桥梁钻孔灌注桩溶洞处理方法探讨论文_范锐

桥梁钻孔灌注桩溶洞处理方法探讨论文_范锐

中国一冶集团有限公司交通工程公司 广东肇庆 526000

摘要:公路工程桥梁钻孔灌注桩施工过程中,各种各样的不良地质会直接影响钻孔灌注桩的正常施工,特别是遇到大的溶洞,处理技术的成熟及其效果将直接关系到桩基的承载能力,进而影响整座桥梁的安全通行。所以要熟悉了解钻孔灌注桩施工过程可能出现的各种溶洞情况,并根据不同的情况制定相应的处理方法,以避免事故发生及减少事故造成的损失,保证工程能进展顺利。基于此,本文主要对桥梁钻孔灌注桩溶洞处理方法进行分析探讨。

关键词:桥梁钻孔;灌注桩溶洞;处理方法

1、前言

随着铁路、公路等大型交通基础设施的规模性建设和桩基础钻孔机械设备水平的提高,桩基础施工机械化程度明显提高,对地质条件的施工适宜性有所增强。但是,由于岩溶地层复杂的地质条件限制,钻孔灌注桩施工在工艺上还存在着很多棘手的问题,有必要进行施工措施方面的探讨与研究。

2、桥梁钻孔灌注桩溶洞处理方法

2.1溶洞处理前的准备

1)分析现场地质资料。岩溶地区的地质情况复杂,勘探的主要内容是施工现场岩溶地质的环境特征、岩溶的发育程度以及岩溶的分布规律。对勘探得到的资料进行全面分析,尽可能准确地判断出溶洞的大概位置和形状规模,为桥梁的桩基设计和施工提供依据。

2)准备溶洞处理的材料。根据施工现场的数据,准备足够的泥土和回填片石,以便能在溶洞出现时及时进行回填处理;如果施工过程中需要使用钢护筒,还需要准备比桩径大20cm的钢护筒。

3)选择合适的钻机机型。不同的钻机机型对溶洞的处理效果不同,因此,采用哪一种钻机机型,对溶洞的处理至关重要。

4)准备畅通的便道。保证在出现紧急情况时人和机能够迅速撤离。

5)准备吊装和拖拉设备。保证有足够的吨位,以及应对的及时措施。

2.2溶洞处理方案设计

1)注浆设计。水泥浆液能否在溶洞中充分排水、填充、密实,主要由桩基地贡因素、注浆压力、重复注浆次数决定。在设计时,根据这三个要素,确定注浆的方法,选择合适的浆液和注浆工艺,再利用地质钻机冲孔至注浆溶洞处。对面积较大埋深较深的溶洞,为保证施工顺利,还可以设计帷幕注浆。

2)对于有桩身穿过的溶洞,或者桩底与溶洞直接接触的较高的溶洞,首先需要在地表以下加固搅拌桩,然后再设计4个孔径适中的等问距注浆孔,孔深需至溶洞底。

3)对于在桩底以下5m范围,或桩身穿过溶蚀裂隙,或是小地层的溶洞,首先需要在桩心设计布置一个注浆孔,然后再设计布置3个孔径适中的等问距的注浆孔在桩周围,注浆孔的深度根据地质勘探资料中显示的底部溶蚀裂隙决定。

2.3溶洞处理施工技术

1)对于较小的溶洞,或是只存在于岩溶裂隙区域的溶洞,可以依据地质图,在钻机冲孔至溶洞位置时,及时回填片石、水泥、夹碎石粘土、稻草和木屑等;对于较大溶洞可以事先将回填材料装入编织袋,进行整袋的回填。

2)对于埋置深度较浅的溶洞(15m以内),如果溶洞内有充填物,则使用黄土小片石作材料,用冲击钻机冲孔,从低冲程开始冲击,冲击的同时反复加黄土片石,一直到高冲程冲击时填满溶洞,然后挤实孔壁,开始慢速进尺冲击,最终穿过溶洞。

