钻孔桩基施工中孤石处理方法

钻孔桩基施工中孤石处理方法

作者：王平

来源：《商品与质量·建筑与发展》2014年第03期

【摘 要】 结合永明河特大桥桩基施工工程实例，介绍桩基施工中处理孤石常用方法作了分析比较，提出了一种钻爆工艺，并经实践证明是一种行之有效的方法。 【关键词】 桩基施工;钻爆工艺;孤石处理 1.概述

在铁路桥梁桩基钻孔施工过程中，常常会遇到随机分布孤石，由于形状大小各异、厚度不一，孔内状况复杂，穿透孤石成孔难度较大。在这类地层中施工钻孔桩钻进效率低，钻具寿命短，易产生卡钻、斜孔、掉钻头、塌孔等事故，成孔速度也较慢，严重影响施工的正常进度，有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，花费成本较高，经济效益差;如何处理钻孔所遇到的孤石，是当前铁路桥梁施工中较大的技术难题，也是引起桥梁桩基费用严重超标的主要原因。

2.孤石处理主要方法 2.1人工挖孔炸石法

在钻进过程中遇到孤石时，开挖使孤石露出，对涌水地层还应进行抽水，然后人进入孔内，在孤石上钻出爆破孔，安放适量的炸药，对孤石进行爆破。只是对于涌水量大的地层，难以继续延深。 2.2钻孔爆破法

在钻进过程中遇到孤石时，提钻后，查明孤石的产状、大小、形状并依此来制定爆破孔的数量、分布和装药量，利用小口径钻头在孤石上钻出爆破眼，然后在小孔内安放适量的炸药对孤石进行爆破。清除孔内岩块进而达到钻孔顺利穿过孤石的目的。对于垂直高度特别大的巨石可以进行多次爆破直到钻孔穿过巨石。

钻孔爆破具有如下特点：（1）施工周期短，成本低;（2）适应范围广，可适应不同埋深的孤石、漂石、滚石;（3）根据孤石的形状、大小来具体确定爆破孔的孔径、深度和装药量大小，对厚度较大的孤石，可实施分层爆破确保钻孔质量。 3.工程实例

3.1工程地质概况

永明河特大桥穿越喀斯特地质，孤石较多，多为分散孤立分布;孤石产状各异，其垂直厚度一般为0.5m～10m左右;大型、巨型孤石，一般呈集聚型分布，邻近一般都有数个大小不一的孤石就近分布，形成“孤石群”，这些孤石、探头石致密坚硬，难以穿过，且容易误判为桩端持力层。桥址桩基地质勘察难以准确探明，桩基施工较难处理。在工程施工初期，由于设计地质勘探不详、施工经验不足，尝试过采用几种常用方法钻进。在永明河特大桥桥桩基施工中，地质情况较复杂，孤石较多零散分布，遇到孤石问题，分别采用一般工艺和钻孔爆破工艺处理孤石，其工程进度、施工质量及处理效果差异很明显。 3.2一般工艺

冲击钻遇灰岩孤石，每小时钻进3cm～5cm，且钻头底破岩尖刃脱落较多，卷刃磨损严重，并有斜孔现象，经常出现跳转和斜孔，影响了成孔速度。孤石形状不均匀，现场施工投入硬度相近的混凝土。改用钢丝绳冲击钻，实际操作时先用低冲程冲击，冲程控制在1m～2m，通过加快频率来破坏孤石光滑坚硬的表面，同时使钻头充分转动避免偏孔。在冲进孤石10cm深后改用高冲程冲击，冲程为2m～3m，控制泥浆浓度在1.3左右，防止塌孔，也可高低冲程交替冲击。实际冲钻过程中平均进尺为3cm/h～7cm/h，但有些冲击进尺<2cm/h，锤头损坏严重。在桥梁桩基施工过程中，遇到大型孤石群采用一般冲击钻进方法，用冲锤冲击处理孤石效率低，工期长，损耗大。 3.3钻爆工艺

用小型地质钻机抽芯，探查地质情况、孤石位置为此决定用钻孔爆破法处理孤石。在爆破的现场，钻孔爆破采用手风钻及普通凿岩机，钻凿直径38～42mm的炮孔，孔深小于2m，实施分层爆破。炸药一般使用直径Φ32mm的管状乳化炸药卷，切成长度15cm重量100g药块。因此必须严格控制炸药用量，各类炮眼线装药密度可按下列参数控制。周边眼：0.30～0.35kg/m;掏槽眼：0.60～0.65kg/m;辅助眼：0.55～0.60kg/m。掏槽眼装药结构为偶合式，即为连续桩状，顶部用粘土填实，长度要求大于40cm，同时，装药充填度应占炮眼长度的75%～85%，辅助眼、周边眼装药结构采用不耦合装药，不耦合装药系数为：1.25～2.0。按设计要求的线装药密度均匀地绑扎在导爆索和竹皮上，竹皮起固定作用。起爆器材为多段导爆管、导爆索、非电毫秒雷管及瞬发电雷管（用于引爆非电毫秒雷管）。

