张居旺02--岩溶地区桩基施工技术

1岩溶地区桩基施工技术张居旺中铁二十五局集团第三工程有限公司摘要：本文介绍了溶洞桩基施工方法，并根据某大桥施工的实际情况，根据桩基溶洞的发育概况，通过对溶洞发育类型及施工技术的研究，针对性的对溶洞地区桥梁桩基遇到溶洞的具体情况采取投放抛填物、下放钢护筒或注浆等施工技术进行处理。关键词：岩溶地质桩基施工在流水的长期化学作用和机械作用下，石灰岩等可溶性的岩层所产生的特殊水文地质现象和地貌形态等统称为岩溶，也称为喀斯特地貌。岩溶地区地下溶洞发育，工程地质条件复杂，对建筑工程桩基施工具有较大的负面影响。因此，加强对岩溶地区桩基施工处理方法的研究对促进建筑业的发展具有重要意义。一、溶洞桩基施工方法在建筑工程桩基施工过程中，根据溶洞具体情况的不同通常采取不同的方法。下面主要针对钢护筒跟进法、片石粘土筑壁法、注浆法等进行了分析。1、钢护筒跟进法如果溶洞较大，且漏水严重，洞内无充填物或流塑充填物，采取片石加粘土方法反复打密仍无法形成泥石护壁，在这种情况下，则需要采取钢护筒跟进法施工。所谓钢护筒跟进法就是为隔断溶洞内流塑充填物或水的活动，一面冲孔，一面接护筒，并将其震动下沉至已钻成的孔内。2冲击钻成孔钢护筒跟进法，桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面的泥石护壁坍塌漏水且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。如果遇到地下水非常丰富、桩孔内的水不易抽干，而且人工无法挖孔作业的情况，通常要采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。在施工过程中，要保证钢护筒顺利下沉，充分利用冲击钻的扩孔性能。钻头外径与钢护筒内径的空隙，一般来说应该控制在3-5cm。如果护筒跟进困难，通常要先下大护筒后下小护筒，然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒，保证桩砼与外护筒的连接。冲击钻的扩孔系数在坚硬的岩石中较小，难以使钢护筒下沉，为保证钢护筒的顺利下沉，应采用小药量电雷管进行焊破，可在井口上部设一个简易导向装置进行控制。必须要确保桩孔竖直，无歪斜、缩颈问题，以保证钢护筒顺利下滑。钢护筒孔径要连接顺直，准确，并用卷板机成型。以8-10mm为宜，且要有一定的刚度。2、片石粘土筑壁法对于高度不太大（一般在3m以内）、内无充填或半充填的溶洞，且存在严重漏水，难以保持护筒内水头高度的情况下，可采用片石加粘土(按1:1体积比)进行回填冲击，使其形成泥石护壁。经过反复多次回填、反复冲击直至形成泥石护壁且不再漏浆为止，这也是一种比较成熟的施工方法。采用粘土片石筑壁法施工时，必须保证钢护简穿透砂砾和卵石层3等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，从而有效防止因溶洞漏水或是水头高度急剧下降造成坍孔现象。另外，在地下水容易控制的地质情况下，也可采取人工挖孔、砼护壁的方法施工，这种方法质量好、速度快、成本低，使用这种方法也要求将钢护筒穿透透水层，座落在亚粘土层上。3、帷幕注浆法帷幕注浆法一般在溶洞高度在8m以上时采用。单管注浆通常要采用水泥砂浆进行，注浆压力一般应控制在0.5—1.0Mpa范围内，帷幕的范围以桩中心以外5m，每隔一米提管一次，注浆孔间距为3—5m。钻孔位置在距离桩周边5米的范围布置，且不得随意调整，同时需要设置护桩。另外，为保证注浆工作与钻桩工作同步，必须选用合适地质钻机或者潜孔钻机并且要配置好压浆机，切实控制成孔空闲时间，不宜过长。钻孔不得漏钻，采用隔行跳打，保证孔壁垂直。注浆管在成孔之后要及时安放，连接注浆机，调整设备，确保设备工作正常，拌合水泥砂浆确保其中无结块。进行注浆首先要将注浆管设置于距孔底0.5m处，注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力，在预定位置上，用低压送浆，在浆液充足后采用1.0Mpa的压力持压要大于10分钟，然后提管1m，继续下一阶段的注浆工作。4、注浆法如果溶洞层数较多且呈串珠状，大小位于0.5m-3m之间，且土层中有较厚的砂层，通常情况下应采用预先压注水泥浆的方法，压注压力应控制在0.4Mpa之内，在稳定两秒后再进行下一个孔的注浆。等4到注浆工作完成24小时后开始钻进。二、结合工程实例加以说明1、工程概况贵广高铁第六标段某特大桥，全长2794.05m，此桥位于广西省桂林市临桂县境内。此地岩溶发育强度属发育，发育形态主要为溶沟、溶槽及溶洞，溶洞主要为粉质黏土及圆砾充填，岩溶为该桥主要不良地质现象。2、溶洞桩基施工方法针对本特大桥处于溶岩发育地区，先采用冲击钻成孔，可以提高地基承载力，克服不良地质现象，具体问题具体分析制定施工方案。