巖溶地區(qū)鉆孔樁成孔施工技術(shù)

章鴻祥

【摘 要】通過對(duì)溶巖地區(qū)樁基鉆孔施工技術(shù)的探討,可以加深溶巖地區(qū)鉆孔樁成孔技術(shù)的認(rèn)識(shí),從中得到有益的參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】巖溶 鉆孔樁 沖擊成孔

【中圖分類號(hào)】TU7【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

巖溶、溶隙等是一種形態(tài)奇特且分布的自然現(xiàn)象,宏觀上雖有特定的發(fā)育規(guī)律,但在不大的施工場地上,其分布則是無常的,這無形中就給樁基施工增加了難度。沖擊鉆孔對(duì)不均勻地層具有良好的適應(yīng)性,鉆進(jìn)時(shí)易及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理因地層軟硬不均而引起的鉆孔偏斜;對(duì)于溶洞地層能很好地沖填加固孔壁,并能及時(shí)造漿,防止和糾正偏斜孔。

一、施工準(zhǔn)備

沖孔樁施工時(shí),在穿越松散地層、溶洞、陡巖面等地層時(shí),如施工工藝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)坍塌、斜孔和卡鉆埋鉆等事故,故施工前要充分做好以下幾方面的技術(shù)準(zhǔn)備工作:

1、全面熟悉設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范,掌握詳盡的樁位地質(zhì)資料,制訂適當(dāng)?shù)氖┕し桨负褪┕ぜ夹g(shù)保障措施,報(bào)監(jiān)理工程師審批;

2、設(shè)計(jì)要求每根樁必須用地質(zhì)鉆機(jī)鉆探,詳細(xì)記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型,繪制地質(zhì)柱狀圖,為制定相應(yīng)的施工方案提供詳實(shí)的依據(jù);

3、根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況,對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案及施工措施;

4、設(shè)計(jì)要求施工前在橋位處進(jìn)行鉆孔樁成孔試樁試驗(yàn),以取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),完善施工方案,指導(dǎo)施工;

5、遇到與地質(zhì)勘探資料不一致的特殊溶洞時(shí),必須請(qǐng)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)單位核查,明確處理方案,并報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后實(shí)施。

二、沖擊鉆孔成孔

1、埋設(shè)護(hù)筒

在樁基定位并經(jīng)復(fù)核無誤后方可進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè),護(hù)筒中心的位置要準(zhǔn)確,傾斜度小于1%,長度根據(jù)不同的地質(zhì)而定,頂面需高于地面0.5m～1.0m,以便提高孔內(nèi)水頭壓力。護(hù)筒長度不短于3m～4m,護(hù)筒周圍換填粘土。為盡量減少成孔作業(yè)過程中鉆機(jī)底座偏壓力對(duì)孔壁穩(wěn)定性的影響,可采用鋼軌支架墊起鉆機(jī)以分散沖擊力。

2、泥漿制備

鉆孔泥漿由水、粘土(膨脹土)和添加劑組成,有懸浮鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具,增大靜水壓力并在孔壁形成泥皮、隔斷孔內(nèi)外滲流、防止坍孔的作用。鉆孔泥漿選用水化快、造漿能力強(qiáng)的粘土制備,泥漿比重取規(guī)范高限1.2～1.4,泥漿稠度、含砂率、失水率按規(guī)范要求控制。

3、覆蓋層鉆進(jìn)

覆蓋層鉆進(jìn)時(shí),每進(jìn)2m要進(jìn)行一次拋片石粘土填料沖砸固壁。上下填料搭接長度不小于0.5m。鉆進(jìn)時(shí)采用1.5m～2.0m的中小沖程,并加大泥漿稠度,持續(xù)反復(fù)沖擊使孔壁堅(jiān)實(shí)。鉆至離溶洞頂部約1.0m左右時(shí),在1m～1.5m范圍內(nèi)變換沖程,逐漸將洞頂鑿穿,隨時(shí)防止卡鉆。

4、擊穿溶洞頂板

首先,擊穿溶洞頂板后,孔內(nèi)水位迅速下降,鉆機(jī)司機(jī)應(yīng)提起鉆頭,置放在距離鉆孔4～5m的地面上,離開鉆機(jī);同時(shí)另一人將大水管放入孔口,對(duì)孔內(nèi)補(bǔ)水,保持孔內(nèi)水頭高度;裝載機(jī)向孔內(nèi)填土石,土石的比例是1∶1,回填高度超出溶洞頂不小于2m,若此時(shí)仍在漏水,繼續(xù)回填土石,高度超出溶洞頂4m左右,等待2h,觀察地面有無塌陷跡象,若無安全隱患開始下步工作。

第二步,鉆機(jī)重新沖孔,直至漏水止,開始第二輪回填,如此反復(fù)多次,直到溶洞內(nèi)的擋土墻不漏水為止,進(jìn)入下步工作。

第三步,擋土墻不漏水不能說明它能承受混凝土灌注時(shí)產(chǎn)生的壓力。實(shí)踐說明,當(dāng)完成第二步堵漏工作后,必須反復(fù)回填土石,沖孔3次以上,提高擋土墻的抗傾覆能力,滿足灌注混凝土?xí)r的壓力。

