《超越》

岩溶地区桩基成孔施工技术

[日期:2012-10-10] 浏览量:2303 来源:www.cr20g2.com 作者:赵小军

  要:本文详细介绍了岩溶地区桩基的施工方法,总结出施工注意事项,丰富了桥梁桩基施工的方法,为同类工程施工提供借鉴。

主题词:岩溶地区    桩基成孔   施工技术

 

1  工程概况

国道主干线厦门至成都公路黔川界至纳溪高速公路,C8合同段位于四川省叙永县境内。标段内设置大桥1772.02/5座,中桥178.19/座,上部为2540米跨径T梁。下部结构为双柱圆形或矩形桥墩,墩径为1.22.5,方墩为结构尺寸为2.3×4,桥墩桩直径为1.32.5,孔深在2040间。拟采用人工挖孔和机械钻孔。

纳黔线经由四川盆地南部与云贵高源过渡地带,属川南盆缘岩溶山地,为低-中山构造岭脊侵蚀地貌区,区内溶隙、溶缝、溶洞、暗河、落水洞、竖井、溶蚀槽谷等岩溶发育,对桥梁桩基及隧道施工影响很大。

2·施工方案的选择

   由于地质较为复杂,挖孔存在较大的安全风险,尽量采用钻孔施工,但标段内地形起伏较大,部分桩基位于陡坡地带,钻机就位困难,且泥浆池无法布设,故采用人工挖孔桩施工,地势较为平坦处的桩基,采用钻孔施工。

3·1 施工方法

3·1 人工挖孔桩

3·1·1施工准备工作
   
 根据施工图及地址资料详细掌握溶洞出现的位置,并大致推断其范围大小。
   
②对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究,制订适当的施工方案和施工技术保障措施。
   
③每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出,发给有关人员,让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
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·1·2孔壁支护的设计和施工
   
为保证施工安全,护壁采用钢筋砼护壁,其结构形式为内外齿型,φ6钢筋靠内径放置,厚度为15cm。现浇砼的施工采取自制的钢模板。砼用人工或机械拌制,用吊桶运输人工浇注。
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·1·3 井孔开挖
   
挖掘时,每挖掘1m就及时用钢筋砼护壁。含砾石卵石粉质粘土具有一定的渗水性,在此段地层作业要浅进尺,即每挖深0.51.0左右,就快速支护,以防塌孔。进入到砂层时,沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护,抽完水后浇注护壁,每节最大高度0.5m。当挖孔进尺到溶洞顶面1m时,挖孔作业人员必须系安全带,安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系,然后用风钻钻一个φ100mm的孔,查看溶洞内是否有承压水,若有,人员则应迅速撤到地面等其自然排除,水位稳定后再进行抽水,然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后,首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水,然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中,待30分钟,若正常,方可将作业人员用钢吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈,且其要有足够的壁厚、刚度,以防止灌注砼时护壁被挤垮,然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后,继续向下挖进。若溶洞内无承压水,在挖穿顶盖前,作业人员身上的安全带必须与孔顶上的安全绳或钢爬梯相连接,以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞前将鸽子或活鸡放入溶洞中,待30分钟后,若正常,方可进行洞内作业。进入溶洞后,要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施:
   
 若为空溶洞,首先将积水抽干,用砖砌外围,然后立模浇注钢筋混凝土。
   
 溶洞内有填充物,则根据填充物的种类分别采取不同的措施
    a.
填充物是中粗砂、粉细砂时,挖进时浅进尺,强支护,沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护,每节最大高度0.5
    b.
填充物为软塑壮粘土、含碎石粉质粘土时,采用短柄铁锹进行开挖,每挖深1m左右就及时护壁。挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段,应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包,必须打眼放炮和严格控制装药量,以松动为主,以免护壁被炸坏造成坍孔,同时孔壁周围眼孔要加密,不装药,以保证爆破后孔壁完整。挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水,人工提引排走,渗水量大时,可用水泵排走。
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·1·4测量控制
   
