关于熊家湾大桥不良地质区桩基施工技术研究

'关于熊家湾大桥不良地质区桩基施工技术研究　　摘要：本文通过对熊家湾大桥所在地区的桩基施工实践，总结了岩溶、裂隙等不良地质发育地区桩基施工经验及各种难题的应对措施，强调了水下混凝土灌注应注意的问题，完善了桩基施工工艺。关键词：熊家湾大桥；桩基施工；溶洞；裂隙；地下水中图分类号：TU74文章标识码：A文章编号：1工程概况7 熊家湾大桥起讫桩号为：K135+146.92-K135+903.08，中心桩号K135+525，全桥共分5联；上部构造采用预应力砼T梁，先简支后连续；下部构造桥台采用肋板式台配钻孔灌注桩，0#桥台、25#桥台设计桩径为1.2m；其它桥墩设计桩径为1.5m，设计最深桩长为67m；桥墩采用双柱式墩，其中0#台、22-24#墩、21#墩左幅及25#台采用摩擦桩，其他墩采用端承桩以完整灰岩作为桩端持力层。原设计此标段为填方路段，包括中桥一座（K135+200熊家湾中桥4×20m空心板）,盖板通道2道（K135+300、K135+788均为1-4×5m盖板通道），盖板涵1道（K135+450为1-3×3m盖板涵）。因该路段塌陷严重，已危及高速公路的建设，现全部改为25×30m预应力砼连续T梁，每跨半幅6片T梁，全桥全幅共300片T梁。2地质概述桥址区及周边总体为溶蚀构造剥蚀中低山丘陵地貌类型，两端桥台为低矮丘包区，地势较高，桥梁中部为农田区，地形较低。桥址区大部份地段处于山间谷地，第四系地层广泛出露，且厚度较大，一般厚度3-10m，局部厚度达27.0m。桥址区地表水系不发育，大气降水是本区地下水的主要补给来源，地下水迳流主要由高向低顺坡向沟谷运移，在沿沟谷洼地处以泉井形式排泄于地表。桥址区主要不良地质为岩溶和地面塌陷；大桥桥址区下伏基岩为主，岩溶强烈发育，且呈串珠状分布，溶洞最多达8层，最高达24.4m，部分软-可塑粘性土，砾砂等全充填或半充填，部份为溶蚀空洞，无充填。3桩基施工中的各种难题及应对措施熊家湾大桥地质条件非常复杂，同一墩位相邻两根桩基的地质情况就相差很大。由于溶洞多、流砂严重、地下水特别发育等原因，不太适宜采用人工挖孔桩，因此要采用钻孔灌注桩施工工艺。在施工过程中，根据地质条件和现场实际情况，通过不断的摸索、分析、总结，对溶洞、裂隙、漏浆、斜岩、流砂层和地下暗河等各种不良地质条件下的钻孔桩施工环节采取了不同的施工方法和应对措施，取得了较好的效果。7 3．1桩基穿过溶洞的措施桩基穿过溶洞时，钻孔顺序应依据先钻外围桩后钻中间桩，先钻深桩后钻浅桩的原则。结合地质资料，当孔桩施工至溶洞顶板约1m左右时，应放慢冲进速度；当冲击至距溶洞顶约0．3m时，应提高锤头；当冲击高度至3m左右时，应提高冲击力，避免一锤穿顶后造成卡钻。如溶洞为大型溶洞且为空溶洞时，应回填片石、黏土和袋装高强水泥并采用小冲程反复冲击，经多次投料和反复冲击后，将黏土、片石挤入溶洞，形成稳固的孔壁。3．2桩基穿过裂隙发育地区的措施钻孔过程中遇岩层裂隙比较发育时，会造成漏浆，使正在冲进的钻孔桩无法正常冲进，使成孔的孔桩无法清孔。遇到这种情况时首先应考虑增加泥浆比重，除选用优质的黏土外应在泥浆中掺入适量的水泥、火碱和锯末，以提高泥浆胶体率和悬浮能力，掺人的质量比为黄土：水泥：火碱=1：0.2：0.4。如果通过增加泥浆比重的方法无法解决漏浆问题，应根据漏浆部位的不同，采用不同的处理方法。如果漏浆部位在孔桩下部或底部，应采用回填袋装水泥后，用冲击钻冲散底部水泥，静停6h～87 h，再进行冲击成孔。如果漏浆部位在孔桩中部或上部，应采用回填片石和黏土至高出漏浆部位后重新缓慢冲进。如果以上几种方法仍无法控制漏浆，应采用水下灌注法灌注混凝土至漏浆部位，通过混凝土中水泥浆的渗透来封闭发育的裂隙，待混凝土达到一定强度后再重新钻孔冲进。