特殊巖溶樁基處理中鋼護筒技術(shù)應用分析

張夏

中鐵十五局集團第一工程有限公司 陜西 西安 710018

引言

結(jié)合工程場地施工狀況，在特殊巖溶工程項目施工中，經(jīng)常出現(xiàn)漏漿、塌孔、埋鉆，導致樁基成孔慢，回填材料使用較多，影響到地面建筑物安全，無法保證工程的質(zhì)量和經(jīng)濟效益，圖1所示為巖溶樁基施工導致的周邊地域塌陷。對此，針對特殊巖溶樁基工程中的鋼護筒技術(shù)展開研究，以期最大限度地將溶洞對結(jié)構(gòu)物的危害降低，同時，為施工作業(yè)人員人身安全以及機械設備運行安全提供保證，對樁基質(zhì)量事故的出現(xiàn)加以規(guī)避。

圖1 巖溶樁基施工導致周邊地域塌陷

1 工程概況與鋼護筒技術(shù)簡述

在施工范圍內(nèi)地質(zhì)地形大致可以劃分為三類，第1類是覆蓋層雜質(zhì)黏土、細砂粒覆蓋厚度大約為2m到15m，基層巖石多為微風化石灰?guī)r；第2層是覆蓋層雜填土、粉質(zhì)黏土、細沙。在鉆孔施工中，灰?guī)r區(qū)溶洞特點就是溶洞率會超出45%，而且部分溶洞洞高大小不一樣，從0.4m到18m也不等，溶洞層數(shù)會有1層到4層不等。多層溶洞呈現(xiàn)葫蘆狀，溶洞多為填充類型，填充和無填充石灰?guī)r巖心表面均勻程度不同，溶石多被方解石填充[1]。

在特殊巖溶樁基工程施工中，鋼護筒技術(shù)有以下特點表現(xiàn)出來：①有比較高的安全性以及穩(wěn)定性，質(zhì)量上可以保證。對于特殊巖溶地質(zhì)而言，在樁基施工過程中，一般的沖擊成孔非常容易出現(xiàn)泥漿大量流失的問題，導致樁基發(fā)生塌孔事故。對鋼護筒技術(shù)加以運用，能夠很好地避免由于施工環(huán)節(jié)孔內(nèi)泥漿流失導致的塌孔以及地表塌陷等不利狀況的發(fā)生，對于由于鉆孔過程中漏漿和溶洞內(nèi)部水流引發(fā)的樁基砼離析以及斷樁影響具有較為理想的規(guī)避效應，由此一來，樁基施工質(zhì)量可以得到相應的保證，不僅如此，亦能為施工機械、人員以及周邊構(gòu)筑物的安全提供保證。②能夠有效地減少施工支出，并將施工工期縮短。通常情況下，特殊巖溶區(qū)域樁基附近的地質(zhì)情況都會表現(xiàn)出復雜而又多變的特點，如果對一般工藝成孔的方式加以采用，不能預估與控制回填的工程量，要想有效控制成孔工效，存在較大的難度。對鋼護筒技術(shù)加以采用，可以較好地對工程數(shù)量進行控制，不僅如此，還能為成孔質(zhì)量提供相對可靠的保證。③可以增強地層的穩(wěn)定性，對于環(huán)境保護具有積極意義。對鋼護筒技術(shù)加以運用，能夠在較大程度上實現(xiàn)對地基承載力的增強，同時，亦可以很好地增加樁基穩(wěn)定性，若是對鋼護筒帷幕注漿方式加以采用，能夠達到大量降低泥漿用量的目的，環(huán)境與水源污染都可以得到有效的控制。

鋼護筒技術(shù)對有著比較高的巖溶發(fā)育率、溶洞空洞面積比較大以及分布面積上較為廣泛的特殊巖溶地區(qū)表現(xiàn)出很好的適用性，不僅如此，對于以粉質(zhì)黏土+砂土+卵石土地表水為主要地質(zhì)以及地下水比較活躍的一些容易塌陷的軟弱地層同樣適用。通常情況下，可以在樁基原位上進行注漿填充，達到預加固目的，這有利于隔水帷幕的形成，在此之后，用鋼護筒將巖溶區(qū)域或者軟弱地層區(qū)域穿透，便能有效地將區(qū)域地下水和軟弱地層產(chǎn)生的影響隔絕在外；注漿在經(jīng)過加固處理之后，會基于外力的影響而向軟弱地層和溶洞中滲入，此時，鋼護筒便能與其形成一個整體，執(zhí)行對地下水的封堵任務，在水泥漿凝固之后，巖溶地質(zhì)的剛度會得到明顯的增加，這對于由于地質(zhì)導致的漏漿以及塌孔現(xiàn)象的發(fā)生具有很好的規(guī)避作用，為施工安全以及加快成孔提供保證。