采用最低用药量，按小包分散的布孔原则，减少冲击波对周边桩基的破坏。光面爆破炮眼间距一般取炮眼直径的10～20倍，设计参数为：孔径d=40mm，孔距a=0.4～0.5m。光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆，主炮孔（掏槽眼）的布置位于全断面的中心，炮眼以井筒中心呈同心圆布置，在中间布设等深度的空眼来增加临空面，周边眼的平面布置于孔桩圆周边。除掏槽眼和周边眼外，其余均为辅助眼。掏槽取眼深度比辅助眼和周边眼深0.15m～0.20m，除中心眼为直眼外，其余孔眼向孔桩中心内甩角度为8°～15°。光面眼起爆时

的最小抵抗线是光面层厚度或周边眼到邻近辅助眼的距离，布置周边眼（亦称光爆眼）的爆破质量对岩体的完整性、强度直接造成影响，是保证光爆效果的重要步骤，并视岩石强度可作适当调整，周边眼之间可适当布设等深度的空眼，实践中，按设计装药，能获得60%以上具有清晰可见眼痕的光面井壁。

主炮孔（掏槽眼）采用传统的连续装药结构，辅助孔由于径向不耦合系数较小，为了保证炮孔壁不产生压碎破坏，因此，决定采用空气间隔装药。合理确定每个炮眼的装药量是保证爆破成功的关键，装药量过小，难以克服岩层的夹制力，降低炮眼利用率并影响断面的成型;药量过大，既浪费炸药，又造成大量超挖，形不成光面。在施工的过程中，由于地下水丰富，大量涌水夹杂着泥沙，为防止炮孔堵塞，炮孔钻完后，应立即用草团等将炮孔口堵塞。将乳化炸药（防水炸药）装入塑料套绑扎好再放入钻孔。孔口填塞炮孔口部的填塞是控制爆破作业中的又一项重要环节。良好的孔口填塞，既能有效地防止飞石，还能充分地发挥出爆破效能，达到控制块率、松度等预期目标。孔口填塞得过紧、过松、过长、过短，都将直接影响到爆轰波的作用发挥。不同的填料，可用不同的填塞长度及密实度。最好的填料为饱和粘性土，填塞长度可取300～500mm，夯填密实度可取80%～85%。

起爆网络与采用的是非电导爆管起爆网络，孔内毫秒延时塑料导爆管雷管起爆，孔外用导爆索连接，导爆索用火雷管起爆。起爆顺序：首先掏槽眼，其次辅助眼，最后周边眼（光面眼）。在严格保证起爆顺序的条件下，合理的间隔时间，可获得良好的爆破效果。而理想的间隔时间是先爆破的岩石已抛离岩体，对后爆岩体所产生的应力波尚未消失时，即使后段起爆。掏槽眼与其后段及各圈眼的起爆时差选择在25～50ms范围内。周边眼与辅助眼的时差可控制在约50ms，周边眼全断面同时爆破。在“钻、填、爆、冲、抓”工序施工过程中，工程技术人员按照设计、施工规范要求，精心组织施工，避免事故发生。 3.4处理效果

采用爆破处理，既经济又有实在，收到良好效果。通过把钻进孤石、破碎孤石、清除岩块等技术方法优化组合在一起，组成一个复合工艺处理孤石。这样，桩基成孔速度大大提高，既能满足施工进度要求又能保证工程质量，同时，又可以提高经济效益。在16#-1桩基施工了8天时间，而16#-5桩基施工采用了钻孔爆破法仅用4天时间，通过对周边其它桩基进行“低应变动测”检查，其结果表明基桩完整良好，无破损。钻孔爆破法处理孤石是可行的。 4 结束语

桥梁桩基施工遇孤石群时不宜采用单一技术方法，要在现有的施工条件下，灵活地采用综合性的技术方法和施工方案，将几种技术方法的优点有机地结合起来，才能快速地穿透孤石，避免桩基施工出现坍塌、偏孔及冲孔慢等施工问题。