國(guó)道主干線寧波繞灘段橋梁鉆孔灌注樁孤石處理方案

1孤石基巖和孤石的區(qū)別寧波屬于第四系沿海沉積平原。表層為砂質(zhì)粘土、耕作土壤和亞粘土。除表面分布厚度為0.5.20cm外，高壓縮性粘土和亞粘土（通常稱為硬殼層）也分布在不同高度（7.40m）的流塑帶軟土中。巖石層主要為上侏羅統(tǒng)上侏羅統(tǒng)陸相火山巖系，其次為白牙火山沉積層。項(xiàng)目地質(zhì)條件較差。軟土是主要不良地質(zhì)問題,其特點(diǎn)是軟土厚度大、埋藏深、分布廣泛,所以很多地方無(wú)法采用淺基礎(chǔ),鉆孔灌注樁的應(yīng)用較為普遍。在實(shí)際施工時(shí)會(huì)偶爾遇到大小各異、厚度不一的孤石,由于數(shù)量較少,辨別區(qū)分出孤石和基巖是首要工作,然后才能給出處理方案(鉆穿孤石或嵌入基巖)。本文參考國(guó)道主干線寧波繞城公路西段(駱駝至姜山)橋梁鉆孔灌注樁孤石的處理經(jīng)驗(yàn),闡明橋梁鉆孔灌注樁施工時(shí)對(duì)疑似孤石的判別方法和軟土地區(qū)孤石的處理辦法。2孤石入巖的特征對(duì)于判別鉆孔過程中所遇巖石是孤石還是基巖,最簡(jiǎn)單也是最方便的方法是進(jìn)行地質(zhì)鉆探,在所遇孤石附近重新鉆探至原探孔孔底標(biāo)高附近,與原鉆探資料比較,很容易就知道所遇巖石是否是孤石。但很多時(shí)候施工單位和業(yè)主單位不愿意重新鉆探,這時(shí)就需要根據(jù)鉆孔資料分析判別,首先應(yīng)分析該鉆孔本身的鉆孔資料,如有孤石埋藏時(shí),一般會(huì)未見殘積土或穿過很薄的殘積土就遇到較新鮮(中、微風(fēng)化)的巖石。一般來(lái)說,風(fēng)化首先要經(jīng)過分解階段,使巖石礦物顆粒的比表面積逐漸增大,加強(qiáng)了與水、氧及二氧化碳的接觸,促使了分解作用,這個(gè)過程是由表及里漸次減弱的,所以巖面應(yīng)呈強(qiáng)風(fēng)化到中風(fēng)化到微風(fēng)化到新鮮過渡規(guī)律。因此,穿過很薄的殘積土層甚至未見到殘積土層就遇到很新鮮(中、微風(fēng)化)的基巖,這種情況不符合風(fēng)化逐漸過渡的規(guī)律,屬異?，F(xiàn)象,應(yīng)進(jìn)一步查明孤石的可能性。然后應(yīng)對(duì)比附近鉆孔的入巖標(biāo)高,如果相鄰的鉆孔的入巖標(biāo)高差異懸殊,明顯不在同一平面或同一坡面內(nèi),對(duì)個(gè)別特別淺的孔應(yīng)提出懷疑,這也是異?，F(xiàn)象應(yīng)進(jìn)一步探明。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),孤石一般出現(xiàn)在以下兩種地形特征處,一處是原有和現(xiàn)有河道附近,另一處是較陡的巖面附近。當(dāng)懷疑遇到孤石時(shí)應(yīng)調(diào)查鉆孔處是否是某一河流的故道或者現(xiàn)有河流附近,還應(yīng)查看附近地形,看看附近是否有形成較陡巖面可能,比如小山包之類的。經(jīng)過以上的分析對(duì)比后基本就能判斷出所遇到的是孤石還是基巖。3打破法工藝在特殊地對(duì)深層孤石地的應(yīng)用現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)鉆孔灌注樁施工時(shí)遇到孤石時(shí)常用的鉆進(jìn)方法有:開挖法、鉆孔爆破法、沖擊鉆進(jìn)法、沖抓鉆進(jìn)法、回旋鉆進(jìn)法。開挖法造價(jià)低、工藝簡(jiǎn)單,應(yīng)用相當(dāng)廣泛,淺層孤石可采用人工開挖或者機(jī)械開挖處理,能有效地清除孤石障礙。寧波地區(qū)淺層孤石主要是位于硬殼層中的地表孤石,一般清場(chǎng)時(shí)肉眼可見。硬殼層下部的淤泥一般為流塑性,無(wú)法支撐較大石塊的重量,因此該地區(qū)出現(xiàn)的一般是位于硬殼層上的地表孤石和硬塑性淤泥層中及其下深層孤石。開挖法的技術(shù)關(guān)鍵在于確保操作者和操作機(jī)械的安全,因而對(duì)付深層孤石時(shí)不可采用。鉆孔爆破法具有施工周期短、成本低、適應(yīng)范圍廣、方便靈活等特點(diǎn),在針對(duì)孤石處理時(shí)具有較大的優(yōu)越性。但由于寧波地區(qū)土質(zhì)具有顯著的結(jié)構(gòu)性,一旦受到擾動(dòng),其絮狀結(jié)構(gòu)便被破壞,土的強(qiáng)度明顯下降,土體靈敏度在4～8之間。同時(shí)地基土的流變性是顯著的,其長(zhǎng)期抗剪強(qiáng)度只有一般抗剪強(qiáng)度的20%～60%,因此鉆孔爆破法不能用于寧波這種軟土地區(qū)。