20xx年度优秀科技论文（技术总结）

大直径基桩塌孔处理施工总结

大直径基桩塌孔处理施工总结

【内容提要】介绍新月铁路分离式立交桥21-1基桩在塌孔回填后，采用下设沉井、冲击钻成孔施工工艺流程及施工中常见事故的预防及处理方法。

【关键词】新月铁路分离式立交桥 基桩 塌孔 下设沉井 冲击钻成孔 施工工艺

1.工程概况：

1.1 工程简介

济东高速公路焦修段新月铁路分离式立交桥是本项目的重点控制性工程，桥梁全长898.32m，其中主桥为4×35m预应力砼连续箱梁+2×50m预应力砼T梁+4×35m预应力砼连续箱梁结构，主跨结构为2×50m预应力砼T梁，跨越新月电气化铁路及中铝专用铁路运输线，主跨中墩21#墩位于两条铁路之间，地势较为低洼，且紧邻新月电气化铁路，与铁路钢轨最近距离仅为3.2m，与铁路边高压回流线最小距离为0.65m，共有Φ2.2m钻孔桩4根，设计桩长80m。

1.2 地理位置及地质条件

该墩位处地质条件：自上而下0～25m为亚粘土层， 25～80m为细砂层。由于该墩紧邻新月电气化铁路，而该铁路车流量较大，为6～7分钟/次，且重车与空车穿插运行，对该墩处地基造成较大震动，由于细砂层分布较厚，在钻孔过程中极易塌孔。且该墩位处地面标高较低，两侧铁路线未设置排水系统，导致该处积水无法排除，加之上层土质腐殖质较重，形成较厚一层流动性较强的淤泥层，在钻孔过程中地质极易发生扰动和破坏。

2 . 施工情况

2.1 试桩情况

由于该墩地质条件限制，且紧邻铁路，在钻进过程中若发生塌孔事故，将直接影响到铁路的安全运营。因此确定先选用离铁路较远的21-1基桩进行试桩，此桩距离铁路钢轨距离为5.4m。由于21#墩钻孔桩桩长较长，距离拌和站较远，灌注砼时须绕行3公里便道穿越中铝专用铁路运输线临时施工道口。而此桩距离铁轨距离相对较远，且为距离施工道口最远的桩位，由于工期较为紧张，为方便后续其他各桩的施工，因此决定选择21-1基桩作为试桩。

21-1基桩在试桩时采用正循环回旋钻机进行钻孔施工，共埋设3节直径2.4m、单节长度1.5m的钢护筒，在埋设护筒前对桩位处采用砂砾石进行了换填。在钻孔过程中突遭大暴雨，雨水急速在地表汇集，升至护筒顶标高以上，引发塌孔。为避免临近铁路路基在塌孔过程中发生沉陷而导致重大安全事故，现场为抢险采用挖掘机挖除附近施工便道所垫砂砾石进行回填，事故发生时，最底部一节钢护筒在孔壁坍塌时落入孔中。经过及时抢险，险情得控制，保证了铁路的通行安全。

通过试桩发生塌孔事故，总结经验教训如下：对21-1基桩地质条件认识不足，在施工过程中没有做好遇到突发情况（突降暴雨）时的紧急预案，导致突发情况下出现事故。

2.2塌孔处理施工准备

2.2.1沉井方案选择

21-1基桩桩位处发生塌孔事故后，土层已经受到严重扰动破环，且由于孔位标高低，地下水丰富，上层土质已经液化，流动性较强。普通钢护筒由于刚度不够，无法承受护筒外液化土形成的不均衡的压力，将导致严重变形。经方案比选，决定采用沉井处理。

沉井初选材料为钢沉井和预制钢筋混凝土沉井两套方案。钢沉井具有刚度大，节间连接容易，施工快捷方便的优点，缺点是加工耗时长，不易运输且费用较高；预制钢筋混凝土的优点为沉井尺寸可根据施工实际情况灵活掌握，现场预制不需运输，费用省，缺点是沉井预制精度低，不易养护。经反复对比决定采用预制钢筋混凝土沉井。

2.2.1 沉井加工

预制钢筋混凝土沉井内径2.6m（比设计孔径大0.4m），防止沉井下沉时偏位过大导致桩身偏位。井壁厚20cm，每节高1.5m，共制作4节（第一节沉井底部预制成45°刃角以便下沉）。为提高沉井的强度和刚度，采用C50砼进行浇注。沉井钢筋笼纵向设40根Φ16主筋，横向布设间距10cm的φ10螺旋筋，以提高沉井竖向抗压力和侧向抗剪力。沉井井壁顶、底部分别呈“十”字形预埋四个吊环和四块钢板以用作提升沉井和相邻沉井间焊接连接之用。沉井混凝土浇注完后立即搭设密封暖棚进行养护，棚内设2个煤炉，烧上开水进行蒸汽养护。养护三天后，现场用回弹仪测试沉井混凝土强度，若达到40Mp以上，即可使用。