3)对溶洞上的覆盖是粉砂土、粉质粘土、中粗砂、砂卵石层等厚度比较大、结构比较松散的覆盖层,且溶洞下伏,溶洞内半充填或无充填时,一般采用钢护筒护壁。

4)当桩基有高大的溶洞或者有多层溶洞时,一般需要采用钢护筒护壁。钢护筒护壁分为两种:变截面钢护筒护壁和钢护筒跟进法护壁。

5)当桩底溶洞顶板>2倍桩径,<3倍桩径,且溶洞内全充填时,可以先在溶洞内进行压浆,以提高溶洞内充填物的承载力,并且加大持力层的有效厚度。

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3、实例分析

3.1工程概况

中迳中桥位于凤一小迳村以东,桥梁起讫桩号为K8+428-K8+528,中心桩号为K8+478。桥位区大部分地段见溶蚀现象,溶蚀裂隙、洞发育,局部还发育有土洞,工程地质条件复杂。溶洞一般发育于地表以下25m-38m范围内,溶洞高度0.15m-2.18m,部分充填有粉质粘土和砾,碎石。桥位区地下水位埋深浅,一般0.5m-2.0m,石灰岩分布面积大于桥址区,岩溶水较发育,水文地质条件比较复杂。局部地段石灰岩岩面以上土层中发育有土洞。

3.2施工方案

3.2.1方案的选定

根据设计图纸及地质资料,采用溶洞注浆预处理与回填筑壁法相结合的处理方案。在钻孔桩施工前,对溶洞进行注浆填充处理。出现溶洞时回填片石粘土,打密挤实造壁,必要时还应回填混凝土或袋装水泥。

3.2.2材料准备

在钻孔施工之前,应根据施工方案内容,准备足够的片石和粘土、袋装水泥、水玻璃,片石直径为10-20CM,粘土要做成直径15CM左右的泥球,同时要有足够的供水设备(如水泵、泥浆泵等)和水源或泥浆。为保证钻机不因塌孔、扩孔、地面沉陷等因素而倾斜,钻机纵、横向支撑应加长。

3.2.3具体施工方法如下

(1)溶洞注浆预处理

注浆孔位确定后,移动钻机至钻孔位置,完成钻机就位。钻机就位后,用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度,安装牢固,定位稳妥。钻机钻进:将钻杆对准所标孔位,用φ108mm岩芯管开孔钻进,保证开孔直径不小于110mm。开孔时要轻加压、慢速、大水量,防止将孔开斜。下套管:钻至基岩0.5~1.0m后,下入φ108mm套管,并嵌入基岩;套管出露地表0.2~0.5m。用75号水泥砂浆固结套管,并将孔口套管四周捣实封闭,防止浆液从套管周围冒出,影响注浆效果。终孔:根据设计要求确定孔深钻至桩底顶板3倍桩径深度,钻到位置后,拧上孔口盖,准备注浆。

备足42.5级普通硅酸盐水泥,做好浆液配比用料。注浆:选择注浆机及相应注浆设备。先稀后浓,依吸浆情况逐步加浓浆液,配合比控制在0.8:1~1:1。注浆结束:单孔注浆结束除遵循规范、符合设计意图外,综合以下条件可结束注浆。

(2)回填筑壁法

钻孔过程中根据地质资料情况在钻孔至距溶洞顶部1米左右时,减小冲程,控制在1米至1.5米范围内变化,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将溶洞击穿,防止因冲程过长导致卡钻。在击穿洞顶前,须有专人负责观察护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,根据泥浆下降的情况判断溶洞的大小,不同溶洞情况采取相应处理措施:当溶洞体积较小时,直接加泥浆,保持孔内水位的压力,防止塌孔,然后抛入粘土和砂、片石(必要时投入整包的水泥及加入水玻璃)等进行冲砸堵漏,只有当泥浆面稳定后方可转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。

当溶洞体积较大,空间垂直高度大于1.5米覆盖层较厚,或有多层溶洞总深度达10以上,地面无塌崩时,抛入整包的水泥、水玻璃、砂和片石进行冲砸堵漏,在泥浆面稳定后方,下放钢护筒至岩面,继续冲进,如溶洞漏浆,则继续抛入水泥、水玻璃、砂及片石进行冲砸堵漏,并将钢护筒继续跟进至岩面。

(3)成孔时必须将整个溶洞打穿,桩底标高必须在溶洞底标高1米以下,保证首批混凝土的导管埋深。

4、结语

对于桩基施工过程中遇到溶洞或溶蚀性裂隙,目前最有效的处理方法仍然是高压注浆,但前提是要对地下水文地质情况进行详细的勘探,并制定针对性施工方案。在施工过程中,要加强溶洞及裂隙的清洗、注浆过程的压力、注浆间断时间、提升注浆管的速率、浆液的水灰比、注浆孔的倾斜率等控制,另外,对钻孔、注浆机械设备的选择也至关重要。

参考文献

[1]邱东流.浅谈水上钻孔灌注桩遇溶洞的施工处理[J].建材与装饰(中旬刊),2008(5):l6—18.

[2]何华.岩溶地区钻孔桩基础施工疑难处理措施[J].铁道建筑2006(9):.4

论文作者:范锐

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期

论文发表时间:2017/10/11

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