岩溶地质下的桥梁挖孔桩施工技术探讨

宋国映

摘 要：岩溶地区产生特殊的地貌形态和水文地质现象，其对桥梁产生较大危害，对于这种地质条件下的桥梁施工难度较大，必须高度重视。本文通过结合蜜蜂坡大桥防护棚洞施工实例，针对其岩溶地质条件，选取挖孔桩施工方案，系统地探讨该情况下的挖孔桩具体施工技术措施，为同类工程提供参考借鉴。

关键词：岩溶地质 桥梁施工 挖孔桩

中图分类号：U443 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0053-02

1 工程概况

蜜蜂坡大桥防护棚洞设计范围D2K475 +552.78～+569.98，防护棚洞大里程侧接毛坪角隧道，明洞洞门里程D2K475+570。桥址处属侵蚀中低山槽谷地貌，槽谷狭窄，呈“V”子型，桥址大里程端D2K475+542～+575左侧边坡陡峭，高达60m，自然坡度55°～75°，局部地点呈倒悬状。岩性为寒武系下统（）薄层灰岩，岩层产状平缓，为（倾向线路左侧），垂直节理裂隙发育，节理产状为

该段为溶蚀槽谷，溶蚀裂隙发育，岩石被切割成规模大小不等的岩块，在重力作用下易坡面沿坍落，形成危岩落石。钻孔揭示桥址处溶洞大多数为碎石和黏土充填，钻孔见洞率60%，该处底层岩溶强烈发育。桥址处多见溶洞、岩溶洼地、溶槽等岩溶现象。

蜜蜂坡大桥防护棚洞线路基础采用桩柱式结构（右侧#1Y～#3 Y及左侧#1Z～#2Z），桩基采用1.5×2.5 m挖孔桩，柱子采用两级截面，下部与桩基相同，上部截面尺寸为1.5×2.0 m。根据现场情况，桩基共计挖孔89.35 m（1#Y15.45 m、2#Y16.95 m、3#Y：19.35 m、1#Z20.05 m、2#Z16.55 m）。桩基下部为河沟，在桩基开挖过程中易出现涌水等现象，且有小型溶洞发育的可能，在施工中须注意防范。以下将针对本工程挖孔桩施工而展开探讨。

2 护壁施工处理

根据施工设计图测放出每桩的轴线和高程控制点，并在护壁上好引护桩，经自检及测量监理工程师检测无误后方可施工。然后对其采取护壁施工，孔口周围挖好排水沟，作好排水系统，及时排除地下水，搭好孔口雨棚，安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和机具。在孔口场地整平后，先人工开挖一节高度后，采用混凝土对孔壁进行分段浇筑护壁，首节护壁高度在1.5 m以上，混凝土壁厚20 cm，其它节护壁高度0.8～1.3 m，混凝土壁厚15 cm。护壁混凝土和桩身混凝土同一等级，内设钢筋，箍筋为φ10圆钢，间距为10 cm，竖向分布筋为φ10圆钢，间距为20 cm。每节护壁采用定型钢模板，为保证护壁浇注顺利进行及孔的垂直度和孔径的大小，一般护壁做成上小下大形式，上口略大于桩径，下口大于桩径10～15 cm左右，施工时人工开挖一段，混凝土护壁一段，直至桩基底计标高。若遇不良地质问题，开挖高度控制在0.5 m左右，由于覆盖层多为块石夹粘土层，稳定性差，所以采用C30钢筋混凝土护壁，为使混凝土护壁及挖井壁结合牢固，必要时可打入40 cm以上Φ16钢筋，以防止护壁下滑，确保施工安全和桩基质量。井口护壁必须高出地面30 cm，防止地面杂物掉入井内伤人或地表水流入井中。浇注护壁混凝土，每一级护壁应与上一级护壁搭接10 cm。待混凝土达到一定强度后，拆开护壁模板进行下一段挖掘和护壁浇注。

3 止水和通风处理

针对本工程在围岩风化节理裂隙发育区，岩溶较发育，将有涌水，采用加大孔径灌注混凝土，重新开孔的方法，并辅以防水胶止水。同时为保障施工人员安全，作业人员下井前及开挖过程中，要首先对孔内进行送风，彻底抽换孔内空气，证实无危险后才能下井作业。特别是爆破后，孔内采用LK-802鼓风机加强通风，通风30 min后，用便携式有毒气体检测仪KP826对孔内爆破产生的、、、、、等有害气体进行检测，要求各种有害气体浓度必须满足国家规定要求才能允许施工人员下井操作。结合工程实践经验，笔者汇总出有害气体容许浓度见表1所示。