3．3桩基穿过斜岩的措施钻孔桩在冲进过程中，斜岩的处理是岩溶发育地区钻孔桩施工的难点，也是影响孔桩施工进度最重要的原因，为此针对不同的斜岩，采用不同的处理方法。在冲进过程中如果偏孔不大，采用及时回填质硬、块大的片石后进行冲进，同时应降低每次提锤高度和冲进频率，提锤高度以小于0.5m为宜。待偏孔修正后，再按正常冲进。如果多次回填片石后仍无法修正偏孔时，采用钻探小钻机加钢套筒紧贴钢护筒，在偏孔位置钻直径为75mm的孔，钻孔入岩深度在1．0m左右。在钢筋上绑扎管状硝铵炸药，然后用防水绝缘胶带将炸药、火雷管和引爆漆包线等密封包扎起来。通过水下爆破法将偏孔处的多余斜岩炸除后，再用钻机重新冲进。如果水下爆炸仍不能解决偏孔，首先通过下钢护筒至斜岩位置，然后对孔内泥浆进行清孔，再用泥浆泵将孔内泥浆抽出后，采用人工钻眼放炮的方法将偏孔处的多余斜岩处理掉。为确保斜岩的处理效果，在处理好的基岩底部再打眼放炮但不进行清渣，以利于冲锤重新冲到该位置时易于立锤，不至于再次发生偏孔。斜岩处理完毕后将钢护筒逐节拔出，再回填一定的黏土和片石后冲进。该方法虽然处理时间较长(5d左右)，但效果较理想。7 如果桩基通过的岩层成明显的斜向分布即岩层倾角较陡，在冲击的过程中，需处理的斜岩厚度又较大时，采用人工挖孔和冲击钻钻孔相结合的方法。首先采用人工挖孔桩的方法挖至斜向岩层在孔桩范围的基岩完整且无夹层、石质硬度均匀(挖孔桩径应比设计孔径大30em)后，再安置钻机进行冲孔。根据现场经验，在斜岩地段钻孔时，尽量采用重量大的冲锤，在斜岩中冲孔时要选用质硬的锤牙，且必须经常换锤牙，保证锤牙的锋刃度。钻孔桩施工中斜岩处理方法的选择很重要，如果处理方法不当既严重影响进度，又增加很多投入。3．4桩基穿过流砂层的措施钻孔桩施工过程中，遇到流砂层时，由于流砂自身固结较差，在通过流砂地段时，应及时调整泥浆比重，一般泥浆比重调整为1．4左右。如发生漏浆、成孔后清孔困难，应回填袋装水泥，冲击锤冲击后，静停4h～6h后再冲进。如出现孔底沉渣太厚无法清出和大面积的塌孔等特殊情况时，应采用压浆机对流砂层进行压浆固结后，再进行冲击。4水下混凝土灌注应注意的问题4．1防止串孔和贯通的措施7 成孔后，在清孔过程中发现附近2个正在施工的孔桩存在串孔和贯通现象时，为防止在浇筑过程中发生串孔现象，应先用黏土回填其中一孔桩，将另一孔桩混凝土灌注完毕，达到一定的强度后，再重新冲进回填的孔桩。4．2防止漏浆的措施成孔后，遇有在钻进过程对裂隙和溶洞处理不是很彻底，在清孔时发生较严重的漏浆现象，而且漏浆部位能确定，可采用下钢护筒穿过漏浆部位；如果漏浆不严重，可采用在钢筋笼周边包裹薄铁皮以防漏浆。4．3防止桩基“缩头”的措施为防止桩身混凝土在灌注完毕后由于裂隙漏浆等原因造成混凝土下沉，从而导致桩基“缩头”现象，岩溶地区的桩头应控制在2.0m～3.0m左右。同时在岩溶、裂隙发育地区灌注混凝土，应放慢灌注速度，并增加导管埋置深度至6m～10m。5结语在岩溶、裂隙及地下水等不良地质发育地区进行桩基施工，必须充分做好地质勘探工作，提前准备各种应急预案，针对不同的情况，做出科学合理的分析判断，采取有针对性的措施，及时调整施工方法，才能达到满意的效果。参考文献：[1]中华人民共和国行业标准．公路工程地质勘察规范[M]．北京：人民交通出版社，1998[2]桂业昆，邱式中．桥梁施工专项技术手册[M]．北京：人民交通出版社。2005．7 [3]洪德松．钻孔灌注桩施工常见问题及其处理[J]．山西建筑，2007。33(17)：110．111．[4]中华人民共和国行业标准．公路桥涵施工技术规范[M]．北京：人民交通出版社，2000．7'