岩溶地区深基群桩施工技术

一、工程概况：

1、工程结构：

郁山特大桥是重庆市“八小时工程”黔（江）彭（水）公路的重点控制工程。它的主跨设计94m+170m+94m的预应力混凝土连续刚构，设5墩2台：1#、2#为主桥墩，3#为交界墩，4#、5#为引桥墩。主墩墩身与基础之间用11.2m×11.2m×4m的承台连接，1#、2#主墩分别高50m与56m，主墩基础采用9根直径2m的群桩基础，桩间净距2m，桩深分别为8m及17m，施工过程中因地质原因发生变更，1#墩1#、2#、4#、5#、7#孔加深为25m，3#、6#、8#、9#孔为17m；2#墩1#、2#、3#、4#、5#、9#孔桩加深为12m，6#孔加深为21m，8#孔加深为19m.原设计为钻孔桩，后由于施工环境及地质条件影响，变更为人工挖孔桩。设计要求基础嵌入弱风化岩石的深度不得小于7m.

2、工程自然特征：

郁山特大桥位于重庆市彭水县郁山镇荞地坪村后灶河上，距郁山镇约4km，距彭水县城约40km，距黔江约50km.桥址区属溶蚀～侵蚀低山河谷地貌，地形陡峭，地面相对高差达194m左右，桥位位于郁山断层带，断层性质为逆断层，地质结构比较复杂，岩石主要由下奥陶统南津关组灰岩、白云岩组成，基岩裂隙发育，透水性好，局部溶洞、溶孔发育，规模大小不一。

郁山特大桥主桥墩桩基布置见下图（单位：cm）。

二、深基群桩施工

2.1、明挖基坑施工

郁山特大桥主墩桩基顶部由11.2m×11.2m×4m的承台连接。在保证坑壁稳定性的前提下，结合施工进度与出渣方便，承台基坑开挖采用分层、分台阶打眼，周边采用光面爆破，基坑四周岩壁的裂隙与土夹石处采用喷浆防护。

承台采用上下两台阶开挖，爆破深度按照2.0m考虑，下台阶由于临空面少，爆破采用竖眼掏槽，先起爆以创造临空面，后面辅助眼采用微差起爆，周边眼采用密眼小药量起爆；上台阶采用分排微差起爆，减少震动以保证围岩稳定。基坑开挖施工工艺流程如下：

2.2、深基群桩施工组织

采用人工挖孔灌注桩施工工艺，根据人工挖孔灌注桩的施工要求、工期和工程大小情况编制了施工组织计划。

（1）施工顺序：由于每个主墩有9根桩，并且桩间净距仅为2m，为避免施工时出现穿孔现象，采用梅花型开挖顺序：先开挖1#、3#、5#、7#、9#五个孔，后开挖2#、4#、6#、8#四孔。

（2）人员安排：分三班制连续作业，每孔每班4人，井下2人，井上2人（1人开电动卷扬机，1人指挥及出渣），轮流下井；

（3）施工设备：井下采用手风钻钻眼，光面爆破，电动卷扬机提升；

（4）挖孔：用全站仪准确定位，并在下挖1m时浇注第一节护壁及锁口圈，锁口圈上埋设两个φ16的圆环，以备今后悬挂钢梯方便施工人员上下。以后每施工1m即设置内模浇注护壁混凝土，当穿过岩溶层或土夹石层时, 每施工0.5m即设置内模浇注护壁混凝土，较好岩层可不浇注护壁混凝土。

（5）护壁：采用截锥形木模板，每挖完一段，应立即放置模板，定位后，浇注护壁混凝土。护壁厚度一般下口为100mm，上口为200mm，上节护壁的下部应嵌在下节护壁的上部混凝土中，上下搭接长度为50mm，护壁混凝土标号为25#.护壁内布设环筋φ12@150mm，竖向钢筋φ14@300mm，上下两层护壁的竖向钢筋应连接成一体；

（6）爆破：入岩后使用光面爆破法开挖，为保证爆破效果及爆破安全，利用非电毫秒雷管起爆，严格控制炸药量并在炮眼附近加强支护，在桩基内先进行掏槽起爆，然后利用微差爆破技术，延期爆破桩基周边眼。

（7）混凝土施工：为避免爆破对已浇注混凝土的扰动，混凝土的浇注宜在各孔均已完成后进行；为减小混凝土对孔壁的侧压力，相邻孔桩的混凝土应大致均衡浇注。

2.3、深基群桩光面爆破

桥梁桩基的光面爆破，在桥梁施工规范上没有先例。要保证孔桩轮廓的平整及岩体完整，必须保证以下两点：一是提高炮眼的利用率；二是控制开挖轮廓及减小爆破震动对围岩的扰动。可采取以下技术措施来达到目的：（1）掏槽眼采用圆锥形布置；（2）合理的装药长度；（3）采用延期爆破网路；（4）炮眼布设采取浅孔密眼；（5）用小棍固定药包位置；（6）每次进尺控制在1m以内。