冲击钻钻孔因溶洞原因，需要解决的关键问题是保证成孔过程不塌孔，不漏浆，保证机具及人员安全，保证顺利成孔。在成孔过程中，处理溶槽，溶洞，溶沟的主要技术措施浅谈几点。施工要点：（1）开孔时间断冲击，用小冲程（20cm～40cm）冲击钻孔，一般进度控制在60cm/h～80cm/h；（2）岩溶地区地质情况千变万化，异常复杂，在特大桥整个桩基施工过程中，对每根桩均进行地质核查，每钻进两米对土样及碴样进行取样，保证在溶洞位置钻机的安全性及对溶洞在设计及施工过程中的比对，在钻机就位前，为了保证钻机的安全，铺设四根或者六根14m长的型钢进行支垫，以防止钻机在冲击钻孔过程中钻机倾斜，发生意外。5为保证钻机在冲击过程中顶部不塌孔、不漏浆，在钻机就位前埋设6m长的大于此桩直径50公分的护筒。加强泥浆护壁法：泥浆浓度在钻机在岩溶地区钻进时，控制在1.15～1.2之间，由于岩溶地区岩溶水呈酸性，在配制优质泥浆的基础上，可根据试验后的结果按照一定比例在孔内加入烧碱、木屑等混合材料填入，让其挤入溶洞周边位置，使其中和，可以增强泥浆护壁的效果。当冲击钻孔时，钻头马上击穿溶洞顶板时，进入溶洞后，应该向钻孔桩内抛填片石或者块石，填充高度超过溶洞0.5m～1.5m，然后用小冲程冲锤冲击片石或者块石，使其进入裂隙溶洞内。在遇到大溶洞时，用片石无法添堵过程中，偏移量过大用片石无法纠偏时，采用传统的C15素混凝土进行水下灌注，使其填塞，待达到强度后进行冲击钻孔。3、岩溶桥梁桩基施工过程中，常见事故问题及预防处理措施（1）斜孔弯孔。产生此类桩孔的主要原因是：溶洞溶沟溶槽等岩溶发育形态在冲击钻孔过程中，钻机冲程大，在遇到岩层发育较弱的位置倾斜，产生斜孔弯孔及卡锤埋锤等事故。①预防措施在遇到岩溶发育的地区，采用小冲程钻进法，尽量放慢钻进速度，可以改变斜孔弯孔事故的发生。掌握基岩埋深及溶洞的发育特征，要及时的对岩溶发育地区针对设计图纸及时比对，合理的冲击钻孔。6②处理措施回填片石应控制在0.5m～1.5m之间，回填硬质片石或者块石，之后采用低冲程低频率钻进冲击，进行正常冲击。若未能及时纠偏，可采用C15素混凝土水下灌注，待混凝土达到一定强度后进行冲击，直到孔位纠正为止。对岩溶地区泥浆浓度控制在1.15～1.20之间，调整泥浆比重，在软土地区用1.05～1.1之间的泥浆比重。（2）塌孔：由于泥浆比重不达标或者泥浆中没有加入纤维素等材料，在钻进过程中，造成泥浆质量达不到要求，不能及时护壁，造成塌孔。由于孔内水头高度不够，形成静水压力，使其塌孔。冲击钻在冲击钻孔过程中，在岩溶地区泥浆突然下沉，消失，不能及时护壁，造成塌孔。①预防措施在钻进过程中保证泥浆泵正常使用，在不同的地层及地质情况下，选用相应的泥浆指标。在钻机开钻前埋置六米长的钢护筒，保证冲击钻孔时，桩基顶部位置不塌孔。为避免遇到岩溶位置水头高度不够造成塌孔，要保证孔内水位高度。②处理措施在冲击钻孔时应控制冲击速度，以免造成塌孔。在砾砂层冲击钻7孔时，应选用较大比重的泥浆。成孔后及时清孔，保证水头高度，及时进行钢筋笼吊装等下道工序。（3）漏浆：漏浆主要是由于桩孔与溶洞突然贯通、岩溶裂隙透水造成的。其预防措施有：①穿透溶洞时，护筒内泥浆面的变化应密切注意，一旦泥浆面下降漏浆，应立即提出钻头，保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物，向孔内补充泥浆或注水；②当岩溶裂隙较大，因透水性强而发生漏浆时，应采取改善泥浆稠度和控制钻进速度，加大泥浆比重等措施进行处理；（4）埋锤，卡锤，掉锤：由于冲击钻在冲击钻孔过程中，泥浆浓度高，发生偏孔时没有及时纠偏，在钻进过程中，易产生埋锤卡锤掉锤现象。由于通过岩溶发育地段冲击偏位，易产生卡锤现象，由于冲击锤过程中，连接处连接不牢固，钢丝绳不能及时检修，在焊接处断裂，在冲击过程调入孔内。①预防措施应根据设计图纸及地质地形情况，减缓冲击频率及速度。为避免塌孔埋锤，严格控制泥浆稠度，粘度，含砂率等各项泥浆指标。应派专人定期检查钢丝绳焊接位置质量及安全状况。②处理措施8若锤头掉入桩内，应用比原锤头直径大的空心锤冲击，使孔壁分离，提出落锤。若此法仍旧无法提出锤头，应派专业潜水员沉入桩底，将钢丝绳栓接在锤头上，将其周围碴土清理干净，缓慢提锤，此法是最易提锤简单方便的方法。若锤头被埋，先对孔位进行清孔，待锤周围碴石清理干净或者松动时，慢慢提锤，将其捞出。三、结论对于岩溶发育地区桩基施工，要合理的制定施工方案，了解当地的地质水文情况。采用合适的方法施工，对岩溶发育的桩基，合理利用资源，确保工程进度及质量稳步向前发展，用每天测量泥浆各项指标，比对图纸，采用相应的措施，攻克难题群策群力的完成施工任务，可以取得事半功倍的效果，保证施工质量，并能使经济效益最大。参考文献[1]李波.岩溶地基桥梁桩基施工技术[J].铁道标准设计,2011(3).[2]铁路桥梁工程施工技术指南中国铁道出版社，2010-12-08.[3]王平江.浅谈桩基施工中常见问题的处理[J].公路,2010(2).