巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)
2016-09-26
前言
影響橋梁撞機(jī)施工的因素非常的多，從人為原因到自然因素，任何一方的處理偏差就可能出現(xiàn)劣質(zhì)工程。對(duì)于鉆孔灌注樁成孔與后來(lái)的水下混凝土灌注施工來(lái)說(shuō)，溶洞無(wú)疑是最大的挑戰(zhàn)。若施工總?cè)狈夹g(shù)應(yīng)對(duì)措施，那么灌注孔的質(zhì)量與成孔率無(wú)疑會(huì)下降。溶巖地質(zhì)條件下的鉆孔灌注具有較多病害類(lèi)型、較為復(fù)雜困難的應(yīng)對(duì)技術(shù)。比如會(huì)出現(xiàn)混凝土超灌、埋鉆、漏漿、卡鉆等。因?yàn)椴『ν霈F(xiàn)在施工環(huán)節(jié)，且發(fā)生位置比較深。所以，孔洞分離法或局部溶洞填充硬化法為其處理措施，完成溶洞跨越，再施工。本文主要談?wù)摿嗽械氖┕ぜ夹g(shù)方案，并根據(jù)在鉆孔樁基施工中的工作經(jīng)驗(yàn)，分析研究了在溶巖區(qū)如何進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工，希望對(duì)在建或?qū)⒔ǖ耐?lèi)工程提供參考，完善施工設(shè)計(jì)。
確定巖溶地區(qū)地質(zhì)條件
樁基礎(chǔ)施工前必須準(zhǔn)確掌握地質(zhì)構(gòu)造條件，無(wú)論是常規(guī)樁基還是溶洞樁基礎(chǔ)。所以，施工作業(yè)之前，一定要對(duì)溶洞類(lèi)型、大小、方位做準(zhǔn)確判定，保證質(zhì)量，為后續(xù)的溶洞處理提供可行性參考。鉆孔探測(cè)法與地址鉆探法是重要的溶巖地質(zhì)確定法。
1.地質(zhì)鉆探法
該法主要應(yīng)用工程地質(zhì)鉆探技術(shù)，對(duì)樁基安設(shè)處的溶巖發(fā)育的溶洞、溶溝與溶槽等將其標(biāo)注在柱狀圖上。此項(xiàng)工作在設(shè)計(jì)橋梁基礎(chǔ)上不能忽略，重要性明顯。在施鉆樁基礎(chǔ)之前，應(yīng)該對(duì)各根樁基位置地質(zhì)情況，溶洞類(lèi)型與大小等，以此制定后續(xù)的施工方案。若橋梁樁基處的地質(zhì)情況處理起來(lái)相對(duì)麻煩，那么應(yīng)保證樁位與地質(zhì)情況的一一對(duì)應(yīng)，不可漏缺，同時(shí)，鉆探資料也是每根樁基必不可少的。若地質(zhì)資料缺乏，那么必須補(bǔ)充鉆探，群樁基要更加仔細(xì)。
2.施工探測(cè)法
對(duì)于溶洞位置的把握有多種方式，在施工時(shí)，通過(guò)漏漿位置、鉆頭處的沖擊響應(yīng)、反饋則是施工探測(cè)法。此法技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)要求高，工作人員需技術(shù)純熟，同時(shí)要結(jié)合地質(zhì)探測(cè)資料、設(shè)計(jì)圖紙綜合判斷。此法可對(duì)溶洞柱狀高度、形狀、大小做分析，雖然此法的安全性不容了干，鉆孔事故多有發(fā)生，但是，并不能回避施工探測(cè)法，是必然的鉆孔施工環(huán)節(jié)，所以，要仔細(xì)應(yīng)對(duì)。
巖溶地區(qū)鉆孔技術(shù)
