K080922-浅淡岩溶地区桥梁钻孔桩施工-溶洞

1浅谈岩溶地区桥梁钻孔桩施工【摘要】在××铁路8标××特大桥施工中桩基多次穿越溶洞,出现桩孔漏浆甚至坍孔等对成孔极为不利的现象,但经积极采取措施,用注浆、回填堵漏、下钢套筒等方法予以处理,有效地解决了岩溶带来的施工困难。【关键词】溶洞、注浆、片石、成孔1工程概况××特大桥全长568.78m,孔跨布置17×32m，全桥为直线。2＃、3＃、4＃、6＃、11＃、13＃、15＃、16＃墩为直径125cm钻孔桩基础,最长桩长22.5m；5＃、7＃、8＃、9＃、10＃、12＃墩为直径150㎝钻孔桩基础，最长桩长56m；0＃、17＃台为直径125㎝挖孔桩基础；1＃、14＃墩为明挖扩大基础。工程地质条件：该桥桥址位于岩溶发育地带内，岩溶部分为空洞、部分为全填充或半填充；地层为人工填筑粉质黏土、粉质黏土、灰岩夹白云质灰岩、灰岩、炭质页岩夹泥灰岩、断层角砾岩等。水文地质条件：该桥地下水为基岩裂隙水，对混凝土有中等侵蚀性。2主要技术难点的处理该桥地处岩溶发育地区，对岩溶尤其是对溶洞的处理无疑成为主要的施工技术难点。于2005年7月8日开工后，投入5台冲击钻机在5个墩分别开孔，在1＃墩1＃桩钻进中遇首个充填溶洞时，由于没有及时采取相应措施，造成其一定程度的坍孔。这说明不仅要有有效的处理溶洞的方法，而且要及时地将其实施，才能确保岩溶处顺利成孔。另外，因岩溶处地质复杂，判断桩端嵌入完整基岩有困难。2.1溶洞的处理2.1.1处理方案（1）若溶洞内无填充物或填充物不满且溶洞小、封闭，采用填充黄泥夹片石冲孔的方法处理。（2）溶洞为充填溶洞，洞内充填物成松散或软塑状时，直接注浆将其固结，必要时灌注水下混凝土；如果溶洞内充填物已固结呈硬塑状态，则直接冲孔，同时加强泥浆护壁。（3）如遇溶槽、溶沟、小裂隙等岩溶地质，冲孔时直接填充片石、碎石夹粘土。必要时投入整袋水泥堵塞，起到护壁的作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。2.1.2施工工艺开钻前，针对本桥的地质特点，加强了地质钻机钻探，让施工人员详尽了解其地质状况，特别是溶洞的分布状况，包括其深度、高程、填充物类型等，做到心中有数。即便如此，溶洞仍给钻孔造成诸多麻烦。下面以8＃墩9＃钻孔桩、6＃墩2＃钻孔桩、4＃墩3＃桩为例，说明溶洞处钻孔桩的施工工艺。8#墩9#钻孔桩，桩径1.5m，2005年10月25日开孔，挖埋法埋设钢护筒，护筒壁厚6㎜，长1.7m，内径1.9m,埋深1.15m。护筒顶以下相当深度范围为粉质黏土，在13.1m深入岩（角砾岩）。在深17.9m处遇溶洞,孔内水位迅速下降，根据地质钻探资料分析为空2溶洞，立即采用投黄泥夹片石，冲击钻小冲程方法，不断冲砸，使碎石和带粘性的黄泥尽可能地挤入溶洞内，30分钟后，再次投入黄泥夹片石冲击，如此反复共3次，水位得以稳住,投放黄泥夹片石计35m3。之后为了加强护壁，又4次投黄泥夹片石共45m3。在深20.8m处溶洞结束，钻孔正常进尺。在深25.5m处又遇空溶洞，投黄泥夹片石3次共25m3，经锤头多次冲击，稳定了水位，随后再投黄泥夹片石3次计30m3，在深27.3m处溶洞结束，为巩固护壁，最后一次投黄泥夹片石15m3冲孔。这之后在深36.8m～38.5m处用与以上相同的方法又顺利处理一个半充填溶洞，随后正常进尺，在深47.75m处终孔。钻孔桩在施工中遇三个溶洞都得以较快处理，首先得益于钻前准确的地质钻探，不仅如此，充分的准备也必不可少。（1）把桩孔的地质资料作为技术交底下发工班，让钻孔人员有心理准备。（2）在工作面上准备足够的片石和黄泥，其中黄泥做成泥球状，用薄膜包裹（防止干裂），配备1台装载机和一名司机，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和黄泥球填孔，同时大量补水。（3）有了相关地质资料，较准确地掌握了溶洞的分布状况，当钻至溶洞顶部附近时，采用小冲程冲击，逐渐将洞顶击穿，以防卡钻。