某大橋巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)研究

馬誠信

摘 要:某特大橋樁基施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜,地層上部為人工填筑粗角礫土、粗圓礫土及卵石土,下部為弱風(fēng)化灰?guī)r,巖石節(jié)理裂隙強(qiáng)烈發(fā)育,溶洞和溶蝕較多、較大且多層分布。在樁基施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、掉鉆、串孔、護(hù)壁泥漿流失,造成護(hù)壁坍塌或孔口塌陷等現(xiàn)象。針對出現(xiàn)的不同情況采用提前高壓注漿處理、回填材料填充、護(hù)筒跟進(jìn)、水下灌注混凝土等不同的施工方法,使得鉆孔順利進(jìn)行,混凝土灌注數(shù)量及質(zhì)量得到有效控制。

關(guān)鍵詞:巖溶地質(zhì)注漿鋼護(hù)筒樁基施工

中圖分類號(hào):TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0050-01

1工程概況

某大橋全長600.50m,設(shè)有20個(gè)墩(臺(tái)),70根樁,樁基均為柱樁,嵌入弱風(fēng)化灰?guī)r。根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)鉆探資料顯示,橋址所處地質(zhì)巖溶極為發(fā)育,地質(zhì)情況復(fù)雜,溶洞大概可分為一般溶洞、葫蘆串型溶洞、大型溶洞,以充填溶洞為主。

2施工方案

由于橋址所處地質(zhì)巖溶發(fā)育,溶洞充填物為少量礫石及粘性土,所以鉆孔施工過程中容易出現(xiàn)漏漿、塌孔、卡鉆、掉鉆等事故,造成施工困難,所以在施工中必須熟悉各孔位處的具體地質(zhì)情況,選擇合適的施工方法,以保證施工安全和順利的進(jìn)行。

2.1 施工前注漿處理

根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料,在樁基鉆進(jìn)前對有溶洞的孔位進(jìn)行注漿處理。對于無填充物的巖溶空洞先用級(jí)配密度達(dá)到90%以上的砂石進(jìn)行回填,然后往回填的級(jí)配砂石中壓注水泥-水玻璃漿液,使回填的砂石進(jìn)一步密實(shí);對于有填充物的巖溶空洞直接往填充物內(nèi)壓注水泥-水玻璃漿液,使充填物土體密實(shí)。水泥-水玻璃漿液的配比按設(shè)計(jì)要求參照現(xiàn)場壓注效果而定。壓注漿液時(shí)壓力不宜太大,應(yīng)控制在0.5MPa～1.0MPa范圍內(nèi),具體壓力值應(yīng)由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。壓漿時(shí)為了防止?jié){液流失太遠(yuǎn)造成浪費(fèi),采用間歇注漿方式,使得先注入的漿液初步達(dá)到膠結(jié)后再注漿,循環(huán)注漿多次注完一個(gè)孔后,繼續(xù)對其余孔注漿,后注漿的壓力必須提高,最后封孔。

2.2 施工準(zhǔn)備

注漿工作完成后,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況平整場地,做好鉆孔施工平臺(tái)。墩位溶洞較復(fù)雜的,泥漿池應(yīng)盡量能滿足儲(chǔ)備單根樁的泥漿量,并在附近備好漏漿回填所需的黏土、片石、水泥,以便漏漿時(shí)能迅速補(bǔ)給避免孔內(nèi)發(fā)生大面積坍塌。

2.3 鉆機(jī)選擇

樁基成孔目前常用方法有人工挖孔,回旋鉆機(jī)成孔,沖擊鉆進(jìn)成孔。

(1)人工挖孔:無需鉆孔設(shè)備,造價(jià)低,靈活方便,但局限性大,只適合于無水或地下水量不大,孔深較淺,巖溶發(fā)育強(qiáng)度較弱的情況下采用。(2)回旋鉆機(jī):成孔速度快、清孔快,護(hù)壁效果好。但鉆頭提起較慢,漏漿后容易埋鉆,穿過溶洞時(shí)容易偏孔。適用于黏性土、砂類土、含少量砂礫石的土。(3)沖擊鉆機(jī):鉆頭提起快,糾偏孔容易。但穿過溶洞時(shí)容易卡鉆,過黏土層容易糊鉆。適合于所有巖層。綜合分析本橋地質(zhì)情況,經(jīng)比選,采用沖擊鉆機(jī)成孔,對溶洞的處理也較方便。

2.4 護(hù)筒埋設(shè)

一般樁位,護(hù)筒長度達(dá)到2.0m即可,位于河溝邊緣或河道內(nèi)的護(hù)筒須穿過河溝基床,對塌孔回填后重新開鉆的樁,護(hù)筒長度應(yīng)相應(yīng)加長,埋設(shè)護(hù)筒時(shí)護(hù)筒外緣應(yīng)用黏土回填密實(shí)。

2.5 泥漿制備

泥漿一方面起到護(hù)壁作用,另一方面起到浮渣作用,針對該橋位處巖溶地質(zhì)的特殊情況,泥漿密度應(yīng)適當(dāng)加大。在鉆進(jìn)過程中,由于存在溶洞和溶蝕,泥漿極易流失,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充,并采取必要的措施。

