巖溶\\采空區(qū)樁基施工技術(shù)

摘要:根據(jù)巖溶、采空地區(qū)的特點(diǎn)選擇樁基主要施工方法，采取必要的措施保證工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:巖溶區(qū) 樁基 施工

某立交橋工程，工程地質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，有采煤的采空區(qū)，有發(fā)育的巖溶區(qū)，又有粉砂和粘土層，表層覆蓋厚度不等的可液化、嚴(yán)重液化粉砂層。橋梁樁基施工時(shí)，根據(jù)巖溶、采空地區(qū)的特點(diǎn)選擇樁基施工方法，采取相應(yīng)技術(shù)措施，以順利穿過(guò)巖溶和采空區(qū)，保證工程質(zhì)量。

一、工程概況

立交橋下部為柱式橋墩，樁基穿過(guò)覆蓋層后入巖，入巖深度為嵌入微風(fēng)化巖1.5m以上。

工程地質(zhì)為第四系松散覆蓋層上部12.0～17.0m為可液化、嚴(yán)重液化粉砂層，局部夾有淤泥質(zhì)粘土;下部18.0～26.6m粘土為主，間夾有亞粘土、亞砂土。以下溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，巖溶發(fā)育。

受沉積時(shí)間和地質(zhì)環(huán)境的影響，沉積的砂土均為松散狀，顆粒間無(wú)粘聚性，鉆孔樁成孔期間由于施工和孔內(nèi)泥漿流失等因素影響，造成水頭降落，孔內(nèi)泥漿向下流動(dòng)，容易導(dǎo)致孔壁坍塌，成孔質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鉆孔失敗。

二、鉆機(jī)選型及鉆孔方法的確定

根據(jù)工程的地質(zhì)情況及工程造價(jià)，綜合了以下幾種思路:①采用深埋護(hù)筒，投入大，施工安全性高;②采用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，不能有效地克服溶洞、軟巖夾層等地質(zhì)，容易扭斷鉆桿，但成孔速度慢，對(duì)地面沖擊小;③采用沖擊鉆，沖擊鉆施工的孔壁比較穩(wěn)定，處理溶洞和裂縫漏漿時(shí)，更能防止塌孔，但施工速度慢。

綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)，決定根據(jù)覆蓋層的厚度和地質(zhì)狀況選取。

當(dāng)覆蓋層厚度不太大時(shí)，小型鉆機(jī)可以滿足施工要求;選用轉(zhuǎn)速快的鉆機(jī)，對(duì)護(hù)壁可以起到更好的加固作用，小型鉆機(jī)重量輕、振動(dòng)小，振動(dòng)能量經(jīng)過(guò)2層枕木的隔離、消散，對(duì)地面的影響小。

旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆到巖面后，對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行調(diào)整使其密度加大，以利于浮起沉渣，換為沖擊鉆施工巖層。在換沖擊鉆時(shí)，為了防止沖擊鉆機(jī)架振動(dòng)而使地面液化，在機(jī)架支點(diǎn)處鋪墊石子墊層。而在其上鋪2層枕木，這樣可以有效地消散機(jī)架傳來(lái)的沖擊能，從而避免地表液化，引起塌孔。

三、樁基施工技術(shù)

鉆孔樁基施工在穿過(guò)液化砂土層時(shí)，首選鉆機(jī)為重量輕、轉(zhuǎn)速快的正確循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆，鉆進(jìn)時(shí)，控制進(jìn)尺，加大泥漿比重。成孔的關(guān)鍵是防止由于鉆機(jī)及其它施工機(jī)械的影響而導(dǎo)致粉砂土層液化引起縮徑甚至塌孔，并為調(diào)換沖擊鉆施工溶蝕嚴(yán)重的底部巖層做好充分準(zhǔn)備。

工藝流程為:平整場(chǎng)地—測(cè)設(shè)樁位中心—埋置護(hù)筒—安裝鉆機(jī)對(duì)中心就位—投泥、開(kāi)孔造漿沖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高—驗(yàn)孔深—換漿清孔—下檢孔器檢孔—下鋼筋籠及導(dǎo)管—二次清孔—灌注水下混凝土—樁基檢測(cè)