一旦发现泥浆面下降，应迅速往洞内按1：1比例回填黄泥和片石，随后仍用小冲程轻砸，让黄泥和片石充分挤入溶洞内部。要特别注意，此时不得持有抢进度的思想，须待黄泥和片石充分挤入溶洞内并形成稳定护壁且泥浆漏失现象全部消除后方可正常钻进。6#墩2#钻孔桩，桩径1.25m。钻孔所用冲击钻头为十字型，其直径1.25m，质量4500kg。钢护筒长1.7m，埋深1.15m，护筒顶以下7.6m范围内均为粉质粘土地质，之后入岩（角砾岩），在深10.3m遇充填溶洞，投放黄泥夹片石3次共计25m3，随后用钻头缓冲，同时用泥浆泵往孔内抽泥浆，补充并保持孔内泥浆面高度，70分钟内稳住了水位，之后继续钻进，在进尺至22.3m之前再投黄泥夹片石3次共15m3，在进尺至22.5m之前又投黄泥夹片石7m3，在深22.5m处溶洞结束，在钻进过程中同时跟进钢套筒21.0m，多次投黄泥夹片石累计约297m3。但当钻至30.8m深处时，孔内水位急剧下降，立即回填袋装黄泥约30m3，片石20m3，随即用冲击锤缓冲，同时用2台泥浆泵往孔内注入泥浆，但仍无法稳住水位，此时我们直接采用灌注水下混凝土的方法使溶洞填充完全，且待灌注的混凝土面超过溶洞顶1m并且混凝土不再下降时停止灌注，待混凝土强度达到50%后开始钻进。4＃墩3＃孔桩，采用注浆法处理钻孔中遇到的溶洞。地质勘察资料显示，该桩通过处有充填物呈软塑状的溶洞。注浆施工较成功地解决了溶洞问题，施作方法如下。（1）在桩的中心位置钻注浆孔，钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。（2）注浆采用注浆泵，注浆压力控制在1.0mpa内。速度控制在20L/min，使浆液渗透到填充物内使之固结。注浆渗透直径定为7.5m（错误？），以保证冲击成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物的底部，边注浆边往上提，提速要缓，浆液选用水3泥浆，水泥为P.O32.5，水灰比为0.8。经过处理后的溶洞地质钻孔桩成孔方法与普通石质地层成孔方法基本相同，采用冲击钻冲击成孔，但应注意以下几点：a）为防止意外，冲孔前应有应急措施，备好材料、机具等，一旦孔内泥浆再次泄露，立即向孔内投放黄泥和片石及水泥，使其冲挤在溶洞内的片石夹粘土形成围护结构，保持孔内泥浆高度，不致造成坍孔，保证钻孔顺利进行。b）用优质粘土增加泥浆质量与密度，当缺少优质粘土时，在泥浆中掺入适量的水泥、锯末，以提高孔内泥浆胶体率和悬浮能力。c）当岩面的倾斜较大或钻头摆动撞击到护筒或孔壁时须回填片石冲孔，使孔底出现一个平台后再正常钻进。d）在接近洞溶处，需加大泥浆密度，采取轻锤冲击的方法成孔，以防卡钻。2.2嵌岩及终孔的检验本工程要求桩端须嵌入完整岩石不少于1.5～2m，这就增加了一道在一般地质条件下钻孔灌注桩施工所没有的全岩面检测工序。勘察资料及施工情况都表明该地区属溶洞发育地区，岩面起伏,沟槽、裂隙纵横，这使得全岩面的正确判断成了本工程施工的关键之一。结合该地区地质的特殊性及该工程的特点并经试桩检验，决定从以下3个方面综合判断全岩面。（1）在接近设计桩底高程附近，以桩孔实际见岩高程始，至少进尺1.5m，才进行全岩面检验。（2）查阅钻孔记录，可将进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度。（3）观察井口钢丝绳的摆动情况，锤头接触岩面时有轻微的反弹。另外，在该工程中,钻孔终孔后采用抽渣换浆法清空和导管法灌注水下混凝土,这与一般地质条件下钻孔桩的施工方法一样。3结论在××特大桥桩基施工过程中,我们针对岩溶采取了以上几项处治措施,通过严格控制关键工序和认真把好技术关,基本上解决了溶洞带来的施工难题,成孔和成桩质量好,既检测钻孔桩中Ⅰ类桩占85%,无缺陷或不合格桩,取得了良好的经济效益。参考文献：1．《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）2．《铁路工程施工技术手册.桥涵》(中国铁道出版社2002年)