在巖溶地質(zhì)條件下樁基鉆孔非常困難，確保順利鉆穿溶洞層并沒(méi)有卡鉆、漏漿、掉鉆與坍孔情況是技術(shù)難點(diǎn)。這就需要鉆孔者事先要對(duì)鉆孔區(qū)的地質(zhì)情況心中有數(shù)，時(shí)刻關(guān)注鉆孔時(shí)是否出現(xiàn)泥漿在樁基周?chē)鞒?、泥漿是否下沉等。工程鉆孔人員要結(jié)合具體情況，制定解決空洞、頂板穿越、護(hù)壁與造壁、斜面開(kāi)孔等施工技術(shù)方案，確保鉆孔有序穩(wěn)定推進(jìn)。本文根據(jù)自己的施工經(jīng)驗(yàn)重點(diǎn)介紹以下 3 種方法。
1.填充法
?。?）溶洞范圍小，溶洞高度1米至3米之間， 地質(zhì)報(bào)告顯示溶洞內(nèi)有全充填物，或半充填物且鉆孔過(guò)程中無(wú)漏漿現(xiàn)象可以判斷在該樁鉆孔過(guò)程中不必采取特殊的處理措施， 可按常規(guī)樁基礎(chǔ)施工。如果地質(zhì)報(bào)告顯示該樁基礎(chǔ)溶洞內(nèi)無(wú)充填物且鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象。則根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和漏漿位置分別按以下方法處理。在卵石層與砂石層漏漿時(shí)，可將優(yōu)質(zhì)黏土投入或提高泥漿的比例，以低沖程持續(xù)沖擊，讓卵石層與砂石層與黏土融合，可實(shí)現(xiàn)漏漿的良好防止。在鉆進(jìn)巖層漏漿時(shí)，將含砂量不高的黏土塊投入孔內(nèi)，通過(guò)沖擊將黏土擠入基巖裂隙中， 一般可防止?jié){液漏失； 在溶洞或嚴(yán)重破碎地層漏漿時(shí)，可將水泥、片石與黏土混合投入孔內(nèi)，以沖錘持續(xù)積壓沖擊，構(gòu)建人工造壁，可穩(wěn)固與膠結(jié)孔壁，對(duì)漏漿通道完全堵塞。24小時(shí)后待水泥強(qiáng)度達(dá)到2.5mpa后再繼續(xù)沖穿過(guò)溶洞。樁基礎(chǔ)成孔后在溶洞范圍內(nèi)的鋼筋籠在溶洞上下1m范圍內(nèi)定位筋上焊接4mm鋼板圓筒，保證混凝土質(zhì)量。如圖如下圖（1）
2.鋼護(hù)筒跟進(jìn)法
溶洞高在3-5m的多層溶洞，且多層溶洞間距較小，或者地質(zhì)報(bào)告與實(shí)際地形不符合的情況畢竟勘察孔只能揭示一小部分， 就是說(shuō)即使地質(zhì)圖中標(biāo)明的是小溶洞， 也有可能是大溶洞或與大溶洞相聯(lián)通，回填法無(wú)法止不住漏漿的情況下可采取鋼護(hù)筒穿越處理，先用沖擊錘進(jìn)行沖孔、擴(kuò)孔，然后采用振錘把鋼護(hù)筒振沉到溶洞底部（圖2）
3.壓力注漿方法
根據(jù)地質(zhì)鉆探資料揭示溶洞裂隙較多，壓力注漿處理法也在可樁基施工時(shí)出現(xiàn)的塌陷、漏漿等嚴(yán)重情況時(shí)做預(yù)處理。溶洞內(nèi)有填充物時(shí)，對(duì)溶洞采取提前注漿處理以固結(jié)填充物；壓力注漿法通常是將4個(gè)鉆孔布設(shè)在樁基處周?chē){，如果溶洞很大，或者在質(zhì)地鉆探后發(fā)現(xiàn)溶洞分布面積很廣，那么可擴(kuò)大注漿預(yù)處理面積與增加注漿孔數(shù)量。以0.8：1～1：1為漿液水灰比，以0.3～0.5MPa為注漿壓力控制范圍。砂石在溶洞內(nèi)完全固結(jié)后，便能以沖擊鉆施鉆。這種施工方法的前提條件是溶洞內(nèi)必須富含砂石等充填物而不能為空洞。。這種方法雖然成本較高， 但操作簡(jiǎn)單， 處理效果可靠。
常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法
1.卡鉆與處理辦法