挖孔作业必须随时处于控制的状态,以免井孔空间几何尺寸超差造成质量事故。桩位轴线采取地面基线十字网控制,挖孔作业高程水准点由控制水准基点引致护壁顶面。轴线及高程须经常校核。护壁及模板中线线控制,系按第一节护壁顶面的十字线交点吊大线坠来控制。其后用尺杆找圆周,用钢尺在第一节护壁顶面的水准点上量高程(或深度),以保证桩位、孔深和截面尺寸始终保持正确。
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·2 钻孔桩

 3·2·1 钻前准备工作(同挖孔桩)

3·2·2成孔
   
采用冲击钻机成孔工艺。钻机支撑点远离桩位,支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算,严禁将钻机直接支撑在孔口,同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安装就位后,底座和顶端应平稳,不得产生位移或沉陷。
   
①当钻至溶洞顶1m左右时,首先准备足够的小片石(直径10-20cm)和粘土,粘土要做成泥球(φ15-20cm),对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1-1.5m范围内变换冲程,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻。
   
②根据钻孔的进尺情况,在击穿洞顶之前,要有专人观测护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,应迅速补水。击穿洞顶后,在溶洞内钻进时,根据填充物的不同,要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时,应向孔内投入粘土、片石混合物(比例11),冲砸固壁;当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。
   
③对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时,为防止泥浆突然流失,造成孔壁坍塌,采取护筒跟进法施工(见图2)。具体做法为:首先将φ1.5m的钻头扩大至φ1.7m,正常钻进至溶洞上方约1m处,将钻头提起,用振动锤将内径1.5m、壁厚6mm的钢护筒砸至孔底,再将钻头直径改为φ1.5m继续冲砸,直至击穿溶洞,然后回填粘土片石混合物(比例11),采用11.5m的冲程将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。
   
④对小型或多层溶洞,为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔型有葫芦状,必要时可灌注低标号砼进行填充,等混凝土强度达到30%50%左右再钻进。
   
⑤钻孔达到设计标高并清孔后,对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合,孔底泥浆沉淀厚度等进行检查,经监理工程师检查合格后,进行清孔。
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·2·3其它情况的岩溶基底处理情况

⑴灌注水泥砂浆工艺

 

1  溶洞压注水泥砂浆示意图       2 护筒跟进示意图

 

溶洞压注水泥砂浆工艺见图1。将直径φ70mm钢管插入下层溶洞内,水泥砂浆在水泥浆拌合机中搅拌,按顺序在水泥浆拌合机中投砂子、水泥和水,开动拌合机搅拌3min;然后将搅拌好的水泥砂浆放入储浆池中,开启高压砂浆泵将水泥砂浆从储浆池中通过钢管压入溶洞内;为防止洞内高压阻止灌水泥砂浆,利用邻近的地质钻孔作为减压孔。为防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,间歇时间≥4h,并在浆液中掺水泥量1%2%的水玻璃速凝剂,使得先注入的浆液与填充物初步达到胶结后再注浆,循环注浆多次,直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。灌注时先灌注下层溶洞,后灌注上层溶洞。利用相邻钻孔观察溶洞内水泥砂浆的充填情况。砂浆灌注过程中,现场技术人员及时填写灌注记录表,以确定灌注量和耗时。水泥砂浆配合比(重量比):水∶水泥∶砂=1.00.80.3,配合比可根据实际具体情况适当调整,通过试验确定最佳配合比。注水泥砂浆的终止条件:                   ①单个溶洞水泥砂浆压入总量≥预估溶洞水泥砂浆压入总量时停止注浆;②终压力≥0.6MPa。效果检验:在钻孔桩边缘0.5m处钻一个取芯孔,通过芯样直观判断水泥砂浆灌注的效果。

4·保障措施

   由于桩基岩溶的存在,导致施工时存在不可见因素,特别是人工挖孔时,存在岩溶坍塌,有害气体等安全隐患,施工前须对工人进行详细安全培训,并制定相应的应急预案,施工过程中,严格按照操作规程作业。

5·结束语

我部采用的以上的溶洞处理办法,成功处理了18根桩基的溶洞,经过业主委托第三方通过高密度电法检验,处理结果均达到预计要求。证明这些方案是合理的、科学的,是可行的溶洞处理施工方法,丰富了我部施工经验,为同类工程施工提供借鉴。                  
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