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喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)鐵路橋梁樁基施工技術(shù)研究

文檔作者：吳飛文檔來源：中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司		更新日期： 2026年04月10日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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工程技術(shù)與應(yīng)用 2025 年 第02 期 總第178 期 工程技術(shù)研究
50
摘要：文章依據(jù)樁基施工基本原理，結(jié)合某特大橋樁
基工程，提出了喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)鐵路橋梁鉆孔樁成
孔施工優(yōu)化技術(shù)。工程實踐表明，文章提出的全套管
全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+ 旋挖鉆機(jī)成孔技術(shù)能有效避免溶洞封堵漏
漿、塌孔埋錘、工期不可控及樁孔傾斜等問題，從而為
類似喀斯特發(fā)育地區(qū)鐵路橋梁樁基施工提供有益參考。
關(guān)鍵詞：橋梁樁基；喀斯特區(qū)；施工工藝；質(zhì)量控制；
靜載試驗
Abstract: Based on the basic principle of pile foundation
construction, combined with the pile foundation
engineering of a grand bridge, this paper puts forward
the optimization technology for bored pile hole forming
construction of railway bridge in karst strongly-developed
area. The engineering practice shows that the hole forming
technology of full casing full rotary drilling rig + rotary
drilling rig proposed in this paper can eff ectively avoid the
problems of slurry leakage in karst cave plugging, hole
collapse and hammer burying, uncontrollable construction
period and pile hole inclination, so as to provide a useful
reference for the construction of railway bridge pile
foundation in similar karst developed areas.
Keywords: bridge pile foundation; karst area; construction
technology; quality control; static load test
分類號：U445
1 工程概況
池黃鐵路某特大橋處于喀斯特地貌地區(qū)，受區(qū)域
喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)鐵路橋梁樁基施工技術(shù)研究
吳　飛
中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 十堰 442000
Research on Construction Technology of Railway Bridge Pile Foundation in Karst
Strongly-developed Area
WU Fei
China Railway 11th Bureau Group Second Engineering Co., Ltd., Shiyan 442000, Hubei, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2025.02.016 .
地質(zhì)構(gòu)造及地下水影響，橋址區(qū)喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育，鉆
孔線溶率高達(dá)21% ～ 59%，地面以下11 ～ 90 m 深處
單個鉆孔揭露溶洞有3 ～ 10 個，部分鉆孔溶洞呈串珠
狀。鉆進(jìn)時一般漏漿現(xiàn)象比較明顯；部分溶洞為半填
充或為空洞，鉆進(jìn)時漏漿嚴(yán)重，由于充填物性質(zhì)不穩(wěn)定，
應(yīng)采取封堵措施。橋址區(qū)地表水發(fā)育，對橋梁施工存
在一定的影響[1-2]。
此類復(fù)雜地質(zhì)條件無疑給橋梁樁基施工帶來了極
大挑戰(zhàn)。若采用常規(guī)沖擊鉆樁基施工，常會出現(xiàn)泥漿
順裂隙流失等現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至引發(fā)溶洞空腔掉錘和
塌孔埋錘等安全事故[3]。溶洞的存在易導(dǎo)致旋挖鉆出
現(xiàn)偏孔等技術(shù)難點(diǎn)。為解決上述問題，文章提出了全
套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+ 旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)，通過充分發(fā)揮
二者的優(yōu)勢，較好地解決了復(fù)雜溶洞地區(qū)樁基鉆進(jìn)塌
孔埋鉆問題，以期為類似溶洞發(fā)育地區(qū)樁基施工提供
參考。
2 樁基施工新技術(shù)及特點(diǎn)
文章采用的“全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+ 旋挖鉆機(jī)”樁
基成孔技術(shù)，通過利用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的壓力和扭
矩，借助套管底部高強(qiáng)刀頭對巖體進(jìn)行切割，并利用
全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)下壓功能將護(hù)筒下壓，最后通過旋挖鉆機(jī)
