復(fù)雜巖溶地區(qū)橋梁樁基施工技術(shù)
2016-10-08
1工程概況
洛湛鐵路YH2標(biāo)位于湖南省永州市內(nèi)，南與廣西毗鄰，屬典型的喀斯特地貌，溶洞及溶槽大部分被第四系地層覆蓋，土層厚0～30m，巖溶大多屬中等～強(qiáng)烈發(fā)育。管段內(nèi)橋梁工程采用沖擊鉆孔樁基礎(chǔ)，大部分地區(qū)巖溶比較發(fā)育，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不可預(yù)見(jiàn)因素多，特別是DK60+681雙中三線(xiàn)大橋位于沖溝谷地，樁基集中，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)30～64m，樁基穿過(guò)多個(gè)溶洞串及地下暗河，施工過(guò)程中坍孔、卡鉆、漏漿、翻冒清水、偏孔及混凝土流失現(xiàn)象極易發(fā)生，給施工帶了很多困難。
2施工中常見(jiàn)問(wèn)題
雙中三線(xiàn)大橋采用沖擊鉆沖擊成孔。其成孔原理與其他地質(zhì)條件的鉆孔樁是一致的，但由于巖溶地區(qū)的特殊性,成孔過(guò)程要困難的多,遇到的問(wèn)題也特別多,主要體現(xiàn)在以下幾方面。
2.1漏漿塌孔當(dāng)鉆進(jìn)過(guò)程擊穿溶洞頂板時(shí),孔內(nèi)泥漿突然下沉流失,這樣孔外壓力大于孔內(nèi)壓力,造成孔壁坍塌;也可能造成臨近地面塌陷,危及施工安全。
2.2偏孔由于溶洞發(fā)育的無(wú)規(guī)則性,溶洞頂板或穿過(guò)溶洞后的底板巖面常為傾斜的,或在溶洞中有巖石探入,造成一空一實(shí)、一軟一硬,常發(fā)生偏孔現(xiàn)象。處理偏孔的過(guò)程需較長(zhǎng)時(shí)間,嚴(yán)重影響樁基施工的質(zhì)量和進(jìn)度。
2.3縮徑常見(jiàn)于充填性溶洞,當(dāng)溶洞內(nèi)充填物為軟～流塑狀黏土?xí)r,容易發(fā)生縮孔現(xiàn)象。
2.4卡鉆、掉鉆在施鉆過(guò)程中由于施工不當(dāng),在穿越頂板厚度時(shí)經(jīng)常發(fā)生卡鉆頭,或由于嚴(yán)重失漿,孔內(nèi)失去壓力平衡,引起塌孔埋鉆頭等現(xiàn)象。
3鉆孔中采用的技術(shù)措施
根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘察資料，并結(jié)初期施工時(shí)遇到的問(wèn)題，針對(duì)不同的巖溶情況，主要采取了鉆孔前的預(yù)注漿處理、回填片石和粘土進(jìn)行二次鉆孔、護(hù)筒跟進(jìn)、爆破松動(dòng)斜面巖層等技術(shù)措施。
3.1預(yù)注漿處理法對(duì)于填充或半填充溶洞，為了加固溶洞填充物和填滿(mǎn)溶洞空間，并達(dá)到一定的強(qiáng)度（5MPa以上），防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，可采用注水泥粉煤灰漿的方法進(jìn)行處理。通過(guò)注漿使溶洞中的砂、礫等土體經(jīng)過(guò)滲透作用板結(jié)；溶洞中的稀土、亞粘土等土體經(jīng)過(guò)劈裂、擠密作用得到加固，最后經(jīng)過(guò)充填作用填滿(mǎn)溶洞。
3.2回填片石和粘土進(jìn)行二次鉆孔①粘土片石拋填法適用于高度6m以下全填充、半填充和無(wú)填充的溶洞處理，優(yōu)點(diǎn)是方便、快捷，節(jié)省費(fèi)用。②當(dāng)鉆孔至溶洞層時(shí)，一般護(hù)筒內(nèi)泥漿會(huì)全部流失或部分，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塌孔，這時(shí)可采用片石加粘土（按1：1體積比）回填，溶洞較大時(shí)可加入部分水泥，回填一層、采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和粘土保持密實(shí)，直至回填至溶洞頂部1～2m。③溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和粘土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護(hù)壁。若溶洞內(nèi)泥石護(hù)壁出現(xiàn)漏漿時(shí)，應(yīng)反復(fù)回填、沖擊，直至形成泥石護(hù)壁不再漏漿為止。④鋼護(hù)筒必須穿透砂礫及卵石等透水層座落在不透水層上，尤其是多層溶洞，以防止溶洞漏水，孔內(nèi)水頭急劇下降而造成坍孔。
3.3鋼護(hù)筒跟進(jìn)法①在溶洞較大，洞內(nèi)無(wú)填充或有流塑充填物，漏水嚴(yán)重或與暗河連通時(shí)，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然無(wú)法成孔時(shí)，可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。這種方法就是一面沖孔、一面接高護(hù)筒，并將其振動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動(dòng)，便于鉆孔施工。②當(dāng)采用泥石筑壁法沖孔已穿過(guò)多個(gè)溶洞，并且均已造壁成功，在繼續(xù)沖孔時(shí)，上面已形成的泥石護(hù)壁突然坍塌并且漏水，這時(shí)已無(wú)法再進(jìn)行泥石護(hù)壁，可以將鋼護(hù)筒跟進(jìn)到塌孔處堵漏，漏幾個(gè)溶洞，就跟幾個(gè)溶洞。③在垂向溶洞較多樁基較長(zhǎng)，鋼護(hù)筒跟進(jìn)很困難，鋼護(hù)簡(jiǎn)不能一層跟進(jìn)到底時(shí)，可先下一層大護(hù)筒跟進(jìn)，這個(gè)護(hù)筒的直徑應(yīng)大于樁徑20cm左右。當(dāng)大護(hù)筒不能下沉，下面的溶洞又無(wú)法處理時(shí)，需再下一層護(hù)筒跟進(jìn)。施工中為保證鋼護(hù)筒順利下沉，要求樁孔要豎直，無(wú)歪斜無(wú)縮頸。鋼護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確，連接要順直，要用卷板機(jī)成型，鋼護(hù)簡(jiǎn)要有一定的剛度，鋼板厚以8～10cm為宜。
3.4爆破松動(dòng)斜面巖層法雙中三線(xiàn)大橋11號(hào)墩樁基在鉆孔中遇到的傾斜巖層，沖擊錘落下后吊繩明顯偏向孔壁一側(cè)，采用小沖程和填片石的方法均未取得較好的效果。后采用水下爆破松動(dòng)斜面巖層，取出錘頭，將炸藥用塑料袋密封后捆綁在一塊較大的片石下面，放入孔底起爆，再采用小沖程進(jìn)行沖擊鉆孔，每爆破一次可進(jìn)尺20～30cm。
4灌注混凝土過(guò)程中的問(wèn)題與處理
溶洞區(qū)的孔樁灌注與其他地質(zhì)條件沒(méi)有區(qū)別,但對(duì)溶洞發(fā)育區(qū)由于成孔過(guò)程中溶洞是否完全充填,超灌混凝土量在施工時(shí)難以掌握。在以后遇到該類(lèi)情況時(shí)采用以下兩種方法有效的解決了這個(gè)問(wèn)題:一方面不論溶洞大小,是否有充填,都回填片石;另一方面增加混凝土原材料的儲(chǔ)備量，灌注完成后應(yīng)靜待一定時(shí)間,及時(shí)觀測(cè)孔內(nèi)泥漿變化情況,不要急于提升導(dǎo)管,發(fā)現(xiàn)異常,要及時(shí)補(bǔ)充混凝土,以防造成廢樁。最后的導(dǎo)管埋深應(yīng)適當(dāng)深些,以確保發(fā)生異常時(shí)有補(bǔ)救措施。
參考文獻(xiàn)
[1]劉紅斌.加強(qiáng)市政改造工程中的舊管線(xiàn)保護(hù)[J].建筑安全,1999,(10).
[2]楊龍才,周順華,孟曉紅.軟土地層擠土樁施工對(duì)地下管線(xiàn)的影響與保護(hù)[J].地下空間,2003,(04).
