某大桥岩溶地区桩基施工技术研究
2016-12-05
1 工程概况
某大桥全长600.50m,设有20个墩(台),70根桩,桩基均为柱桩,嵌入弱风化灰岩。根据设计地质钻探资料显示,桥址所处地质岩溶极为发育,地质情况复杂,溶洞大概可分为一般溶洞、葫芦串型溶洞、大型溶洞,以充填溶洞为主。
2 施工方案
由于桥址所处地质岩溶发育,溶洞充填物为少量砾石及粘性土,所以钻孔施工过程中容易出现漏浆、塌孔、卡钻、掉钻等事故,造成施工困难,所以在施工中必须熟悉各孔位处的具体地质情况,选择合适的施工方法,以保证施工安全和顺利的进行。
2.1 施工前注浆处理
根据设计地质资料,在桩基钻进前对有溶洞的孔位进行注浆处理。对于无填充物的岩溶空洞先用级配密度达到90%以上的砂石进行回填,然后往回填的级配砂石中压注水泥-水玻璃浆液,使回填的砂石进一步密实;对于有填充物的岩溶空洞直接往填充物内压注水泥-水玻璃浆液,使充填物土体密实。水泥-水玻璃浆液的配比按设计要求参照现场压注效果而定。压注浆液时压力不宜太大,应控制在0.5MPa～1.0MPa范围内,具体压力值应由现场试验确定。压浆时为了防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,使得先注入的浆液初步达到胶结后再注浆,循环注浆多次注完一个孔后,继续对其余孔注浆,后注浆的压力必须提高,最后封孔。
2.2 施工准备
注浆工作完成后,根据现场实际情况平整场地,做好钻孔施工平台。墩位溶洞较复杂的,泥浆池应尽量能满足储备单根桩的泥浆量,并在附近备好漏浆回填所需的黏土、片石、水泥,以便漏浆时能迅速补给避免孔内发生大面积坍塌。
2.3 钻机选择
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔,回旋钻机成孔,冲击钻进成孔。
(1)人工挖孔:无需钻孔设备,造价低,灵活方便,但局限性大,只适合于无水或地下水量不大,孔深较浅,岩溶发育强度较弱的情况下采用。(2)回旋钻机:成孔速度快、清孔快,护壁效果好。但钻头提起较慢,漏浆后容易埋钻,穿过溶洞时容易偏孔。适用于黏性土、砂类土、含少量砂砾石的土。(3)冲击钻机:钻头提起快,纠偏孔容易。但穿过溶洞时容易卡钻,过黏土层容易糊钻。适合于所有岩层。综合分析本桥地质情况,经比选,采用冲击钻机成孔,对溶洞的处理也较方便。
2.4 护筒埋设
一般桩位,护筒长度达到2.0m即可,位于河沟边缘或河道内的护筒须穿过河沟基床,对塌孔回填后重新开钻的桩,护筒长度应相应加长,埋设护筒时护筒外缘应用黏土回填密实。
2.5 泥浆制备
泥浆一方面起到护壁作用,另一方面起到浮渣作用,针对该桥位处岩溶地质的特殊情况,泥浆密度应适当加大。在钻进过程中,由于存在溶洞和溶蚀,泥浆极易流失,应及时补充,并采取必要的措施。
2.6 成孔
开始钻孔时,应采用小冲程,使成孔坚实、竖直、圆顺,对继续钻孔起到导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击,冲程以2.0m～3.0m为宜。在岩溶地区由于地层情况复杂,钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法,以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。
(1)在卵石层中,泥浆比重应在1.4左右,以加强护壁和防止渗漏。冲程可以较大,以便破碎卵石。(2)砂层或淤泥层中冲击时,应投黏土并掺入小片石,采用小冲程冲击,将黏土和片石挤进孔壁加固。遇有流砂现象时,应增大泥浆比重,提高孔内压力,并投黏土和小片石,采用小冲程。(3)在溶洞中钻进,由于桩孔进入溶洞范围内,溶洞不是整齐的,顶板和底板犬牙交错,高低不平,钻进溶洞顶板及底板都会存在斜面开孔问题,因此必须采取相应措施。
2.7 成孔过程中泥浆流失导致塌孔处理措施
当钻进遇到较大的溶洞时,孔内护壁泥浆会因为溶洞的原因造成部分或者全部流失,而此时仅采取回填黏土和片石的方法又无法及时补充泥浆,随着孔内泥浆的流失,上部非岩石层孔壁会在周围地下水的作用下迅速坍塌,造成埋钻等事故,针对上述问题,须采用必要的措施。
(1)钢护筒跟进:开孔后,采用直径大于设计值10cm的冲击钻头钻进,随着钻进的进行,在泥浆护壁的同时,跟进直径大于设计值5cm的钢护筒护壁。在遇到溶洞发生泥浆流失时,上部孔壁会因为钢护筒的护壁作用免于塌孔,然后再往孔内回填黏土和片石,小冲程冲击,封闭溶洞。但该方案在现场操作的过程中,在钻孔深度超过10m时,钢护筒跟进较为困难。(2)灌注水下混凝土:开孔后,采用直径大于设计值50cm的冲击钻头钻进,钻进的过程中,调整好孔内泥浆的比重。当钻进至进入岩石层1m时,采用水下混凝土灌注工艺将桩孔灌注至孔口钢护筒下缘位置,待混凝土强度达到一定要求后,采用设计直径的冲击钻头二次钻进,在二次成孔的同时,上部非岩石层周边形成20cm厚的混凝土护壁。
2.8 清孔
在钻进至距孔底设计标高10cm时开始清孔,第一次清孔时须清干净岩样,待下完钢筋笼后进行二次清孔,二次清孔要做到快速,以能感觉到孔底岩石为准。对多次坍孔的情况,以孔底干净为主,对孔较深难以清干净时采用加双泵或加压的措施。
2.9 安装钢筋笼
清孔完成后,要迅速进行钢筋笼的安装。钢筋笼的制作应符合设计及相关规范的要求,并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
2.10 灌注水下混凝土
水下混凝土应连续灌注,不得中间停顿。岩溶地区水下混凝土的灌注数量一般超过设计量较多,对此,应加大首盘混凝土数量;灌注过程中加大导管埋深,灌注时勤于量测混凝土面高程,对灌注过程中混凝土面出现的缓慢下降要有准确的判断;灌注时,应加大混凝土的灌注高度,避免在灌注完成导管拔出后混凝土面下降造成短桩,确保成桩质量。
3 结语
梅花店乾佑河大桥桥位处地质情况复杂,施工前通过仔细研究设计地质资料,分别采取了高压注浆、抛填黏土加片石、混凝土护壁等措施,很好的解决了施工过程中出现的问题,并在施工过程中不断的总结和调整施工方案,保证了钻孔及混凝土灌注的顺利进行。
参考文献
[1] 刘永平.浅谈桩基施工中常见问题的处理[J].公路,2008(2).
[2] 苏学波.岩溶地基桥梁桩基施工技术[J].铁道标准设计,2006(6).
