钻孔桩孔内坚硬斜岩面处理技术

钻孔桩孔内坚硬斜岩面处理技术

李衍宁

李衍宁

中交三公局第五工程分公司北京市100000

内容摘要：本文首先简要叙述了钻孔桩孔内坚硬斜岩面处理的技术方案，详细说明了钻孔桩斜岩面处理的主要施工工艺流程和控制要点。该方案施工工艺简单，效果明显，能节省项目施工成本，缩短工期，具有良好的应用性和推广性。

关键词：斜岩面；滑锤；护壁防护；孔内爆破

前言

赤几宾洞互通立交桥涵工程位于赤道几内亚中部重镇赤几涅方市，是连接巴涅路与宾洞路的重要交通枢纽，项目沿线地形坡度较大，个别区域岩石裸露。该项目共设置两座简支T梁桥，其中设计1.6m桩径钻孔桩52根。

赤几宾洞项目K3+500大桥桩位所在的原地面标高，最高点与最低点相差11m，原地面地形陡峭。该桥施工过程中，桩基利用冲击钻正循环施工方案进行施工，岩石硬度较高，个别岩石强度能达到60Mpa。入岩后有部分桩基被斜岩面隔断，斜岩面坡度较大。冲击钻施工过程中，钻孔桩因孔内坚硬斜岩面，出现“偏孔”、“滑锤”等现象，影响了钻孔桩施工进度。初期，项目采用常规的“孔内抛填片石，利用冲击钻小冲程冲击法”，对斜岩面进行处理,处理效果不明显，甚至没有效果。

为此，项目利用“简易护筒防护”；“人工孔内打眼装药，对斜岩面进行爆破”的方案，成功把钻孔桩孔内斜岩面处理掉，保证了钻孔桩施工进度，节约了项目施工成本，保障了项目工期。

一、钻孔桩斜岩面处理的主要技术方案

钻孔桩斜岩面位置岩石较为坚硬，地势陡峭，本工艺采用钻孔桩孔内斜岩面爆破的方式，人工在斜岩面上打炮眼，装乳化炸药，通过导爆索和电雷管引爆，把斜岩面部分炸掉。使孔内岩石标高处于同一平面，然后把泥浆抽回孔内，利用冲击钻正循环的方案，持续施工至设计桩底标高。钻孔桩孔壁为粉质粘土时，人工下到斜岩面位置打炮眼可采用钢护筒对周围护壁进行防护，防止塌方；如果钻孔桩入岩深度较多，可采用的简易防护措施即可。具体防护措施，可根据施工条件，灵活掌握。但最基本原则，保持孔内打眼装药人员的人身安全。

方案可概括为，在钻孔桩施工中遇到坚硬斜岩面，冲击钻正常施工不能突破斜岩面，在安全防护的前提下，引进挖孔桩的爆破工序处理掉钻孔桩孔内的“斜岩面”，然后把泥浆抽回孔内，利用冲击钻正循环的方式，再进行施工。其实质就是把钻孔桩施工工艺和挖孔桩爆破施工工艺相结合，保障桩基施工生产的顺利进行。

图2钻孔桩斜岩面处理施工流程图

2、钻孔桩斜岩面处理施工工艺流程及操作要点

(1)判别岩层强度

遇到斜岩面时，首先根据该根桩基斜岩面以上部分中风化或微风化的钻进速度，确定岩石的坚硬强度。

(2)采用常规施工工艺处理斜岩面

如果斜岩面以上部分，冲击钻进速度每天进尺在60cm左右，可以考虑孔内抛填片石4m-5m（根据斜岩面距离平台的高度确定抛填片石深度），然后利用冲击钻正循环的施工工艺施工。

冲击钻施工过程中，保持小冲程（50cm高度以下）进行冲击；冲击过程中，发生偏孔等现象发生时，立即回填片石，再利用冲击钻进行冲击。

如果冲击钻进至斜岩面时，不发生偏孔或滑锤，可继续冲击通过斜岩面。通过上述施工工艺，孔内坚硬斜岩面处理完成。

(3)采用钻孔桩孔内爆破处理斜岩面的条件

①岩石强度较高

如果斜岩面以上部分，岩石硬度较高，或岩石强度在40Mpa以上；利用冲击钻施工，一个台班进尺在30cm左右，个别锤牙被打裂或磨损非常严重时，可以考虑采用钻孔桩斜岩面爆破工艺进行处理。

②斜岩面位置为一块孤石

一般孤石的岩石硬度较高，很难通过常规纠偏工艺实施，遇到该种地质情况时，通过孔内爆破施工工艺是最直接，最有效的施工方式。

图3蒙埃九桥项目K11公里桥梁孤石照片

(4)钻孔桩斜岩面爆破的具体施工流程：

1）施工准备

①施工机具准备

加工好钢护筒或简易的防护设施；凿岩机（风钻）；水泵（扬程20m以上）；空压机；孔内低压照明设备；低压变压器

②爆破材料及设备

乳化炸药；导爆索；电雷管；电线;电雷管起爆器;粘土;木棍；炮被；沙袋

③其它机具材料设备

对讲机、口哨、警戒绳

2）抽取泥浆

把钻孔桩孔内的泥浆抽取到泥浆池里。

3）对护壁进行防护

根据护壁的地质属性，选取合适的防护设施对护壁进行防护。如果钻孔桩入岩较浅，大部分为中风化或微风化岩石属性，可在护筒底部以下位置进行简易防护；如果护筒底部以下位置为粉质粘土层，可采用在原有钢护筒底部跟进钢护筒或采用简易护筒的方式，对护壁进行防护。