说明：MAC：最高容许浓度；PC-TWA： 时间加权平均容许浓度，以时间为权数规定的8 h工作日、40 h工作周的平均容许接触浓度；PC-STEL：短时间接触容许浓度，在遵守PC-TWA前提下容许短时间（15 min）接触的浓度。

4 静态爆破施工

在进行爆破施工前，首先确定当地气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合；检查药剂包装是否破损。

4.1 设计布眼

钻孔方向尽可能做到与临空面平行，横向分布孔距30 cm，纵向间距30 cm布置成平排炮孔，排距以30 cm左右为宜，必须采取逐排作业，不得多排同时作业，钻眼深根据现场石方状态而定，一般以1.2 m为宜。

4.2 钻孔施工

钻孔的直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔，根据以往经验本工程拟采用直径为42 mm钻孔最佳。钻空内的余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。岩石钻孔深度为目标破碎体80%～90%，钻孔深度根据施工要求选择1.2 m。装药深度为孔深的100%。

4.3 装药

（1）向下和横向的眼孔，可在药剂中加入22%～32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗科大小决定）拌成流质状态（湖状），均匀后灌入钻孔内，倒满为止，每米直径42 mm的孔需要膨胀剂约2.1 kg，即每立方岩石用膨胀剂约23.3 kg。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22～ 0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉未药剂水灰比在32%作于时流动性较好，也可以不通过捅实过程。向下灌装捣产较方便，根据本工地的具体情况，该工地拟采用“由上至下，分层破碎”的施工方式，方便人工操作。

（2）水平方向和向下方向的钻孔，可用地钻孔直径略小的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，30～50 s左右药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捅装紧，密实地装填到孔口。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实。”也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留5 cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。endprint

（3）装药完成后约3～5 h为岩石开裂时间，裂泡大约为2～3 cm宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。

（4）本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装：的仿佛操作。即：每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行（以免相互影响和冲孔发生安全事故），可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

4.4 药剂反映时间的控制

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中控制药剂反映时间太快有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒。将拌和水温控制在15度以下。药剂（卷）反映时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反映时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中。加入量为拌和水的5%～6%。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30～60 min较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

4.5 空压机式炮捶破碎

一次静态爆破完成后，爆破产生的一些相对较大的石块，采用小型炮捶破碎到需要的大小，然后用提升机和吊笼配合，吊运石碴出孔。

5 钢筋制作及安装

本工程桩基主筋连接采用镦粗直螺纹接头。主筋φ25螺纹筋在钢筋棚内镦粗、套丝后，运至蜜蜂坡大桥2#墩处，在孔内人工连接组装成型（每根钢筋长度9m），按设计要求设置加劲箍筋，在钢筋笼外侧设置定位筋，保证钢筋笼净保护层不小于5cm，同时按设计要求每根桩必须安装Φ57×4声测管。钢筋连接接头采用镦粗直螺纹接头方法，接头必须符合《镦粗直螺纹钢筋接头》规范要求，同一截面钢筋接头不超过50%。严格按照要求安装钢筋笼。

6 混凝土灌注施工

本工程对桩基混凝土灌注采用塔吊吊运C35混凝土至桩位，采用串通浇筑混凝土。如孔内渗水量小于或等于6 mm/min，可采用普通混凝土浇注方法浇注混凝土，下料导管（φ300）的下口离浇筑面宜控制在2 m，分层用插入式振动棒振实，振动时应快插慢抽，防止混凝土离析；如孔内水较大时可采用水下灌注混凝土。为了能有效地保障混凝土灌注桩施工质量，结合工程实施效果以及规范要求，笔者总结出挖孔成孔质量指标见表2所示。

7 结语

对于岩溶地质条件咯爱说，其施工难度较大，本文通过结合具体的工程实例，提出具体人工挖孔桩的施工方法，分别从涌水处理、静态爆破施工、混凝土灌注等环节来进行探讨，有效地确保了挖孔桩施工质量。

参考文献

[1] 何洋.岩溶地区人工挖孔桩中桩底不良地质现象的处理方法[J].土工基础，2011（6）.

