陈彩金
广东省长大公路工程有限公司广州510000
摘要：桩基溶洞处治复杂，是桩基施工的难点之一。狮岭高架桥桩基溶洞位置特殊，以该桥桩基旋挖钻成孔为工程实例，阐述了岩溶地区旋挖钻成孔溶洞处理措施，可为岩溶地区桥梁施工提供参考。
关键词：岩溶；旋挖钻；成孔效率；工艺
岩溶地区桩基础成孔的关键在于护壁方式和溶洞处理，采取合适处理措施将有效减少严重漏浆、孔壁坍塌、地面塌陷等事故的发生，也可避免大规模地质灾害的产生，同时对成桩的速度和质量也具有积极意义。
1工程概况
广清高速公路改扩建工程A06合同段（K31+200.507～K35+400）,全长4.2Km。主要工程为狮岭高架桥，全程贯穿狮岭镇。鉴于桥梁基础位于狮岭老城区，离桥位10m范围房屋众多，故选用旋挖钻机成孔。根据勘测结果显示，桥址区的不良地质条件为岩溶，表现形式主要为溶洞、少量溶槽及土洞。大多为泥砂质全充填、少量半充填或无充填，勘测揭露溶洞的洞高、埋深、顶板位置、顶板厚度等呈无规律性。
2工艺简介
目前溶岩地区桩基成孔采取的护壁形式主要有钢护筒护壁、高压旋喷帷幕等，而溶洞处治主要有溶洞预注浆、套钢护筒、抛填法等，成孔过程主要控制泥浆制备，成孔后采用气举反循环清孔方式提高效率。在桩基础施工中往往是护壁方式与溶洞处理相结合，或者是多种处理方法相结合来使用，并且处理的时间也会各不相同。
3提高成孔效率的处治措施
3.1注浆预处理
注浆法就是采用水泥净浆与水玻璃混合液从下至上旋喷注浆，使空洞紧密充填高强度的水泥浆固结体。采用双液注浆的目的是，按一定比例掺入水玻璃，缩短水泥浆的凝固时间，降低水泥浆液在空洞内的流动速度，使水泥浆能在可控制的范围内高效固结，利于溶洞的充填，极大的提高了溶洞的处理效率。
在采用3孔注浆或者6孔注浆前，先对溶洞内有充填物的部分进行高压旋喷注水泥浆的处理，待水泥浆强度达到要求以后，再对溶洞内无填充物的空间部分进行高压旋喷注浆。
根据地质钻探，在桩基护筒内均布3个或者6个双液旋喷灌注孔。通过高压水泵对溶洞内局部充填的充填物部分进行高压旋喷注水泥浆进行处理，使其固结增强。在使用高压旋喷注水泥浆时，应采取稳压、慢转、慢提等措施以提高压浆效率，压浆范围要从溶洞底板开始贯穿整个充填物部分。
3.2覆盖层处理方法
采用钢护筒防护的方法，一律采用引孔的施工工艺，确保钢护筒跟进至岩面。
钢护筒内径、壁厚、护筒长度、标高及其防腐要求根据设计要求确定。护筒采用加工场分节预制、现场接长的方法制作。钢护筒加工主要标准：垂直度每米不超过0.5cm，椭圆度不大于1cm，焊缝连续，保证不漏水。
钢护筒埋设前对桩位场地进行杂物清除和场地平整，然后在其上测量放样定出桩位，采用50t履带吊吊装、DZ120振动锤插打方法进行钢护筒埋设。其埋深必须满足设计要求，露出地面0.3m以上。钻机就位前护筒四周应用优质粘土分层填压密实，以防钻孔过程中地基因振动而产生不均匀沉降，致使钻机倾斜，发生斜孔断钻杆事故。
护筒埋置后要复测其桩位偏差，护筒中心与桩位中心偏差不得大于5cm（群桩），垂直度在0.5%以内。
3.3护壁泥浆控制
钻机利用膨润土造浆，利用过滤筛、泥浆罐、泥浆处理器形成泥浆循环系统。
钻孔泥浆由水、优质膨润土和添加剂组成，在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故在静水压力的作用下，泥浆在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌。
开钻前准备好膨润土及添加剂等材料，在准备开钻的桩基护筒和泥浆池内造浆。
粉砂及细、中粗砂层泥浆相对密度控制在1.3～1.5，粘度控制在19～28Pa•s，含砂控制在8%～12%，泥皮厚≤3mm/30min。
基岩泥浆相对密度控制在1.2～1.4；粘度控制在19～28Pa•s，含砂控制在8%以内。泥皮厚≤3mm/30min。
过护筒刃角时泥浆比重1.3～1.5,粘度控制在19～28Pa•s，含砂控制在8%～10%。泥皮厚≤3mm/30min。
当含砂超过规定时，停止钻进，利用大泥浆处理器对泥浆进行处理，将含砂降到5%左右后方可继续钻进。
施工期间，当桩基护筒内的泥浆性能指标下降到规定的极限值时，抽取造浆池的泥浆（造浆池内的泥浆要求膨润土参量稍微偏大）对桩孔泥浆进行补充，将泥浆的性能进行调整。当完成一定数量的桩基后，对泥浆性能和本桥处的地层情况有足够的了解后，可在进行钻孔施工的桩位处直接添加膨润土和添加剂进行泥浆性能的调整。桩基浇注砼时，必须将孔内优质泥浆抽到浮箱或相邻桩基护筒内，作为下次钻孔的泥浆的补充。
每台钻机配置一个直径3米，高3米的泥浆罐作为泥浆处理器，上面设置斜面钢丝网将颗粒较大的钻渣分离，罐体下部设置排渣口用来清除沉淀下来的较小颗粒的钻渣。