2.6 成孔

開始鉆孔時(shí),應(yīng)采用小沖程,使成孔堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順,對繼續(xù)鉆孔起到導(dǎo)向作用。鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高加沖程后,方可進(jìn)行正常沖擊,沖程以2.0m～3.0m為宜。在巖溶地區(qū)由于地層情況復(fù)雜,鉆孔時(shí)應(yīng)對不同的地層采用不同的沖擊方法,以保證鉆孔質(zhì)量和鉆孔的順利進(jìn)行。

(1)在卵石層中,泥漿比重應(yīng)在1.4左右,以加強(qiáng)護(hù)壁和防止?jié)B漏。沖程可以較大,以便破碎卵石。(2)砂層或淤泥層中沖擊時(shí),應(yīng)投黏土并摻入小片石,采用小沖程沖擊,將黏土和片石擠進(jìn)孔壁加固。遇有流砂現(xiàn)象時(shí),應(yīng)增大泥漿比重,提高孔內(nèi)壓力,并投黏土和小片石,采用小沖程。(3)在溶洞中鉆進(jìn),由于樁孔進(jìn)入溶洞范圍內(nèi),溶洞不是整齊的,頂板和底板犬牙交錯(cuò),高低不平,鉆進(jìn)溶洞頂板及底板都會(huì)存在斜面開孔問題,因此必須采取相應(yīng)措施。

2.7 成孔過程中泥漿流失導(dǎo)致塌孔處理措施

當(dāng)鉆進(jìn)遇到較大的溶洞時(shí),孔內(nèi)護(hù)壁泥漿會(huì)因?yàn)槿芏吹脑蛟斐刹糠只蛘呷苛魇?而此時(shí)僅采取回填黏土和片石的方法又無法及時(shí)補(bǔ)充泥漿,隨著孔內(nèi)泥漿的流失,上部非巖石層孔壁會(huì)在周圍地下水的作用下迅速坍塌,造成埋鉆等事故,針對上述問題,須采用必要的措施。

(1)鋼護(hù)筒跟進(jìn):開孔后,采用直徑大于設(shè)計(jì)值10cm的沖擊鉆頭鉆進(jìn),隨著鉆進(jìn)的進(jìn)行,在泥漿護(hù)壁的同時(shí),跟進(jìn)直徑大于設(shè)計(jì)值5cm的鋼護(hù)筒護(hù)壁。在遇到溶洞發(fā)生泥漿流失時(shí),上部孔壁會(huì)因?yàn)殇撟o(hù)筒的護(hù)壁作用免于塌孔,然后再往孔內(nèi)回填黏土和片石,小沖程沖擊,封閉溶洞。但該方案在現(xiàn)場操作的過程中,在鉆孔深度超過10m時(shí),鋼護(hù)筒跟進(jìn)較為困難。(2)灌注水下混凝土:開孔后,采用直徑大于設(shè)計(jì)值50cm的沖擊鉆頭鉆進(jìn),鉆進(jìn)的過程中,調(diào)整好孔內(nèi)泥漿的比重。當(dāng)鉆進(jìn)至進(jìn)入巖石層1m時(shí),采用水下混凝土灌注工藝將樁孔灌注至孔口鋼護(hù)筒下緣位置,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定要求后,采用設(shè)計(jì)直徑的沖擊鉆頭二次鉆進(jìn),在二次成孔的同時(shí),上部非巖石層周邊形成20cm厚的混凝土護(hù)壁。

2.8 清孔

在鉆進(jìn)至距孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高10cm時(shí)開始清孔,第一次清孔時(shí)須清干凈巖樣,待下完鋼筋籠后進(jìn)行二次清孔,二次清孔要做到快速,以能感覺到孔底巖石為準(zhǔn)。對多次坍孔的情況,以孔底干凈為主,對孔較深難以清干凈時(shí)采用加雙泵或加壓的措施。

2.9 安裝鋼筋籠

清孔完成后,要迅速進(jìn)行鋼筋籠的安裝。鋼筋籠的制作應(yīng)符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求,并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土過程中發(fā)生浮籠現(xiàn)象。

2.10 灌注水下混凝土

水下混凝土應(yīng)連續(xù)灌注,不得中間停頓。巖溶地區(qū)水下混凝土的灌注數(shù)量一般超過設(shè)計(jì)量較多,對此,應(yīng)加大首盤混凝土數(shù)量;灌注過程中加大導(dǎo)管埋深,灌注時(shí)勤于量測混凝土面高程,對灌注過程中混凝土面出現(xiàn)的緩慢下降要有準(zhǔn)確的判斷;灌注時(shí),應(yīng)加大混凝土的灌注高度,避免在灌注完成導(dǎo)管拔出后混凝土面下降造成短樁,確保成樁質(zhì)量。

3結(jié)語

梅花店乾佑河大橋橋位處地質(zhì)情況復(fù)雜,施工前通過仔細(xì)研究設(shè)計(jì)地質(zhì)資料,分別采取了高壓注漿、拋填黏土加片石、混凝土護(hù)壁等措施,很好的解決了施工過程中出現(xiàn)的問題,并在施工過程中不斷的總結(jié)和調(diào)整施工方案,保證了鉆孔及混凝土灌注的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉永平.淺談樁基施工中常見問題的處理[J].公路,2008(2).

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