某大橋巖溶地區樁基施工技術研究

馬誠信

摘 要:某特大橋樁基施工區域地質條件復雜,地層上部為人工填筑粗角礫土、粗圓礫土及卵石土,下部為弱風化灰巖,巖石節理裂隙強烈發育,溶洞和溶蝕較多、較大且多層分布。在樁基施工過程中經常出現卡鉆、掉鉆、串孔、護壁泥漿流失,造成護壁坍塌或孔口塌陷等現象。針對出現的不同情況采用提前高壓注漿處理、回填材料填充、護筒跟進、水下灌注混凝土等不同的施工方法,使得鉆孔順利進行,混凝土灌注數量及質量得到有效控制。

關鍵詞:巖溶地質注漿鋼護筒樁基施工

中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0050-01

1工程概況

某大橋全長600.50m,設有20個墩(臺),70根樁,樁基均為柱樁,嵌入弱風化灰巖。根據設計地質鉆探資料顯示,橋址所處地質巖溶極為發育,地質情況復雜,溶洞大概可分為一般溶洞、葫蘆串型溶洞、大型溶洞,以充填溶洞為主。

2施工方案

由于橋址所處地質巖溶發育,溶洞充填物為少量礫石及粘性土,所以鉆孔施工過程中容易出現漏漿、塌孔、卡鉆、掉鉆等事故,造成施工困難,所以在施工中必須熟悉各孔位處的具體地質情況,選擇合適的施工方法,以保證施工安全和順利的進行。

2.1 施工前注漿處理

根據設計地質資料,在樁基鉆進前對有溶洞的孔位進行注漿處理。對于無填充物的巖溶空洞先用級配密度達到90%以上的砂石進行回填,然后往回填的級配砂石中壓注水泥-水玻璃漿液,使回填的砂石進一步密實;對于有填充物的巖溶空洞直接往填充物內壓注水泥-水玻璃漿液,使充填物土體密實。水泥-水玻璃漿液的配比按設計要求參照現場壓注效果而定。壓注漿液時壓力不宜太大,應控制在0.5MPa～1.0MPa范圍內,具體壓力值應由現場試驗確定。壓漿時為了防止漿液流失太遠造成浪費,采用間歇注漿方式,使得先注入的漿液初步達到膠結后再注漿,循環注漿多次注完一個孔后,繼續對其余孔注漿,后注漿的壓力必須提高,最后封孔。

2.2 施工準備

注漿工作完成后,根據現場實際情況平整場地,做好鉆孔施工平臺。墩位溶洞較復雜的,泥漿池應盡量能滿足儲備單根樁的泥漿量,并在附近備好漏漿回填所需的黏土、片石、水泥,以便漏漿時能迅速補給避免孔內發生大面積坍塌。

2.3 鉆機選擇

樁基成孔目前常用方法有人工挖孔,回旋鉆機成孔,沖擊鉆進成孔。

(1)人工挖孔:無需鉆孔設備,造價低,靈活方便,但局限性大,只適合于無水或地下水量不大,孔深較淺,巖溶發育強度較弱的情況下采用。(2)回旋鉆機:成孔速度快、清孔快,護壁效果好。但鉆頭提起較慢,漏漿后容易埋鉆,穿過溶洞時容易偏孔。適用于黏性土、砂類土、含少量砂礫石的土。(3)沖擊鉆機:鉆頭提起快,糾偏孔容易。但穿過溶洞時容易卡鉆,過黏土層容易糊鉆。適合于所有巖層。綜合分析本橋地質情況,經比選,采用沖擊鉆機成孔,對溶洞的處理也較方便。

2.4 護筒埋設

一般樁位,護筒長度達到2.0m即可,位于河溝邊緣或河道內的護筒須穿過河溝基床,對塌孔回填后重新開鉆的樁,護筒長度應相應加長,埋設護筒時護筒外緣應用黏土回填密實。

2.5 泥漿制備

泥漿一方面起到護壁作用,另一方面起到浮渣作用,針對該橋位處巖溶地質的特殊情況,泥漿密度應適當加大。在鉆進過程中,由于存在溶洞和溶蝕,泥漿極易流失,應及時補充,并采取必要的措施。

