下传递。荷载达到极限时，摩阻力随荷 载增加缓慢且趋于稳值，其分布沿桩深度也 趋干稳定。压至破坏以后，摩阻力可能会发生 先减小后增加的现象，这可能是由于桩身沉 降加大，桩侧接触岩石部分破裂而重新咬合 的原因。各试桩的桩端阻力，随着荷载的增加 而缓慢增加，各级荷载作用下桩端阻力所占 比例较小，大部分由桩侧阻力承担。 ３超灌支盘对承载能力的影响 水密性试验，保证导管在灌注过程中不漏水、 ４．（１）桩的承载力和沉降机制取决于桩土之 漏浆；在进行第一盘灌注时，应根据导管的大 小和孔径提前计算混凝土的方量，保证导管 间的相互作用的应力应变性状，这是十分复 料的选址，要按工程技术规范的要求，对河 底埋入混凝土中的长度大于ｌｍ，但不超过１． 砂、岩石机碎砂进行性能和强度对比，选取 ５ｍ，从而确保混凝土自流状态均衡，结构均 适当的砂种。另外，还要求砂石的含泥量不 匀、密实。 能大于１％，尽量不用含有杂质的骨料。 （２）连续灌注过程中，应注意保持导管管 ３）钢筋：检验和复查钢筋是否有出厂合 底埋人混凝土中的深度在２～６ｍ之间．禁止 格证，钢筋外观是否存在劈裂、缺口、夹 把导管底部提离混凝土表面。同时，在边灌边 碴、开裂、锈蚀、粘油等，若存在某些质 提时．应适当捣振导管，可使孔内混凝土分布 量问题，应给予更换。 均匀、密实、无空隙。同时，还要注意钢筋笼 ４）模板等附件：对于一些循环使用的模 是否受到振动，灌注机械操作的影响会导致 板，应经常进行保养和维修。对出现的锈蚀、 钢筋笼的变形、移位、上浮、甚至断桩。 劈裂、漏洞、粘结等现象，应给予修补打平， （３）从搅拌型灌注混凝土应连续进行，时 以保证施工时不出现漏浆、脱块等问题。对焊 间要紧揍，配合紧密，以避免混凝土在灌注过 接用的焊条要根据设计要求和拼接的钢材的 程中和灌注之前因水化热而发生离析、影响 品种进行选购，并保证焊条干燥，避免因焊条 工程质量。 返潮而导致焊缝夹渣。强度降低、开裂等。在 ３．６注意桩基的养护和管理 焊接之前，最好把焊条进行干焊处理。 （１）桩孔灌注完后，即成为桩基。对于 ３．２钻孔技术要求 桩基的养护，应注意其设计性能要求，超声波 （１）在进行钻孔时，钻架要装正、垂直、 检验应与设计要求相符。对不符合要求应给 稳固，定位要准确，架基要坚固，避免钻孔时 予修复或返工，保证桩基整体结构密度一致， 机械震动使钻架移位、倾斜导致孔道偏斜。 强度一致，以确保桩柱的整体受力的有效性， （２）掌握钻孔进度，对存在断层等地质特 防止因某些缺陷而影响整个工程的质量和安 征要谨慎从事，不要过于追求速度，以免未知 全。 因素造成各种不测后果。 （２）孔桩灌注完成后，各方面的管理不可 （３）对桩长要达到设计要求，同时还要根 或缺，预防临桩施工等外在因素和人为的破 据现场勘查的地质因素进行合理调整，对出 坏而影响工程的进度、质量。 现的溶洞等应适当调整其长度，采取填充、加 强、代换等方法进行处理。对于桩孔直径要保 ４钻孔桩施工技术对承载能力的影响 证偏差不大于５０ｒａｍ。若在孔道中出现缩孔现 ４．１施工工艺对承载能力的影响 象，应观察是否存在泥土夹层，如存在，必须 （１）灌注桩承载力的时间效应 采取加强密度的方法，用卵石或碎石回填挤 根据钻孔灌注桩单桩承载力的瞬间效 入土层，使土层密实度加大，重新成孔。 应，成孔后及时灌注硅不仅避免因孔壁不稳 （４）在钻孔完毕后，应对成孔进行检查， 定出现坍塌，而且避免了孔底土质受浸泡软 注意桩位偏差不大于５０ａｒｍ．垂直度不能大于 化而减低承载力。为此，终孔后要及时灌注 规范要求，孔底沉渣不能高于２００ｍｍ。 硷，保证硅质量及连续灌注能力。 ３．３钢筋笼的制作和安装 （２）堵管事故等对桩承载力的影响 （１）在制作钢筋笼时，对较长的钢筋笼不 硅堵管、导管进水、硅离析、硅内夹 能一次入孔时，应分段进行，连接时钢筋接头 泥及断桩等事故的发生使灌注桩承载力大幅 应错开焊接，一个断面的接头率不得大于５ ０ 度降低，不能满足设计要求。为此，应做好灌 ％。对立焊应严格控制质量。 注前的准备及灌注过程中各工序的配合，不 （２）在安装时，应保证位置准确，孔口 宜间隔时间过长。严格控制导管提升，准确掌 对接、垂直、严禁强制放下压钢筋笼。避免钢 握硅面上升高度，严禁事故发生。 筋笼变形和碰孔壁造成塌孔。 （３）孔壁完整度 （３）进行第二次清孔完毕前，应充分准备 孔壁完整程度直接影响钻孔灌注桩的桩 好料斗、混凝土、人员设备等，以利于混凝土 侧摩阻力。在孔壁不稳定的坍塌地层，若出现 顺利浇灌，防止脱节、卡管。 钻孔坍塌或缩径，就会降低桩的承载力。对于 ３．４注意混凝土配比与搅拌 本工程的岩溶地层孔壁，灌注硅时临时孔壁 （１）混凝土投料顺序，先把砂、石、水 失稳造成的扩径则有利于提高桩的承载夕 泥拌匀，然后加入ｌ／２水进行搅拌，最后 了。 ２３６科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 杂的课题，目前只能通过试验测试手段和模 拟计算等手段进行初步分析。试验数据表明 桩侧摩阻和支盘端阻起很重要的作用，桩端 阻力所占比例甚少。这与设计桩基时的计算 模式相差很大，承载力也较设计增加。有必要 进一步研究桩土间荷载传递及桩周侧阻分 布。 （２）对于支承在硬质基岩上的摩擦端承 桩，其受力性状介干摩擦和端承之间，既有桩 身弹性压缩和桩身的刚体剪切变位引起的摩 阻力，又有桩端的支承端阻力。同时又由于超 灌支盘的参与，增加了桩侧端阻力变位相应 减少，减弱了桩侧摩阻和桩端端阻力分担。 参考文献 【１】刘元炜．桥梁钻孔桩施工技术要点【Ｍ】．北 京：人民交通出版社，２００３． 【２】杨炳南．岩溶地区桥梁深基钻孔桩施工技 术…西部探矿工程，２００２（０６）． 【３】杨作兴，黄震．岩溶地层中钻孔桩施工技 术…铁道建筑，ｌ９９５（１１）． ｎ】王猛，何华．岩溶地层桥梁钻孔桩基础施工 技术…．施工技术，２００６（１）．