穿越溶洞后,按正常速度繼續(xù)鉆孔直到設(shè)計(jì)樁底。

三、終孔檢查

終孔樁端全巖面現(xiàn)場應(yīng)主要從四個(gè)方面進(jìn)行綜合判斷:

(1)以樁孔實(shí)際見巖高程始,至少進(jìn)尺50cm后,可申報(bào)全巖面檢驗(yàn),超前鉆孔柱狀圖揭示的巖面高程只作為參考;

(2)查閱機(jī)臺(tái)施工記錄,可將基巖進(jìn)尺速度0.1m/h～0.2m/h作為進(jìn)入全巖面的控制速度;

(3)可觀察井口鋼絲繩的擺動(dòng)情況,錘頭觸巖面時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微的反彈;

(4)使用細(xì)網(wǎng)篩撈取巖渣,巖屑含量為50%～70%,且含泥、含砂量小于4%時(shí),認(rèn)為已入巖。

四、清孔

清孔緊接在終孔檢查后進(jìn)行,避免隔時(shí)太長以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌。采用換漿法清孔,通過向孔底壓注泥漿,讓鉆渣上浮并隨同泥漿流入泥漿池沉淀。為加速清孔,施工人員可用濾網(wǎng)撈出鉆渣。當(dāng)孔內(nèi)鉆渣清除干凈、砂率<2%時(shí)方可下鋼筋籠。鋼筋籠下完后在灌注混凝土前要進(jìn)行二次清孔,主要防止沉淀,降低砂率,并向孔內(nèi)注入稀漿循環(huán)流動(dòng)降低泥漿相對(duì)密度至1.1左右,對(duì)于易塌地層,泥漿相對(duì)密度可保持在1.2～1.25左右。

五、水下混凝土灌注

1、準(zhǔn)備工作

⑴ 鉆孔直徑和孔形、清孔工作須滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

⑵ 灌注和處理故障所需各種機(jī)械設(shè)備必須準(zhǔn)備齊全,需要特別注意的是導(dǎo)管連接拼裝的水密性檢驗(yàn),升降機(jī)械設(shè)備、隔水提板等必須符合要求。

⑶ 水下混凝土的配比經(jīng)試驗(yàn)確定,一般坍落度應(yīng)控制在18～22cm。

⑷ 首批灌注混凝土的數(shù)量計(jì)算,要確保第一次埋管達(dá)到1.0m以上。

2、灌注施工技術(shù)要點(diǎn)

⑴ 首批混凝土的灌注是全樁混凝土灌注成功的關(guān)鍵,必須嚴(yán)格控制。首批灌注的混凝土的質(zhì)量和數(shù)量,必須滿足混凝土導(dǎo)管一次連續(xù)下落后能將導(dǎo)管埋入混凝土的深度<1.0m。

⑵ 根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),漏斗下口與導(dǎo)管頂口相接處改變過去的栓閥,采用提板軟墊法。提板可用比導(dǎo)管口徑稍大的鋼板焊上耳扣,下面的軟墊可采用塑料布或水泥袋紙,不會(huì)阻礙混凝土下落而且很經(jīng)濟(jì)。灌注開始時(shí),保持導(dǎo)管下口距孔底25～50cm不動(dòng),用副卷揚(yáng)機(jī)提出提板,使漏斗底口完全敞開,隔水塑料布托住混凝土降至孔底,用手電筒照射導(dǎo)管內(nèi)檢查,如沒有被堵塞下不去的混凝土拌合物,也沒有泥漿水充滿導(dǎo)管內(nèi),則首批灌注成功,可繼續(xù)進(jìn)行灌注。

⑶ 在繼續(xù)灌注混凝土拌合物的過程中,要重點(diǎn)控制導(dǎo)管的最大、最小埋深。控制導(dǎo)管最大埋深的目的是防止埋深過大,導(dǎo)管拔不出來;控制導(dǎo)管最小埋深的目的是防止導(dǎo)管拔出混凝土表面以致導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水,而且還容易使后灌混凝土沖破先灌注的混凝土表面而覆蓋在原混凝土表面沉淀的泥渣層上,形成夾層斷樁。

⑷ 混凝土灌注到樁基上部時(shí),由于落差變小、壓力減小,為保證混凝土密實(shí),應(yīng)上下抖動(dòng)導(dǎo)管或增大漏斗底口高度,產(chǎn)生較大的超壓力將首批灌注的混凝土全面頂托上升。由于首批灌注混凝土覆蓋底層從樁孔底頂托到樁頂,長期與鉆孔中的泥漿接觸,清孔時(shí)泥漿中未清除干凈的泥砂、鉆渣逐步沉淀在首批灌注的混凝土表面,因此灌注到頂時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)高程超出0.5～1.0m。

六、結(jié)語

巖溶地區(qū)鉆孔樁施工由于地質(zhì)復(fù)雜和有許多不確定性,為鉆孔帶來許多難度,因此要求事先多鉆孔,做到每根樁都鉆,繪制每根樁的地質(zhì)剖面圖,了解溶洞走向,為確定施工方案提供依據(jù)。溶洞的處理方法不是一成不變的,應(yīng)根據(jù)覆蓋層地質(zhì)情況、溶洞填充情況等選擇適合本地區(qū)的方法。

參考文獻(xiàn)

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