2.6 成孔

開始鉆孔時,應采用小沖程,使成孔堅實、豎直、圓順,對繼續鉆孔起到導向作用。鉆進深度超過鉆頭全高加沖程后,方可進行正常沖擊,沖程以2.0m～3.0m為宜。在巖溶地區由于地層情況復雜,鉆孔時應對不同的地層采用不同的沖擊方法,以保證鉆孔質量和鉆孔的順利進行。

(1)在卵石層中,泥漿比重應在1.4左右,以加強護壁和防止滲漏。沖程可以較大,以便破碎卵石。(2)砂層或淤泥層中沖擊時,應投黏土并摻入小片石,采用小沖程沖擊,將黏土和片石擠進孔壁加固。遇有流砂現象時,應增大泥漿比重,提高孔內壓力,并投黏土和小片石,采用小沖程。(3)在溶洞中鉆進,由于樁孔進入溶洞范圍內,溶洞不是整齊的,頂板和底板犬牙交錯,高低不平,鉆進溶洞頂板及底板都會存在斜面開孔問題,因此必須采取相應措施。

2.7 成孔過程中泥漿流失導致塌孔處理措施

當鉆進遇到較大的溶洞時,孔內護壁泥漿會因為溶洞的原因造成部分或者全部流失,而此時僅采取回填黏土和片石的方法又無法及時補充泥漿,隨著孔內泥漿的流失,上部非巖石層孔壁會在周圍地下水的作用下迅速坍塌,造成埋鉆等事故,針對上述問題,須采用必要的措施。

(1)鋼護筒跟進:開孔后,采用直徑大于設計值10cm的沖擊鉆頭鉆進,隨著鉆進的進行,在泥漿護壁的同時,跟進直徑大于設計值5cm的鋼護筒護壁。在遇到溶洞發生泥漿流失時,上部孔壁會因為鋼護筒的護壁作用免于塌孔,然后再往孔內回填黏土和片石,小沖程沖擊,封閉溶洞。但該方案在現場操作的過程中,在鉆孔深度超過10m時,鋼護筒跟進較為困難。(2)灌注水下混凝土:開孔后,采用直徑大于設計值50cm的沖擊鉆頭鉆進,鉆進的過程中,調整好孔內泥漿的比重。當鉆進至進入巖石層1m時,采用水下混凝土灌注工藝將樁孔灌注至孔口鋼護筒下緣位置,待混凝土強度達到一定要求后,采用設計直徑的沖擊鉆頭二次鉆進,在二次成孔的同時,上部非巖石層周邊形成20cm厚的混凝土護壁。

2.8 清孔

在鉆進至距孔底設計標高10cm時開始清孔,第一次清孔時須清干凈巖樣,待下完鋼筋籠后進行二次清孔,二次清孔要做到快速,以能感覺到孔底巖石為準。對多次坍孔的情況,以孔底干凈為主,對孔較深難以清干凈時采用加雙泵或加壓的措施。

2.9 安裝鋼筋籠

清孔完成后,要迅速進行鋼筋籠的安裝。鋼筋籠的制作應符合設計及相關規范的要求,并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土過程中發生浮籠現象。

2.10 灌注水下混凝土

水下混凝土應連續灌注,不得中間停頓。巖溶地區水下混凝土的灌注數量一般超過設計量較多,對此,應加大首盤混凝土數量;灌注過程中加大導管埋深,灌注時勤于量測混凝土面高程,對灌注過程中混凝土面出現的緩慢下降要有準確的判斷;灌注時,應加大混凝土的灌注高度,避免在灌注完成導管拔出后混凝土面下降造成短樁,確保成樁質量。

3結語

梅花店乾佑河大橋橋位處地質情況復雜,施工前通過仔細研究設計地質資料,分別采取了高壓注漿、拋填黏土加片石、混凝土護壁等措施,很好的解決了施工過程中出現的問題,并在施工過程中不斷的總結和調整施工方案,保證了鉆孔及混凝土灌注的順利進行。

參考文獻

[1] 劉永平.淺談樁基施工中常見問題的處理[J].公路,2008(2).

[2] 蘇學波.巖溶地基橋梁樁基施工技術[J].鐵道標準設計,2006(6).