2.2.2 成孔机具准备

由于试桩时塌孔，原孔位已采用砂砾石回填，且有一节钢护筒掉入孔中，因此已经不能再使用原来的机具进行钻孔，必须采用冲击钻成孔。经多方收寻只找到直径1.2m、1.5m倒锥型Ⅳ翼型冲击钻头2个，重量分别为2t、5t。但很难找到直径2.2m的冲击钻头，工厂加工耗时长，不能满足工期要求。因此根据施工现场情况，决定采用两个钻头配合施工，先将重5t的直径1.5m的大钻头的四翼采用钢棒焊接延长，周围用2cm厚钢板焊接成一圆圈，保证直径达到2.2m。施工时先用重2t的直径1.2m的小钻头进行冲击进尺，然后用加工好的直径2.2m的大钻头进行扩孔至设计孔径，钻头提升采用提升能力为8t的电动卷扬机。施工时配以GBS型泥浆泵一台， 16T吊车一辆用于移动钻机就位和吊装下放钢筋笼，ZL-50型装载机一台用于平整场地，整修便道。

2.2.3 电力供应

在混凝土拌和站设置400KVA变压器一台集中供电，150kw柴油发电机作为停电时的备用电源，由拌和站埋设电线杆将电引至钻孔现场。

2.2.4 砼供应

由混凝土拌和站集中拌和、供应，配备两台JS1000型强制式砼搅拌机，电子计量配料系统一台，ZL-50型装载机一台负责上料。由于21-1桩位离拌和站较远，需绕行穿过中铝专用铁路运输线临时施工道口，车程约为3公里，因此配备4台8m的混凝土运输车进行运输，以确保混凝土灌注的连续性。

2.3 冲击钻成孔施工

2.3.1 下沉井

测量工程师放出孔位中心桩，然后用人工围绕中心桩挖孔埋设第一节沉井。埋设深度为1m，埋设时必须控制沉井中心偏位不得大于5cm。埋设好后，将沉井周围的空隙用砂砾石和粘土的混合料填满夯实，然后加载进行预压下沉，在下沉过程中要求做到均匀、对称除土，加强现场观测，发现偏差及时纠正，纠偏采用偏除土法和加压法，严格控制井内余土深度及井孔顶底高差。

第一节沉井压入原地面以下后，将第一节沉井顶部吊环割掉后，将第二节沉井安放在第一节

沉井顶部，将第二节沉井底部的四块钢板和第一节沉井顶部的四块钢板焊接在一块。并用速凝混凝土将两节沉井间的缝隙堵塞密实，防止沉井下设后，井外流砂从沉井间的缝隙流入孔中。按此方法逐节下设沉井，下至第四节时，沉井无法下设，为防止沉井倾斜，停止预压。将孔内砾石、浮渣清除后，用水泵抽干孔内积水，并用吊篮吊下工人进行排查，发现沉井为塌孔时掉入的钢护筒所阻挡，将沉井范围内的钢护筒进行切割处理后，继续预压沉井至预定标高。最顶上一节沉井顶部标高控制在高出原地面标高60cm以上，以防止孔位周围积水、泥浆等汇入孔中。

2.3.2 泥浆制备

由于该桩位距离铁路较近，且曾经发生塌孔事故，地质情况极不稳定，为了防止火车通行时地基震动而再次引发塌孔，同时由于采用冲击钻施工，振动较大，对泥浆性能要求较高，施工中以化学泥浆护壁为主，先用膨润土+食用碱+CMC+水的配方组成的化学泥浆，根据不同的地层，确定化学泥浆的配比。泥浆制备要有制浆池、储浆池、沉淀池，并采用循环槽和管道连接，施工时泥浆顶面高出施工水位（或地下水位）至少1.0m以上。在施工中每隔1h检查泥浆性能指标，并应经常检查钻渣成分，已确定当前地质情况，当发现土层变化较大时应及时调整泥浆性能指标。