將鋼護(hù)筒內(nèi)的土體掏出成孔。
鋼套管一邊鉆進(jìn)，旋挖鉆機(jī)一邊取土，當(dāng)上一節(jié)
鋼套管頂面距離地面500 ～ 1 000 mm 時，全套管全回
轉(zhuǎn)鉆機(jī)停鉆，安裝下一節(jié)鋼套管。這樣往復(fù)循環(huán)，不
斷地鉆進(jìn)、取土、卸土、安裝鋼套管，直至鉆至設(shè)計
深度。
相較于傳統(tǒng)的橋梁樁基成孔技術(shù)，文章所采用的
作者簡介： 吳飛，男，本科，工程師，研究方向為鐵路橋梁樁基
施工。
工程技術(shù)研究 第10卷 總第178期 2025年1月 工程技術(shù)與應(yīng)用
51
新技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
（1）借助全套管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中鋼套筒對孔周土體的
約束作用，樁基鉆進(jìn)不會出現(xiàn)漏漿的情況，較好地解
決了鉆進(jìn)施工中反復(fù)造漿和溶洞封堵等技術(shù)難題。
（2）通過聯(lián)合兩種樁基鉆進(jìn)技術(shù)，確保樁基施工
工期滿足工程要求，避免了單一樁基鉆進(jìn)成孔，工期
不可控的問題。
（3）采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)作為旋挖鉆施工的導(dǎo)
向，較好地保證了樁孔垂直度，為樁基質(zhì)量提供保障。
3 施工方案及工藝
全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+ 旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)流程，主
要分為全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)對位→旋挖鉆旋挖取土石→鋼套管
旋轉(zhuǎn)切削土體→壓管、清渣→旋挖鉆取土成孔→鋼筋
籠制作安裝→灌注樁身混凝土→拔出鋼護(hù)筒。樁基施
工主要設(shè)備及關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)如表1 所示。
導(dǎo)管入孔后，底端與孔底距離為0.25 ～ 0.40 m，導(dǎo)管
連接應(yīng)緊密，并位于樁孔中心位置。混凝土坍落度控
制在18 ～ 22 cm。水下混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中途
不得停頓，盡量縮短拆除導(dǎo)管的間斷時間。
（5）拔出鋼護(hù)筒。樁身混凝土灌注過程中，要注
意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，邊灌注
樁基混凝土，邊用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)將鋼護(hù)筒拔出，混凝土
灌注高度高于全護(hù)筒底20 m 以上，防止出現(xiàn)漏漿導(dǎo)致
樁基不成孔。
4 施工質(zhì)量控制
4.1　鉆孔質(zhì)量控制
樁基成孔過程中需檢查鋼套管的內(nèi)徑，嚴(yán)格保證
鉆孔直徑滿足設(shè)計樁徑要求[4]。施工過程中，需通過
水平靠尺或全站儀對鋼套管的垂直度進(jìn)行復(fù)核，確保
設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量功效
全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)徐州盾安DTR260 瞬時扭矩6174 kN·m，套管下壓830 kN；起拔力極
限值4 210 kN，壓拔行程75 cm；回轉(zhuǎn)速率1 次/min 1 平均速度1.2 ～ 1.5 m/h，最大鉆深
度148 m，鉆孔直徑1.0 ～ 2.6 m
液壓動力站QSX15-500 發(fā)動機(jī)功率441 kW，質(zhì)量13 t，發(fā)動機(jī)油耗88 L/h 1 —
履帶吊150 t 油耗200 L/h 1 —
旋挖鉆XR550D 油耗120 L/h 1 最大鉆深132 m
表1　樁基施工主要設(shè)備及關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)
各關(guān)鍵步序的施工要點(diǎn)及相關(guān)工藝性參數(shù)如下：
（1）全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)定位。在樁頭周圍土體上鋪設(shè)承
重鋼平臺后，調(diào)整全回旋鉆機(jī)移機(jī)定位，采用十字交
叉線定位方法，確保鉆機(jī)配置的鋼套管中心與已埋設(shè)
好的外鋼套管中心保持一致。
（2）鋼套管切削鉆進(jìn)。采用DTR260 型全回旋鉆
機(jī)配備的壁厚5 cm 成品鋼套管，由全回旋鉆機(jī)驅(qū)動鋼
套管旋轉(zhuǎn)切削鉆進(jìn)，通過將樁與周邊土體分離，減小
樁側(cè)摩擦力。若鉆進(jìn)過程中遇到溶洞，應(yīng)做好施工記
錄，并計算溶洞位置。待樁基鉆孔取芯完成后，取出
鋼套管并下入鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)與樁基直徑相同，
鋼護(hù)筒底面位于樁底，頂面應(yīng)高出計算溶洞頂面1 m。
（3）旋挖鉆取土成孔。通過全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)將鋼套管
旋轉(zhuǎn)沉入一定的樁身深度后，采用旋挖鉆機(jī)XR550D
將護(hù)筒內(nèi)的土體掏出成孔。樁基鉆孔施工完成后進(jìn)行
沉渣清理，沉渣厚度不得大于5 cm。
（4）樁身混凝土澆筑。鋼筋籠在孔外綁扎成型后，
采用2 臺25 t 吊車起吊安裝。樁身混凝土澆筑采用水
下混凝土灌注方法，鋼筋籠安裝完成后，根據(jù)孔深配
備所需導(dǎo)管，準(zhǔn)確記錄所有導(dǎo)管的長度和數(shù)量，確保
鋼套管垂直度滿足要求。此外，鉆孔時孔壁全部被鋼
護(hù)筒防護(hù)，側(cè)壁土方不會出現(xiàn)脫落及垮塌，孔底不會
產(chǎn)生沉渣，但鉆孔過程中混合在水中的泥渣無法完全
清除，需要多沉淀幾次，并采用旋挖鉆多次掏渣。
4.2　混凝土灌注質(zhì)量控制
混凝土施工前，開展灌注試驗，確保混凝土性能
參數(shù)和施工組織滿足施工要求[5]。為減少混凝土擾動，
鋼套管埋深以20 m 為宜?；炷敛牧现许毺砑映從?