1、鋼護(hù)筒作用

護(hù)筒有固定位置，隔離地面水，，保證孔口不坍塌、導(dǎo)向鉆頭、成樁后，不致出現(xiàn)樁位偏差超限的作用，其埋設(shè)情況對(duì)成孔、成樁的質(zhì)量有重大影響。護(hù)筒采用δ=8mm鋼板制作，內(nèi)徑大于設(shè)計(jì)樁徑0.20m。采用挖埋和振動(dòng)下沉相結(jié)合的方法埋設(shè)1.5米深。護(hù)筒頂面高出地面50cm以上。

2、泥漿護(hù)壁技術(shù)措施

施工前必須準(zhǔn)備好充足的塑性指數(shù)大、粘性好的膨脹性粘土或大量黃泥球，并且準(zhǔn)備一定量的水泥、膨潤(rùn)土、燒堿和鋸木屑。

(1)泥漿指標(biāo)

采用拌漿機(jī)在泥漿池拌制足夠的護(hù)壁泥漿。穿過(guò)液化砂土層時(shí)，泥漿的好壞將直接關(guān)系到成孔的質(zhì)量。通過(guò)多次試驗(yàn)，按比例(質(zhì)量比)粘土:水泥:膨潤(rùn)土:燒堿=1:0.2:0.1:0.03，鋸木屑按粘土體積的10%摻入，形成的泥漿各項(xiàng)指標(biāo)較好。好的泥漿能夠促進(jìn)不透水膜在孔壁的形成，增強(qiáng)泥膜的韌性，在孔內(nèi)泥漿流失量不太大時(shí)，起到一定支撐外部壓力的作用，利于及時(shí)采取處理措施。

(2)為了使護(hù)壁效果更好，加高鉆頭護(hù)壁圈(俗稱腰帶)也很重要。護(hù)圈通過(guò)鉆頭旋轉(zhuǎn)對(duì)孔壁起到壓實(shí)作用，使孔壁上附著的泥漿擠壓密實(shí)，減少護(hù)壁漏水的可能性，從而起到加強(qiáng)護(hù)壁的效果。采用這種方法，還可以起到鉆進(jìn)導(dǎo)向作用，使井孔垂直，防止出現(xiàn)斜孔。

(3)泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置

泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由泥漿池、高壓泵、出漿管和進(jìn)漿管四大部分組成1，泥漿從孔口經(jīng)由出漿管進(jìn)入泥漿池，經(jīng)過(guò)沉淀，再由泥漿泵將泥漿經(jīng)由進(jìn)漿管送回孔底(進(jìn)漿管的下管口是1節(jié)長(zhǎng)約0.6m的特制鋼管，鋼管上焊接1個(gè)圓環(huán)，套在鉆頭頂部鋼絲繩上，上下用卡環(huán)夾住，使鋼管上下移動(dòng)又能繞鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)，避免在鉆孔過(guò)程中進(jìn)漿泵與鋼絲繩纏繞在一起)，含渣泥漿再?gòu)目椎咨戏量卓冢?jīng)出漿管進(jìn)入泥漿池通過(guò)泥漿循環(huán)，孔底的鉆渣即可在泥漿池中沉淀下來(lái)，再人工將鉆渣清除，達(dá)到清渣的目的。

四、巖溶區(qū)及漏漿的處理

1、巖溶區(qū)處理方法

(1)技術(shù)人員及鉆機(jī)人員充分掌握地質(zhì)資料情況，每個(gè)孔位的地質(zhì)柱狀圖列在鉆機(jī)上，讓施工人員隨時(shí)都知道巖溶的位置、大小、充填情況;

(2)將鉆至溶洞時(shí)(距頂部約1m左右)，改用小沖程緩慢鉆進(jìn)(沖程控制在1～1.5m)，

逐漸將溶洞頂擊穿，防止突然打穿溶洞頂板，造成卡鉆。

(3)擊穿溶洞后，把做成泥球的粘土和片石按1:1的比例投入，加大泥漿的相對(duì)密度到1.4左右，如果出現(xiàn)漏漿情況，隨時(shí)準(zhǔn)備補(bǔ)漿，并小沖程沖砸，當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才正常鉆進(jìn)。

