花都特大桥岩溶发育地区桩基础施工技术研究
2017-02-27
1工程概况
花都特大桥全长11332m，位于广州市花都狮岭工业园区，交通便捷。全桥桩基采用钻孔桩基础，桩基桩径为?准1.0m、?准1.25m、?准1.50m，桩长8.0m～86.0m不等，共2412根，主要地质以上部砂层、下部灰岩及泥质灰岩为主，岩溶发育，施工难度大，安全风险高，工期要求紧。
2施工难点分析
①基岩面虽浅但是溶洞分布广，而且多为串珠状，在钻进过程中容易出现多次反复漏浆；②岩溶中裂隙水有流动性，在钻进过程中一旦漏浆会出现投入孔中大量片石及粘土而泥浆面上升不明显的现象；③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存在偏空甚至于卡锤的情况；④吊装钢筋笼过程中易出现塌孔，混凝土超方量较大。
3施工方法
3.1 注浆法溶洞内注浆是溶洞预处理的重要方法，其目的是为了加固溶洞填充物和填满空洞，防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。其在跨越既有线桩基础施工及大型溶洞区桩基础施工时，效果明显。①钻孔。钻进过程分土层和岩层钻进，两部分均采用水钻进行成孔。土层钻孔每一回次钻完后，取出土芯，摆放整齐，并用标签记录不同土层的深度。岩层钻孔过程中也应取出岩芯，摆放整齐，用小标签记录不同岩性和溶洞的深度。钻至设计深度后，对钻孔进行清洗，清孔时间不少于20min。钻孔完成后，由地质编录员及时对岩芯进行编录，分层记录不同土层和岩层的深度，岩溶发育的情况以及地下水位的深度。②注浆。选取代表性孔进行注水试验，确定注浆前单位长度吸水量。在套管上安置盘混合器（法兰盘），调试注浆机，对管路进行试压、检查管路、接头的连接、密封质量，接好压力表，作好注浆准备。注水试验完成后，开始注浆。如遇岩溶通道、较大溶洞和裂隙处视情况充填中粗砂、水泥砂浆等；如有岩溶发育但吸浆量少或不进浆时，先采用高压清水洗孔或钻机清孔后疏通岩溶裂隙通道，再注浆；对溶洞内有充填物的注浆孔或者对注浆质量怀疑的注浆孔在注浆完成1～2小时后采用钻机进行清孔再注浆，确保浆液已至溶洞下限或满足设计注浆量。③封孔。注浆结束后，经质检工程师检查，通知监理工程师检查确认终孔条件。卸下法兰盘、拔出套管，回填水泥砂浆封孔，捣鼓密实，并作好孔口标记。
3.2 钢护筒跟进法钢护筒有定位、保护孔口、维持超压力的作用，钢护筒跟进可运用于各种常见溶洞处理。钢护筒采用2.0m/节，壁厚8-12mm，钢护筒直径较孔径大30-40cm。钢护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。钢护筒埋设长度应根据地质条件、设计要求而定。对极易坍孔的地层采用多节护筒焊接下沉护用振动打桩机震动下沉至岩面；如果覆盖层为砂夹卵石、漂石的，可先埋一节钢护筒，待冲击钻孔至岩面后，再振动下沉多节钢护筒。埋设或下沉护筒时，应用两台经纬仪监测其倾斜度，以随时调整保证偏位、倾斜度满足设计要求，同时钢护筒焊接必须牢固，防止下沉过程中钢护筒脱落，增加施工难度。
3.3 回填片石及粘土法当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至在冲进过程中泥浆面保持稳定。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应反复多次回填片石粘土，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。[1]采用回填片石、粘土处理溶洞时，必须结合钢护筒跟进的方法、以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。此外，在钻进过程中，出现偏孔后，多次回填大量片石校孔无效果时，此时一般采用在偏空处回填高标号混凝土并待其强度达到100%时，再予校孔。
注浆法、钢护筒跟进法及回填片石、粘土法三者不是独立的，在很多情况下都是同时交叉运用。
4经验与体会
①施工单位根据地质资料，结合每根桩的砂卵石层、溶洞、溶沟槽编制处理方案、成孔方法及施工措施[2]，并向各钻机操作人员进行交底说明并针对不同的情况制定对应的施工方案；②备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料及处理施工故障的备用机具设备，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业；③泥浆池的布置需结合现场情况，泥浆池的挖设需距施工中桩基一定的安全距离，避免由于砂层坍塌与泥浆池串通而增加施工难度。另外，在场地允许的前提下可挖深挖大，在溶洞漏浆时可用于紧急补浆；④开孔顺序应根据岩溶裂隙的走向，溶洞的大小、多少、岩面的高低等地质条件逐步进行，一般可按由深到浅、由多到少、由大到小的原则安排，有利于及时封闭溶洞，隔断通道；⑤混凝土灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞导致混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。
5结束语
花都特大桥全桥桩基在后期低应变及声测检测过程中，所有桩基检测结果均符合设计及验标要求，并且Ⅰ类桩占全部桩基总数的99%，高质量的完成了工程任务。
参考文献：
[1]陈伏冰.无充填溶洞的桩基成孔方法及质量控制[J].交通科技,2010,(4).
[2]周靠山，黄雁洪.桂林岩溶地区桥梁桩基础施工技术探讨[J].科技咨询，2010,（23）.
[3]铁建设[2005]160号客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].中国铁道出版社，2007.
[4]TZ213-2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S].中国铁道出版社，2009.
[5]TB10002.5-2005.J464-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范.