以沖擊鉆施工，孔壁會(huì)因鉆頭的劇烈抖動(dòng)而被沖破，導(dǎo)致孔壁不規(guī)則，抑或出現(xiàn)梅花孔的情況。另外，若鉆頭磨損嚴(yán)重，沒(méi)有有效補(bǔ)焊，鉆孔孔徑會(huì)慢慢縮小，在鉆頭補(bǔ)焊以后或使用新鉆頭，則發(fā)生重新鉆孔情況。在施鉆時(shí)，因?yàn)榫哂刑蟮臎_程，溶洞頂板可能被突然擊穿，出現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)提鉆失敗。這些情況都可能引起卡鉆。通常有以下預(yù)防辦法：鉆頭及時(shí)補(bǔ)焊或者更換，將片石重新填入樁孔中。首先使用小沖程鉆進(jìn)，再慢慢的增大，直到?jīng)_程正常，實(shí)現(xiàn)正常鉆孔。小沖程鉆孔也可在施鉆溶洞頂板時(shí)采用，重視鉆頭旋轉(zhuǎn)，打開(kāi)溶洞后，應(yīng)將粘土或片石拋填在溶洞內(nèi)，慢慢實(shí)現(xiàn)鉆孔正常。
2.埋鉆與處理辦法
埋鉆問(wèn)題比較多見(jiàn)且處理起來(lái)非常困難，造成原因?yàn)榭妆诘乃?。?dāng)鉆孔位置處于巖溶地層，此處溶洞頂板非常薄且埋深不大。由于太大的沖程，溶洞頂板就會(huì)被砸擊，引起鉆頭掩埋、地表下陷、溶洞坍塌等事故。通常處理辦法為：若發(fā)現(xiàn)漏漿，則要將鉆頭及時(shí)提起，向孔內(nèi)注漿并補(bǔ)水，穩(wěn)定水壓，并及時(shí)將漏漿位置堵住。在穿越溶洞時(shí)，盡量選用小沖程鉆進(jìn)作業(yè)，避免溶洞頂板垮落。同時(shí)，預(yù)先備好拖拉裝置，為后續(xù)的鉆機(jī)撤離提供條件。
3.混凝土泄漏與處理措施
泥漿密度小于混凝土密度是混凝土在樁基鉆孔時(shí)出現(xiàn)泄漏的原因。因?yàn)椋妆诘臏y(cè)壓會(huì)在混凝土的水下灌注而增加，對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的片石粘土孔壁封閉環(huán)構(gòu)成壓力，進(jìn)而造成混凝土的泄漏。一般的處理措施為：若溶洞的高度不大，在其內(nèi)現(xiàn)行構(gòu)建孔壁封閉環(huán)，然后將片石、粘土混合物拋入其中，高度應(yīng)該比溶洞頂板地面更高，再以鉆孔方式提升孔壁強(qiáng)度與厚度。若空溶洞具較高高度且沒(méi)有填充物，那么要以鋼護(hù)筒跟進(jìn)，鋼護(hù)筒的直徑要與設(shè)計(jì)樁徑相當(dāng)，逐漸送到溶洞底部，在溶洞底部的堅(jiān)硬圍巖為鋼護(hù)筒實(shí)現(xiàn)緊密連接后，再按設(shè)計(jì)標(biāo)高機(jī)械施工，并以施工工序進(jìn)行后續(xù)混凝土的灌注。
結(jié)語(yǔ)
工程質(zhì)量安全不僅關(guān)乎資源的合理利用，也關(guān)系到人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。在樁基施工中，溶巖地質(zhì)是令人頭痛的劣質(zhì)地質(zhì)，處理難度大。本文以實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)為參考，說(shuō)明樁基孔鉆時(shí)，應(yīng)注意溶巖類(lèi)型、大小與發(fā)育程度，巖溶水、地下水性質(zhì)出發(fā)，做好技術(shù)應(yīng)對(duì)。
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作者簡(jiǎn)介：李開(kāi)封，男，（1982.10.10-），學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：工程師，研究方向：公路橋梁工程、路基工程、隧道工程。