[2] 刘普尧.岩溶地区桥梁挖孔桩施工技术[J].科技信息（科学教研），2007（4）.endprint

（3）装药完成后约3～5 h为岩石开裂时间，裂泡大约为2～3 cm宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。

（4）本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装：的仿佛操作。即：每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行（以免相互影响和冲孔发生安全事故），可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

4.4 药剂反映时间的控制

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中控制药剂反映时间太快有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒。将拌和水温控制在15度以下。药剂（卷）反映时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反映时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中。加入量为拌和水的5%～6%。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30～60 min较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

4.5 空压机式炮捶破碎

一次静态爆破完成后，爆破产生的一些相对较大的石块，采用小型炮捶破碎到需要的大小，然后用提升机和吊笼配合，吊运石碴出孔。

5 钢筋制作及安装

本工程桩基主筋连接采用镦粗直螺纹接头。主筋φ25螺纹筋在钢筋棚内镦粗、套丝后，运至蜜蜂坡大桥2#墩处，在孔内人工连接组装成型（每根钢筋长度9m），按设计要求设置加劲箍筋，在钢筋笼外侧设置定位筋，保证钢筋笼净保护层不小于5cm，同时按设计要求每根桩必须安装Φ57×4声测管。钢筋连接接头采用镦粗直螺纹接头方法，接头必须符合《镦粗直螺纹钢筋接头》规范要求，同一截面钢筋接头不超过50%。严格按照要求安装钢筋笼。

6 混凝土灌注施工

本工程对桩基混凝土灌注采用塔吊吊运C35混凝土至桩位，采用串通浇筑混凝土。如孔内渗水量小于或等于6 mm/min，可采用普通混凝土浇注方法浇注混凝土，下料导管（φ300）的下口离浇筑面宜控制在2 m，分层用插入式振动棒振实，振动时应快插慢抽，防止混凝土离析；如孔内水较大时可采用水下灌注混凝土。为了能有效地保障混凝土灌注桩施工质量，结合工程实施效果以及规范要求，笔者总结出挖孔成孔质量指标见表2所示。

7 结语

对于岩溶地质条件咯爱说，其施工难度较大，本文通过结合具体的工程实例，提出具体人工挖孔桩的施工方法，分别从涌水处理、静态爆破施工、混凝土灌注等环节来进行探讨，有效地确保了挖孔桩施工质量。

参考文献

[1] 何洋.岩溶地区人工挖孔桩中桩底不良地质现象的处理方法[J].土工基础，2011（6）.

[2] 刘普尧.岩溶地区桥梁挖孔桩施工技术[J].科技信息（科学教研），2007（4）.endprint

（3）装药完成后约3～5 h为岩石开裂时间，裂泡大约为2～3 cm宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。

（4）本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装：的仿佛操作。即：每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行（以免相互影响和冲孔发生安全事故），可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

4.4 药剂反映时间的控制

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中控制药剂反映时间太快有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒。将拌和水温控制在15度以下。药剂（卷）反映时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反映时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中。加入量为拌和水的5%～6%。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30～60 min较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

4.5 空压机式炮捶破碎

一次静态爆破完成后，爆破产生的一些相对较大的石块，采用小型炮捶破碎到需要的大小，然后用提升机和吊笼配合，吊运石碴出孔。

5 钢筋制作及安装

本工程桩基主筋连接采用镦粗直螺纹接头。主筋φ25螺纹筋在钢筋棚内镦粗、套丝后，运至蜜蜂坡大桥2#墩处，在孔内人工连接组装成型（每根钢筋长度9m），按设计要求设置加劲箍筋，在钢筋笼外侧设置定位筋，保证钢筋笼净保护层不小于5cm，同时按设计要求每根桩必须安装Φ57×4声测管。钢筋连接接头采用镦粗直螺纹接头方法，接头必须符合《镦粗直螺纹钢筋接头》规范要求，同一截面钢筋接头不超过50%。严格按照要求安装钢筋笼。

6 混凝土灌注施工

本工程对桩基混凝土灌注采用塔吊吊运C35混凝土至桩位，采用串通浇筑混凝土。如孔内渗水量小于或等于6 mm/min，可采用普通混凝土浇注方法浇注混凝土，下料导管（φ300）的下口离浇筑面宜控制在2 m，分层用插入式振动棒振实，振动时应快插慢抽，防止混凝土离析；如孔内水较大时可采用水下灌注混凝土。为了能有效地保障混凝土灌注桩施工质量，结合工程实施效果以及规范要求，笔者总结出挖孔成孔质量指标见表2所示。

7 结语

对于岩溶地质条件咯爱说，其施工难度较大，本文通过结合具体的工程实例，提出具体人工挖孔桩的施工方法，分别从涌水处理、静态爆破施工、混凝土灌注等环节来进行探讨，有效地确保了挖孔桩施工质量。

参考文献

[1] 何洋.岩溶地区人工挖孔桩中桩底不良地质现象的处理方法[J].土工基础，2011（6）.

[2] 刘普尧.岩溶地区桥梁挖孔桩施工技术[J].科技信息（科学教研），2007（4）.endprint