2 特殊巖溶處理的措施概述

對于內(nèi)部體積偏小溶洞來講，要在溶洞底部先鉆孔，之后再使用鋼護筒，貫穿層是粉砂層基層巖石內(nèi)。使用小沖程的鉆機設備鑿穿溶洞底部，如果在鉆孔期間及時的補充漿液，要巖土的石塊，使用C20混凝土漿液。在夯實溶洞之后，再鉆進鉆孔，對于那些體積比較小溶洞。在溶洞頂板之后，先頂進鋼護筒式溶洞頂部，然后使用小鉆頭來鑿穿。如果砂漿液損失較快，那么就可以使用加速頂進的方式，或者使用玻璃水泥沙漿液，使用C20的混凝土漿液。然后將箱區(qū)封堵住，填充混凝土漿液。對于溶洞高度偏大，樁基灌注樁澆筑時混凝土面上升異常，澆筑方量明顯大于理論方量，澆筑大量混凝土明顯不經(jīng)濟時，以確保建成后橋梁結(jié)構(gòu)安全性、可靠性作為突破口，定制保守處理方案（鋼護筒跟進+回填材料）。對于葫蘆狀溶洞要求公司結(jié)合實際狀況，采用多層鋼護筒頂進的方法來逐層鉆進。

3 鋼護筒跟進的施工方法

鋼護筒承擔著穩(wěn)定樁基孔壁、防止坍孔、固定樁孔位置、保證樁身豎直度以及作為鉆頭導向等作用，是影響樁基施工質(zhì)量的主要因素。鋼護筒筒壁厚度達到了近1.8cm，在孔深10m之下，使用1.2cm厚鋼板，孔深達到30m，可以使用1.4cm厚鋼板。在孔深超出35m之上，可使用1.8cm的鋼板。鋼護筒每節(jié)制作長度多為5m左右，制作鋼護筒內(nèi)徑就是為了防止貫通、融槽、漏漿，使用砂質(zhì)覆蓋土層。首先將1.6m的鉆頭擴大至1.8m，正常鉆進到溶洞上方的1m位置上，采用汽車吊輔助振動錘的方式打入到設備內(nèi)部，再將鋼護筒分節(jié)打入到土層內(nèi)部。

在孔深10m之下，可以使用1.2cm厚鋼板材，鉆孔孔深度達到30m，可以使用1.4cm的鋼板。如果鉆孔孔深超出了35m，那就可以應用1.9cm的鋼板，有些鋼板制作廠商在加工時，焊縫多為雙面坡口。

3.1 樁基內(nèi)護筒鋼筋的工程工藝技術(shù)

場地的填平和定位，填埋外鋼互筒沖孔式溶洞頂部。在溶洞頂部開展處理，放置內(nèi)鋼護筒，正常成孔，要抵達孔底的標高。外鋼護筒的內(nèi)部直徑為D=D+35。整個護筒的厚度會達到1.2cm，筒體長度達到2.5m。使用機械卷材的加工方式來制造鋼筒，整個鋼筒的護壁其厚度值直徑會達到18毫m左右，生產(chǎn)制造加工時，每節(jié)制作長度會超出5.5m。制作內(nèi)筒護壁，其直徑等于D=D+20，當制作好之后，然后運輸至工程現(xiàn)場[2]。