钻孔过程中，带有钻渣的泥浆由钻杆中心被吸出，通过泥浆罐和与之相连的护筒沉淀钻渣，分离出来的优质泥浆循环回桩孔内，重复利用，同时在泥浆循环系统中,增加一台泥浆除砂器进行除砂，确保泥浆质量。
3.4旋挖钻成孔
（1）钻机就位
旋挖钻机施工场地地面承载能力应大于250KN/㎡，旋挖钻机就位后，检查各项机具的使用性能，检查钢丝绳的连接部位，检查钻头与钻杆之间的机械联结牢固可靠。
（2）埋设护筒
首先以施工桩位中心，用十字交叉法沿桩位四周测放四个护桩，护桩距桩中心点的距离根据现场实际情况确定，以埋设护筒时控制桩不受影响为原则，具体方法为：以桩位中心点为交点，拉出两条相交直线，在直线终点适当的位置设置护桩。再将钻头中心对准桩位中心，钻头直径与桩径差值不小于30cm，便于埋设护筒。桩位中心准确后将底部整平夯实，然后用挖机埋设护筒。安放护筒时，保证钢护筒的圆心和桩的中心重合，护筒壁垂直。护筒安放完成后应复核护筒中心与桩中心的偏差是否小于5cm，埋设护筒过程中注意保护护筒，避免变形过大。复测不满足施工要求应重新埋设。
（3）钻机就位
钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。通过测设的桩位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后,即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
（4）钻进过程中垂直度控制
本工程采用智能化旋挖钻机，钻机上有车载电脑系统，可以自动显示和调节旋挖钻机的钻孔深度，垂直度，具体操作如下：首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，把旋挖钻机电脑显示器调节到显示钻杆工作画面。从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现控制，将钻杆X轴Y轴的偏差度调节到正负零位置，以保证钻孔的垂直度。桩的垂直度在成孔时桩机钻杆上有垂直度控制仪控制，桩机电脑屏上会自动显示，司机根据情况调整，垂直度在施工过程中进行随时控制，随时调整，确保小于1%。
（5）正常钻进
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时,要减速慢进；在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度；通过钻头上下运动以及压力差形成护壁泥皮。
覆盖层钻进过程中利用泥浆运输车从储浆池转运泥浆进行补充，确保孔内水头，并根据覆盖层实际情况通过添加剂对泥浆性能进行调整。
如在实际施工过程中出现卵石层，则采取以下措施：对于粒径较小的卵石层采用圆形筒钻慢速钻进，粒径较大的卵石层采用锥形螺旋钻头钻进后更换筒钻清渣，如此往复，直至穿过卵石层。钻渣要及时运出工地，弃运到指定地点。
（6）终孔检孔
成孔达到设计标高后，利用旋挖钻机钻头进行扫孔。利用探笼对孔形、孔壁垂直度进行检查。探笼采用型钢与钢板制作而成，直径不小于桩基直径，长度为外径4-6倍，底部做成锥形，重量3-5吨。检孔合格后进行反循环清孔。
3.5过程孔漏浆处理
施工过程中存在漏浆现象，按照1:1比例回填黄泥片石，进行密实挤压，根据现场实际情况夹杂部分包装水泥回填，增强回填效果。
根据施工过程与桩基成孔效率结果分析，黄泥片石抛填挤压这种方式极大提高成孔效率，缩短桩基础施工工期，提高桩基安全性，为项目带来实际利益。
3.6反循环清孔系统
钢筋笼安装完毕后即可进行导管安装工作，采用Φ30cm刚性导管施工。导管使用前通过接头水密性和接头抗压抗拉试验，下放前检查管内润滑畅通及止水密封圈完整性。接头抗拉强度不低于母材强度，水密试验水压不小于1.3倍孔底水压且不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍。
另选取壁厚不小于4mm厚度，直径Φ20cm无缝管进行气举反循环清孔，根据孔径均匀设置6个清孔点位，管口距离孔底10-20cm，风苞设置在距离孔底1/3孔深处，效率为最高。
旋挖钻机自引进以来发展非常迅速，其技术推广前景和市场发展前景非常广阔，同样由于复杂地形以及迅速发展需要，对旋挖钻机成孔工艺提出了更高的要求，既要求施工成孔质量，也要求成孔效率，更加要求成孔安全。进一步对钻机针对性性能提出了更高的实用性要求，材料的再次优化、产品和工艺的再次创新、先进技术的再次引进与发展是下一步目标。
4结语
通过在广清高速狮岭高架桥岩溶地区桩基旋挖钻机施工实践，采取合理有效的处治措施，极大的提高了旋挖钻机成孔效率，为以后在公路建设中的岩溶地区桩基旋挖钻机成孔积累了宝贵的经验。具体施工中要考我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，岩溶地区旋挖钻机成孔效率可以大幅提高。