2.3.3 冲击钻成孔

先采用2t钻头进行冲击，每次提升高度控制在3-4m为宜，以防震动过大而损坏卷扬机和钢

丝绳，提升、下落时应节奏均匀。小钻每次进尺达到1m左右时，应换上大钻进行扩孔，防止小钻进尺过深而发生卡钻事故。由于大钻为自行加工，整体刚度、稳定性较差，每次提升高度不得大于2m，防止冲击时脱焊。冲击钻施工时应连续进行，中途不停，并填写钻孔施工记录，在交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。

3

在钻进过程中始终保持孔内泥浆水位高于施工水位1～2m以形成水头压力，并应经常注意土

层变化，在进行0-25m范围内冲击成孔时，应提高孔内水头，并向孔内投入膨润土以提高泥浆的比重和黏度，同时还可投入粒径10-20cm的卵石，使冲击钻在下落过程中能使卵石嵌入孔壁四周，以提高孔壁的刚度和稳定性，防止塌孔。当进入粘土层时，应减小泥浆比重，防止泥浆比重过大产生沉淀糊住钻头，从而影响钻头的提升和下落，且此时应减小钻头的提升高度，防止冲击进尺过深而卡钻。

2.4 清孔及成孔检测

终孔检验合格后，及时进行清孔作业。

2.5 钢筋笼安装

清孔完毕后下放钢筋笼，下放时防止触碰孔壁，避免再次塌孔。

2.6 水下砼灌注

钢筋笼就位后，及时进行水下混凝土灌注工作。

3 结束语

新月铁路分离式立交桥21-1基桩采用冲击钻成孔施工已经完毕，超声波检测结果为Ⅰ类桩，无扩孔、缩孔情况，桩位偏差在规范允许偏差范围内。现场施工表明对21-1基桩塌孔处理方法、机械设备配置和工序安排合理，为后续施工赢得了宝贵的时间和经验。

参考文献：

[1] JTJ 024-85，公路桥涵地基与基础设计规范》

[2] JTJ 041-20xx，《公路桥涵施工技术规范》

[3] 《公路施工手册-桥涵》

 

第二篇：岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术总结

岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术总结

摘要:本文以武广客运专线XXTIV标北乡特大桥钻孔桩施工为实例，主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择、针对不同孔径大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，通过本工程试验及实践，使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。

关键词:武广客专 岩溶地区 钻孔桩基础 施工技术

1 工程简介

武广铁路客运专线XXTJV标北乡特大桥（DK1932+974.51-DK1937+010.89）位于广东省乐昌市北乡镇，北接大瑶山3#隧道，南接东塘隧道，距乐昌市约8km，横跨省道S248线。桥跨布置为124-32m简支箱梁，全长4071.27米，钻孔桩1113根，直径分别为φ1.0m和φ1.25m，其中50米以上的桩有139根，70米以上的有17根，最长桩孔深达92米。桥位处岩溶极其发育，大部分溶洞呈串珠状发育，桩基础最多的穿越23层溶洞。地表卵石覆盖层厚，最厚达65米。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、工期和成本。

2 溶洞的分类

根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：

2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞：溶洞高度＞3m；②小溶洞：溶洞高度＜3m。

2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有

填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。

2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。

2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。

3 方案选定

根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案

4 溶洞处理方法

4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。

①目的：溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度（20MPa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。②加固原理：注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%，即1m3体积的浆材可得1m3的结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀泥等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对于无填充物和半填充的溶洞，浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5R水泥与化学剂（水玻璃）。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm～110mm

的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。

4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。

灌砂采用干燥、洁净的中粗砂，并进行清筛，防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度，向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管，防止水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。

4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其方便、快捷，节省费用。

当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，

反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。

采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。

4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。

施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。

4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m。为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞，就采用1级内护筒，每增加1层溶洞，就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1。②内护筒长度的确定内护筒长度的确定，护筒长度L＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度），

如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。

5 岩溶地区钻孔桩施工方法

①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2。②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺，本文就不再叙述。

在岩溶地区钻孔桩施工中特别应注意以下几个问题：①施工准备 根据地质资料预测施工中可能出现的问题，制定施工方案，并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。②钻孔 钻机时泥浆要稍稠，现场泥浆池内尽量多备些泥浆，在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核，并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。③灌注混凝土 灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上，灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才拔出导管。

参考文献：

[1]铁建设[20xx]160号客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.

[2]TZ213-20xx客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.

[3]TB10002.5-20xx.J464-20xx.铁路桥涵地基和基础设计规范.

[4]湖南交通科技.20xx年第1期《岩溶地基处理方法》.

[5]交通世界.20xx年第5期《岩溶地区地基处理及桩基施工技术》.