图4对护壁进行防护

4）清理斜岩面以上部分的淤泥及沉渣

对护壁防护到位后，可采取人工到孔底，清理斜岩面以上部分的淤泥或沉淀物，一直清理到露出斜岩面。

图5赤几宾洞项目K3公里桥梁3#墩桩基清理淤泥

5）斜岩面或孤石位置打眼

①炮眼间距

孔内斜岩面位置，采用手持式气动凿岩机钻眼，炮眼直径d=30mm。炮眼间距a=(15-20)d,即a=450-600mm。其中斜岩面突出部分的位置，岩石硬度相对较高，炮眼数量可适当加密。

②炮眼深度

炮眼深度应根据钻孔桩直径的大小、孔内岩石的坚硬程度及所采用的炸药类型确定。钻孔桩直径径大，岩石强度高，炸药威力大，炮眼应深些，反之应浅些。炮眼的最大深度不应大于钻孔桩直径的0.75倍。一般凿取的炮眼深度L取钻孔桩直径D的（0.5—0.7）倍，即L=（0.5—0.7）D。其中掏槽眼应比周边眼深100—200mm。

该项目桩基全为桩孔为1.6米桩径，炮眼深度L=800mm-1120mm(取800mm)

③炮眼布置

在钻孔桩孔内斜岩面中，炮眼按掏槽眼设置3—4个、周边眼设置7—13个。其中掏槽眼按锥形布置，倾角10—15°；孔内周边眼设置垂直眼，距钻孔桩孔壁10cm—20cm均匀设置。斜岩面炮眼布置图如下：

④装药数量的调整

孔内具体装药数量,要根据该地区岩石坚硬程度进行总结。根据赤道几内亚岩石地质情况，岩石强度相对其它地区要高，基本实际装药量比设计计算药量多40%-50%，才能起到良好的爆破效果。

⑤炮眼内装药的长度

炮眼内装药深度一般为炮眼深度的1/2—1/3，最大不超过炮眼深度的2/3。

⑥装药需要注意的事项：

a．装药时要轻拿轻放，不得投掷，需要用木棍轻轻压紧;严禁使用铁棒挤压或撞击，以防炸药爆炸。

b．炮孔堵塞材料可采用砂土或粘土；严禁使用碎石等其它材料堵塞。堵塞时，要注意保护好导爆索。

c．敷设孔内导爆索网络前，应对导爆索表面外观情况进行检查，表面有损伤者不得使用。

7）爆破

①起爆前，所有人员、施工机具均应转移到孔外；如果在闹市区或钻孔桩周边大型设备较多，孔口还需加盖炮被，炮被上面压上砂袋。严禁飞石飞出孔外，造成对人员和设备的意外损伤。

②爆破作业起爆时，尽量把起爆电线长度拉长，一般安全距离选在离桩孔100米以外视野辽阔的地方，进行引爆。

③爆破后，在无哑炮等情况下，30min后起爆人员方可进入爆破区进行检查。

④爆破前，要对周边的机具和设备进行防护。

（下转第305页）

(5)把泥浆抽回钻孔桩孔内

利用泥浆泵把泥浆从泥浆池抽回桩孔内，孔内回填黏土，进行造浆。

(6)利用冲击钻进行冲击钻进施工

利用冲击钻冲击爆破过的斜岩面，利用正循环方式清理出沉渣。

(7)钻孔桩斜岩面处理完成

按照以上工艺流程，钻孔桩斜岩面处理完成，一般需要4-5天时间。

四、实施成果及效益

采用该施工方案，处理每根斜岩面桩基节省材料费和人工费约为2万元人民币。赤道几内亚蒙埃九桥项目、巴涅公路大桥项目、宾洞互通立交桥涵项目采用该施工方案处理钻孔桩斜岩面桩基近50根。与常规施工工艺相比，施工速度快、施工质量高、施工效益好，初步估算上述三个项目施工成本至少节约100万人民币费用，使上述三个项目竣工工期得到了保障，节省了施工成本，保障了项目施工效益。

五、结束语

钻孔桩孔内斜岩面采用孔内爆破处理工艺，工艺较为简单，效果明显。该种工艺同其它工艺相比，减少材料和人工消耗，节省施工成本，同时很大程度了缩短了项目总工期。处理钻孔桩孔内较为坚硬的斜岩面，该方案应用性较高，具有推广性。

希望通过本文能与更多从事桥梁桩基施工的技术管理人员进行交流。

参考文献：

【1】《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50---2011）北京：人民交通出版社，2011

【2】《公路工程质量检验评定标准》JTGF80／1—2004北京：人民交通出版社，2004

【3】《桥梁工程施工工艺规程》Q/BMG202-2009.北京：中国建筑工业出版社，2009

【4】《桥梁工程施工质量通病与防治》刘月波编著.北京：中国建材工业出版社，2009

作者简介：

李衍宁，（1984.10—），性别男，汉族，山东临清人，本科学历，管理学学士学位，工程师职称，职务：赤几米伯公路项目总工程师兼生产副经理