炮眼布置如下图：

炮眼用手风钻钻成，钻头采用直径φ40mm，炮眼直径φ42mm.按照每次进尺1.0m设计，炮眼深度如下：掏槽眼1.1m；辅助眼1.0m；周边眼1.0m.由于岩溶地区存在丰富的地下水，故采用EL-102乳化炸药，其密度为1.1g/cm3；直径φ32mm.根据地质勘探报告，桥位处岩石的坚硬系数f=7，结合以往施工经验，孔距系数n=8，密集系数m=0.7，单位用药量C=0.00053g/cm3.

（1）周边眼：布置在设计的轮廓线上，为了便于钻眼，通常向外倾斜一定角度，一般不得大于4°。周边眼的爆破参数如下：

孔间距a=n×d=33.6cm，取a=35cm

最小抵抗线W=a/m=50cm

线装药密度q′=C×W×a=0.9275g/cm，

取q′=0.93g/cm

单孔装药量Q=q′×L=93g

周边眼数量：π×D/a＝17.94，取18个

（2）辅助眼：炮眼布设直径100cm，共设置8个，与周边眼平行，最小抵抗线W=20cm.

孔间距a=π×φ/8=39.25cm，取a=40cm.

线装药密度q′=C×W×a=0.424g/cm，

取q′=0.45g/cm

单孔装药量Q=q′×L=45g

（3）掏槽眼：为保证掏槽效果，设置五个掏槽眼。中心掏槽眼为空眼，竖直不装药；其余四个掏槽眼按圆锥形布设在直径为60cm的圆周上，炮眼倾斜度8～10°。最小抵抗线W=30cm.

孔间距a=π×φ/4=47cm.

线装药密度q′=C×W×a=0.747g/cm，

取q′=0.75g/cm

单孔装药量Q=q′×L=83g

为创造更多的自由面，并减小爆破产生的震动及冲击波的强度，郁山特大桥的桩基采用1段、3段、5段三个段别的非电微差毫秒雷管进行爆破作业。

三、溶洞、裂隙及地下水处理

在郁山特大桥群桩开挖过程中，1#主墩各孔桩陆续遇到溶洞、裂隙或地下水等岩溶情况，可分为以下几类：

（1）大溶洞：在1#桩基开挖到距孔口21.3米时，在桥位外侧发现一高约20m、纵向长15m、横向宽30m的溶洞，溶洞与1#桩基的接口为1.5×1.6m×2.1m.考虑到溶洞处于桥位之外，并且基底的持力层结构较好，采取了用与桩基同标号的C30混凝土将接口堵塞的方法。

（2）桩基与桩基间溶洞贯通：2#与5#桩基在井口下14.4m～17.3m间互相贯通，四周围岩比较破碎。该处的处理方法是将四周松渣全部清除后分两次浇注护壁混凝土堵塞，为保证护壁的稳定，在与护壁接触的围岩及两层护壁之间打入锚筋。

（3）流泥： 7#桩基在开挖至井口下15.4m处时，连续三天没有进尺，出现流泥状态。经检查，发现在孔壁上有一溶槽。采取在护壁钢筋外侧塞麻袋堵住孔壁溶槽的办法，并增加一台水泵抽水。

（4）孤石：4#桩基桩侧外有一较大孤石，当掏走桩孔中的流泥后，桩侧溶洞中的流泥有涌入桩孔，孤石随之逐渐落下，增大了施工难度与危险性。对此，可采取两种方法解决：一是支撑，在围岩上埋入锚筋，用小型钢支撑孤石，并尽快浇注护壁混凝土，封闭流泥，阻止孤石继续下落；二是在不影响桩基施工质量与施工安全的情况下，让孤石落下后，采用孤石爆破清除。

上述施工措施在郁山特大桥的施工中取得了较好的成效，使孔桩顺利通过了溶洞区。郁山特大桥的群桩在施工中没有出现一例安全、质量事故，施工结束后，经声波检测，全部桩基合格。

四、结束语

以上是笔者在郁山特大桥施工中的一些实践，取得了较好效果。在我国西南、中南、华东等地区都存在不同规模的岩溶，尤其是西南地区的岩溶非常发育。岩溶地区在施工桥梁桩基时，必须注意桩基周围的地质情况变化，避免发生基坑坍陷现象。另外，值得一提的是，桩下岩溶的处理必须一次性处理彻底，避免留下后患。

作者：谯华东