3.2 全程鋼護筒跟進工程

溶洞施工下內(nèi)鋼護筒，其施工目的就是為了防止貫通漏漿，而造成砂質(zhì)覆蓋土層產(chǎn)生塌孔。通過外鋼護筒施工作業(yè)不同作用，可使其順利地穿越孔槽，抵達至標高，可順利達到工程技術(shù)要求，避免造成無法灌注。使用鉆機鉆頭直徑會達到1.6m，鉆頭也會擴大至1.8m，當鉆進到溶洞上方1.3m位置之上，使用25噸的汽車吊上20噸的吊錘。然后將鋼護筒垂直分解打入到土層內(nèi)部，然后再進行回鉆鉆孔。在下沉干桶作業(yè)中，振動錘要更加平穩(wěn)，牢固焊接在內(nèi)護頂層的上方。在鋼護筒頂層平面上，還要使得鋼護筒的位置居中，有效避免護筒偏切線的問題發(fā)生。同樣，使用水平控制好各節(jié)護筒垂直程度，不得夠超出既定施工范圍。要求鋼護筒垂直進入到土層內(nèi)部，如果發(fā)生了傾斜問題，要及時糾正，避免一些傾斜因素，而影響到整個施工[3]。

3.3 鋼護筒垂直度控制

在鋼護筒下落時，使用外部專門的支架和預埋外筒的卡具，并使用經(jīng)緯儀設備來控制好整個銅體的垂直平面度，兩個鋼護筒焊接時，控制好下部分的高速通用水平尺檢查，達到一定的平整度之后。在外部的卡距范圍內(nèi)，再將上部和護筒確定以后，再使用工具測量整個筒體的垂直性。如果垂直度超出了既定規(guī)范要求，可采用設備調(diào)平方式，然后再將兩節(jié)護筒焊接在一起，穩(wěn)定之后再進行滿焊操作，焊縫冷卻之后，按照機電工序來操作。

3.4 內(nèi)護筒下至融槽處的處理

在兩節(jié)鋼護筒焊接作業(yè)當中，下部的鋼結(jié)構(gòu)使用墊鐵調(diào)平的方式之后，再使用水平直接檢查，當達到水平要求標準之后。在外部卡鉆范圍之內(nèi)，要將鋼護筒的接口安裝牢固，使用經(jīng)緯儀設備來檢測，垂直透流值都超出接近規(guī)范要求。在接口位置上，使用墊片調(diào)平之后再加兩級鋼護筒，初步穩(wěn)定進行滿焊操作，焊縫冷卻以后，再進行鋼護筒的下落控制操作，這樣就能夠?qū)ζ涔ぞ哌M行循環(huán)的控制[4]。

3.5 鋼護筒下槽處的處理

在工程施工現(xiàn)場產(chǎn)生不良的溶洞地形時，如果溶洞內(nèi)部深度偏大，有可能會存在著慣通溶洞的問題發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，溶洞下槽處理得當，就可能會出現(xiàn)卡頓的問題發(fā)生。結(jié)合勘察資料詳盡了解各個鋼護筒的實際狀況，嚴格按照下來操作，結(jié)合內(nèi)部地質(zhì)資料或施工圖來組織施工。使用重錘垂至溶洞頂部的范圍內(nèi)。如果在熔槽位置上，出現(xiàn)一個小裂口，不能夠進行強烈沖擊，以防止出現(xiàn)卡鉆的問題發(fā)生，在進入融槽之后，根據(jù)施工工程經(jīng)驗總結(jié)的狀況，進行分析，孔內(nèi)部泥漿會出現(xiàn)漏失，因此要單獨進行溶槽處理。需使用25噸的汽車垂吊沖擊錘錘開，并且進行拼裝的操作，將其放置于導軌內(nèi)進行。在使用C20混凝土漿液進行封堵，而且每次灌入的混凝土漿液不能夠太多，控制在30～50mm之內(nèi)。通過使用拴柱控制流動性，要達到封堵的目的，等混凝土強度達到一定數(shù)值之后，再使用沖擊錘來重復的夯實，及時跟進鋼護筒，可采用回填方式來反復的錘壓。溶洞地周邊上，就會形成護壁層，如果有多個孔洞融槽，要按照分層的方式來夯實[5]。

4 結(jié)束語

施工人員加強控制鋼護筒加工尺寸，進一步管理好護筒上下連接縫隙位置，還要在接縫位置上翻出一個5cm寬的鋼帶，接縫會形成平面互通。垂直豎向是整個護筒垂直度達到既定的工程技術(shù)標準，焊接要更加牢固，沒有松動問題發(fā)生，而且振動錘均在互通頂面位置上和各節(jié)點實現(xiàn)下沉控制，要嚴格管控好垂直面平整度數(shù)值。