劑，確保混凝土緩凝時間達(dá)到8 ～ 10 h?；炷凉嘧?
方式采用罐車自卸，不僅避免了泵管堵管，同時可有
效提高樁基灌注質(zhì)量。
5 單樁承載力試驗
此次單樁承載力試驗依托自平衡法原理，開展了
4 次典型樁體的靜力承載試驗。在樁體內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)
荷載箱，在混凝土澆筑之前和鋼筋籠一起埋入樁內(nèi)相
應(yīng)的位置，并將荷載箱的加壓管和所需的其他測試裝
置從樁體引到地面，然后灌注成樁。樁體自平衡法靜
載試驗原理如圖1 所示。
工程技術(shù)與應(yīng)用 2025 年 第02 期 總第178 期 工程技術(shù)研究
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現(xiàn)場采用慢速維持荷載法，分級進(jìn)行加載，每級
加載量為預(yù)估最大加載量的1/10。第一級按兩倍分級
荷載加載。卸載也分級進(jìn)行，每級卸載量為2 個加載
級的荷載值。加（卸）載均勻連續(xù)，每級荷載在維持
過程中的變化幅度不得超過分級荷載的10%。每級加
（卸）載后第1 h 內(nèi)，分別在5 min、10 min、15 min、
30 min、45 min 和60 min 測讀位移，以后每隔30 min
測讀一次，達(dá)到相對穩(wěn)定后方可加（卸）下一級荷載。
試驗樁19-4# 和42-19# 均為柱樁，單樁承載力設(shè)
計值均為9 000 kN，且二者樁長接近，為便于對比分
析，上述兩根試驗樁的靜載試驗結(jié)果如圖2 所示。
由圖2 可以看出，加載初期，上段樁位移與荷載
間近似呈線性增長關(guān)系，待荷載達(dá)到設(shè)計值的60% ～
70% 時，上段樁體位移變化逐漸增大，但整體仍處于
可控范圍，位移峰值分別控制在0.60 和1.40 mm 內(nèi)。
卸載階段上段樁位移與荷載間近似呈線性關(guān)系，當(dāng)卸
載結(jié)束后，42-19# 樁體約有0.35 mm 的不可逆位移。
由于下段樁樁體較短，樁側(cè)摩阻力較上段樁明顯偏小，導(dǎo)
致加載期間下端樁位移偏大，峰值分別為2.7 和3.2 mm。
此外，下段樁位移與荷載間近似呈正相關(guān)，但二者間
的對應(yīng)關(guān)系尚不明確。
總體而言，各試驗點(diǎn)在最大試驗荷載作用下均未
破壞，Q-S 曲線均為緩變型沉降曲線，且位移遠(yuǎn)小于
預(yù)警值40 mm。由此可見，采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+
旋挖鉆機(jī)成孔方式形成的樁體單樁承載力均滿足設(shè)計
要求。
6 結(jié)束語
文章以池黃鐵路某特大橋樁基工程為例，重點(diǎn)介
紹了復(fù)雜溶洞地區(qū)鐵路樁基施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制
要點(diǎn)。工程實踐表明，全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+ 旋挖鉆機(jī)
樁基施工技術(shù)較好地解決了復(fù)雜溶洞地區(qū)常規(guī)樁基成
孔施工遇到的溶洞封堵漏漿、塌孔埋鉆、樁孔傾斜、
工期不可控等問題，相應(yīng)的施工技術(shù)和方案可為類似
喀斯特發(fā)育地區(qū)樁基施工提供參考。
參考文獻(xiàn)
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圖1　樁體自平衡法靜載試驗原理示意圖
圖2　樁體靜載試驗結(jié)果
（a）19-4#
（b）42-19#
1 800
3.00
2.40
1.80
1.20
0.60
0.60
1.20
1.80
2.40
3.00
0
3 600 5 400
樁頂位移量/mm
荷載箱加壓荷載/kN
7 200
9 000
1 800
3.50
3.50
2.80
2.80
2.10
2.10
1.40
1.40
0.70
0.70
0
3 600
5 400
樁頂位移量/mm
荷載箱加壓荷載/kN

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