沖擊鉆進(jìn)法是采用沖擊式鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)一定重量的沖擊鉆頭,在一定的高度內(nèi)使鉆頭提升,然后突然使鉆頭自由降落,利用沖擊動(dòng)能破碎巖層,再用泥漿正循環(huán)將鉆渣巖屑排出。在軟土地區(qū)這種不能采用爆破法的情況下,沖擊鉆進(jìn)法為處理孤石地基首選,需要注意的是,軟土地區(qū)使用沖擊鉆進(jìn)法處理孤石時(shí)泥漿循環(huán)應(yīng)采用正循環(huán)而非反循環(huán),因?yàn)榉囱h(huán)對(duì)泥漿護(hù)壁的破壞度較大,容易引起坍孔。沖抓鉆進(jìn)法是先用沖擊錘將巖石破碎后再抓出,因而效率低,同時(shí)因?yàn)殂@孔上部存在很厚的淤泥層,上部孔壁較為松散,在抓出時(shí)會(huì)與孔壁發(fā)生碰撞擾動(dòng),易發(fā)生坍孔事故,所以沖抓鉆進(jìn)法不能在像寧波地區(qū)這種軟土地基較厚的地區(qū)使用。回旋鉆進(jìn)法是采用轉(zhuǎn)盤式或動(dòng)力頭式回旋鉆機(jī),配用普通硬質(zhì)合金鉆頭、滾刀鉆頭、組合牙輪鉆頭。實(shí)踐證明,在寧波這種巖性較軟的地區(qū)可以使用回旋鉆鉆進(jìn),但鉆進(jìn)時(shí)鉆頭有較大跳動(dòng),鉆具壽命不長(zhǎng),鉆進(jìn)效率不高,應(yīng)定期提出鉆頭檢查,進(jìn)行必要的補(bǔ)焊修復(fù)。4沖擊鉆施工后發(fā)現(xiàn)的孤石實(shí)例1:某合同段在施工某特大橋引橋橋墩時(shí)發(fā)現(xiàn)其23號(hào)墩的2號(hào)樁提前10m左右未見殘積土就進(jìn)入微風(fēng)化凝灰?guī)r,而其時(shí)22、23、24號(hào)墩的1號(hào)樁均已施工完畢,并且鉆孔時(shí)未見異常地質(zhì),結(jié)合該橋墩樁基位于江邊的事實(shí),判斷此時(shí)遇見的為孤石。在組織實(shí)施?？准罢{(diào)進(jìn)沖擊鉆的過程中,組織人員就近調(diào)入另一臺(tái)回旋鉆鉆機(jī)對(duì)23號(hào)墩的7號(hào)樁鉆進(jìn)施工,也未發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì),進(jìn)一步增大了2號(hào)樁遇見孤石的可能性。在更換沖擊鉆進(jìn)行施工后,很快就穿透了厚度為3.7m孤石,事實(shí)證明先前的判斷完全正確。實(shí)例2:另一合同段在施工一跨線橋時(shí)發(fā)現(xiàn)17號(hào)墩1號(hào)樁入巖時(shí)巖面比18號(hào)墩1號(hào)樁提前8m且殘積土很薄,而橋梁跨徑為20m,判斷此鉆孔屬異常地質(zhì)。此時(shí),大樁號(hào)側(cè)已經(jīng)施工完成了19號(hào)墩～27號(hào)墩的1號(hào)樁和30號(hào)墩～50號(hào)臺(tái)的所有樁基,均已鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高且均未到達(dá)基巖巖面;小樁號(hào)側(cè)僅施工了4號(hào)墩、8號(hào)墩、10號(hào)墩和13號(hào)墩的1號(hào)樁,均為嵌巖樁,但綜合考慮其巖面在17號(hào)墩位置明顯低于鉆孔所遇巖面。根據(jù)已有的鉆孔記錄資料,初步判定17號(hào)墩1號(hào)樁遇到孤石。該合同段施工單位選擇利用回旋鉆鉆進(jìn),同時(shí)對(duì)17號(hào)墩6號(hào)樁鉆進(jìn)以增加同排鉆孔資料,結(jié)果6號(hào)樁鉆孔除殘積土有所增厚外,巖面幾乎未變化。后又對(duì)4號(hào)樁鉆進(jìn),再次確認(rèn),結(jié)果顯示基巖巖面標(biāo)高同1、6號(hào)樁基本在同一平面上。此時(shí),1號(hào)墩已鉆入基巖4.2m,鉆進(jìn)速度越來(lái)越慢,鉆頭返修率越來(lái)越高,經(jīng)慎重考慮后,認(rèn)為此處所遇巖石為基巖,決定終孔灌注。施工完成后對(duì)17號(hào)墩1～6號(hào)樁基全部進(jìn)行了“低應(yīng)變動(dòng)測(cè)”檢查,其結(jié)果表明基樁完整良好,無(wú)破損,承載能力滿足設(shè)計(jì)要求,說明當(dāng)時(shí)判斷是正確的,該處遇到的并非孤石。5灌注樁的承載能力鉆孔灌注樁施工時(shí),實(shí)際鉆孔地質(zhì)與設(shè)計(jì)文件提供的探孔地質(zhì)資料有時(shí)會(huì)有不相符的情況,對(duì)樁基入巖提前量較多的鉆孔應(yīng)提出懷疑,可以根據(jù)鄰近鉆孔的地質(zhì)判斷該鉆孔是否