2、裂縫漏漿的處理

地質(zhì)資料表明，橋址處有一條南北走向的斷裂帶，在沖孔過(guò)程中，得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證，漏漿采取的主要措施為:①入巖前，準(zhǔn)備充足的水源和水泵;②準(zhǔn)備足夠的粘土，并將粘土做成泥球，直徑20cm左右;③準(zhǔn)備充足的片石;④密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化情況，當(dāng)泥漿面在迅速下降時(shí)，證明在漏漿，首先盡快補(bǔ)水，然后投入泥球和片石。高度為2m，在反復(fù)小沖程沖砸，形成泥壁，堵塞洞內(nèi)的通道。

五.施工注意事項(xiàng)

1、對(duì)巖面高低不平，或一面有巖石，一面有粘土的情況，必須多次拋填粘土、片石，用低沖程沖砸，反復(fù)循環(huán)，多次修整，防止卡鉆和斜孔，保證成孔質(zhì)量。

2、備足粘土、片石，碎石、水泥、草袋等材料。漏漿時(shí)，馬上用粘土、碎石、水泥混合料裝袋回填，溶洞較大時(shí)，摻加填入片石，以小沖程反復(fù)沖砸，形成泥石壁，堵塞漏漿的通道。保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔。同時(shí)，加大備漿池，備足優(yōu)質(zhì)泥漿，發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)補(bǔ)給，保持住水頭，防止液化砂土層的坍塌。

3、遇到卡鉆時(shí)，應(yīng)盡可能探明鉆頭傾斜方向，在相反方向反復(fù)提拉嘗試，吊正鉆頭，以利于鉆頭提出;有時(shí)需要用鋼軌束焊成小沖錘在樁孔一惻沖擊，并配合高壓空氣或高壓水沖射，使卡點(diǎn)松動(dòng)后提出鉆頭。

六、主要施工事故的與預(yù)防和處理

1、掉鉆

掉鉆事故主要是主繩斷裂和鉆頭轉(zhuǎn)向鼻子斷裂引起的，因此要經(jīng)常檢查兩部位情況，遇到鉆頭提不起來(lái)時(shí)，不要強(qiáng)行提拉，要摸清情況，采取相應(yīng)的措施，鉆頭上要裝有保險(xiǎn)繩，保險(xiǎn)繩要牢固、可靠，當(dāng)發(fā)生掉鉆后，要及時(shí)處理，時(shí)間越長(zhǎng)，打撈難度越大。處理辦法為:根據(jù)不同情況，采用能夠適宜的打撈工具;條件允許時(shí)，可采用潛水員潛入樁孔打撈。

2、埋鉆

埋鉆也有兩種情況:一是沉渣埋鉆，其次是塌孔埋鉆。要避免沉渣埋鉆，鉆頭不能長(zhǎng)時(shí)間留在孔底不動(dòng)，要經(jīng)常上、下活動(dòng)，泥漿不停止地循環(huán)。如果發(fā)生塌孔埋鉆，最主要的是將主繩保住，利用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)掃孔和“反沖發(fā)”將鉆頭提出。

3、灌注時(shí)避免混凝土進(jìn)入溶洞

根據(jù)地質(zhì)情況，在下鋼筋籠時(shí)，在溶洞處的鋼筋籠周圍包1圈2mm的鐵皮，高度上、下都超過(guò)溶洞口0.5m，有效地避免了混凝土流入溶洞。

七、結(jié)束語(yǔ)

在厚砂層和溶洞發(fā)育地段鉆孔，上部砂層施工應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，反復(fù)沖砸，確保護(hù)壁質(zhì)量，不可急于求進(jìn)，防止下部巖溶層施工出現(xiàn)隱患。在液化砂土層覆蓋的巖溶、采空區(qū)施工樁基，選擇合適的鉆機(jī)是基礎(chǔ)，控制泥漿指標(biāo)和進(jìn)尺是關(guān)鍵。在砂土液化區(qū)施工鉆孔樁基，用碎石、枕木等介質(zhì)擴(kuò)散鉆機(jī)的振動(dòng)能量，對(duì)減輕液化是有效方法。"

參考文獻(xiàn):

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