广州新白云国际机场飞机滑行立交桥桩基施工技术

'广州新白云国际机场飞机滑行立交桥桩基施工技术摘要：在岩溶发育地段施工冲孔灌注桩，应根据溶洞情况(溶洞大小、有无充填物)，采用不同的工艺措施进行加固，文章总结了桩基成孔施工中的注意事项，对施工中遇到的意外情况也作了分析。关键词：冲孔灌注桩溶洞地基加固一、工程概况广州新白云机场位于广州花都区花东镇与白云区人和镇交界处，距广州中心约25km，西面有京广铁路、107国道和106国道，东侧有105国道，交通便利。广州新白云机场桥梁工程一标段包含1＃和3＃两座滑行道桥、部分引桥和挡土墙。两座滑行道桥位于飞行区南端，是供各类飞机于东西飞行区滑行的，桥宽65m、长92m。滑行道桥为5跨连续箱梁结构，冲孔灌注桩基础，W形薄壁造型墩，有4跨分别跨越上下行南主进场道路(主车道单向4车道；副车道单向2车道，预留1车道)，中跨跨越绿化带(绿化带下面是轻轨地铁线)。两座桥的桩基采用冲孔灌注桩，共有6 296根，其中桥台下有168根，直径为1200mm，桩间距为3.2m；桥墩下有128根，直径为1500mm，桩间距为4.0m。桩长视地质情况而定，有34.46m~11.21m不等。灌注C25水下混凝土共7828.4m3。二、地理、地质概况工程场区位于广花盆地西北部的盆地边缘，属珠江三角洲北部边缘；场区属亚热带季风气候区，年平均气温21.5℃，年降雨量1739mm；地震烈度为Ⅵ度。根据最初详勘资料，1＃桥的30个钻孔位和3＃桥的51个钻孔位有土洞或溶洞分布。后经超前钻复查，又发现了很多新溶洞，因此，遇土洞、溶洞的桩基数量由1/5发展到1/3。场区底层主要由沉积层和基岩组成。沉积层为第四系沉积，有表土、粘性土、砂性土等，其中粘性土为具弱胀缩性的膨胀土；各层土的埋深和厚度变化较大。在沉积层下部有土洞(分空土洞和有堆积物土洞2种)分布。场区地处珠江三角洲岩溶发育地段，有2/3为石灰岩，岩层分布相对较浅，但岩面起伏较大，有人形象的说整个场区下面就象“桂林山水”。石灰岩为岩溶含水层，有多层溶洞发育，溶洞也有空溶洞和有堆积物溶洞之分。三、桩基施工1、桩基设计桩基由中国民航机场规划设计研究总院设计，桩均为端承嵌岩桩，即桩底嵌入微风化岩深度为1.5倍桩径，桩底持力层厚度不小于桩径的3倍；φ1200桩的设计承载力为3400kN，φ1500桩为5850kN。一桩一钻地质柱状图的岩面情况和土溶洞情况很不详细，于是业主对3＃桥7根桩进行超前钻详勘决定补充进行了大量的超前钻，要求采用预埋声测管检测桩基质量，并辅以少量高应变检测。声测管为φ6 50mm钢管，对φ1200桩，对称布置2根声测管、φ1500桩布置3根，120°分布。2、施工方案由于地质情况复杂，土、溶洞有4种情况：①覆盖层中的土洞内一般有充填物，但不密实，空洞范围一般也不大；②基岩中的小溶洞，且洞内无充填物，或有充填物，但不密实，即小空洞；③基岩中的大溶洞，且洞内无充填物，或有充填物，但不密实，即大空洞；我们从实际情况考虑，制订了先易后难的总体施工原则，即把岩面情况较平、无溶洞或只有单只小溶洞的先施工成孔，等基本摸清溶洞情况并采取加固措施后，再解决那些大溶洞。(1)对①、②两种情况，采用常规的溶洞处理方法，即洞顶打穿后抛填粘土、碎石、整包水泥后冲挤压密实，凝固后复冲。(2)对③、④两种情况，则先进行溶洞内的充填加固，把土、溶洞用水泥、粉煤灰浆填满，养护7天后再进行成孔。对少量上面覆盖层地质较差的、砂砾层很厚的、一旦漏浆会塌孔的第④种情况，则采用加打钢护筒护壁措施。3、桩基成孔施工的注意事项(1)在成孔过程中，要特别注意快到土洞、溶洞的洞顶时，应低锤冲击，防止卡锤、掉锤现象。(2)6 遇较大的土洞、溶洞时，先在孔口附近准备好足够的块石、粘土、水泥。在洞顶打穿时，一旦发现漏浆，要迅速填堵，防止塌孔。一般土洞、溶洞洞顶击穿后，桩孔中泥浆会很快下降，此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入，直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此时可用冲锤进行适当挤压，反复抛块石、粘土、水泥，直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止，最后补充满泥浆再重新成孔，溶洞较大的最好等1～2天后再重新冲孔成桩。(3)如果遇较大的土洞、空溶洞时，则先注浆，后成孔，这样可防止地面下陷和发生卡锤、掉锤现象，又能加固地基。(4)有土洞、溶洞的地段，特别是那些土、溶洞覆盖面较大的地方，包容数根桩基，施工时要先施工深的桩基，由深至浅，保证安全。(5)如果岩面是斜面，要多次抛块石纠斜，因为打斜岩比打全岩要多花3～5倍的时间。(7)终成孔后，一定要用5m以上的钢笼探孔器进行探孔，清孔换浆一定要彻底，特别是二次清孔后的沉渣一定要符合标准。(8)混凝土坍落度以18~22cm为宜；浇筑导管必须密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；浇筑混凝土备料应不少于10m.3。四、土洞和溶洞的注浆加固1、工艺流程超前钻孔完成后，立即在钻孔内下注浆塑料管至洞底；并用纯水泥浆封堵，待封闭浆凝固后，在塑料套管(1节长33cm)中插入双向密封注浆芯管，开启注浆泵进行注浆，控制注浆量；当注浆量达到设计量时，上拔注浆管，直至结束；注浆结束后，清洗注浆设备，防止残留浆液凝固，堵塞管路。2、注浆主要技术参数注浆压力：0.1～0.2MPa注浆流量：8~10L/min浆液配比(重量比)：水泥∶粉煤灰∶水=1∶0.6∶1水泥∶膨润土∶水6 =1∶0.03∶0.6封堵料配比(重量比)：水泥∶粘土∶水=1∶1.5∶1.883、注浆施工对有充填物的土、溶洞进行高压劈裂注浆；无充填物的进行灌填注浆，并在洞顶布置透气管。待塑料注浆管全部安放完毕后，开始注入高压水泥浆，压力为0.3~0.4MPa，利用浆液的流动性，在压力作用下，充满空洞及裂隙。观察透气孔返浆情况，便可基本掌握洞内充填情况是否满足要求。若土溶洞体积较大，考虑到浆液固结密实，则可利用塑料管进行多次注浆，以保证洞内完全被水泥浆液所充填。五、套管钢护筒φ1200mm桩的套管钢护筒的内径为1350mm，φ1500mm桩的套管钢护筒内径为1650mm，分别采用10~12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为24~32m，分节运到现场。有大溶洞需要打钢护筒的桩基，先用φ1350mm或φ1650mm的桩机锤成孔至溶洞顶，并采用高密度护壁泥浆，然后移开桩机，采用60kW以上的振动锤和25t以上的吊机配合打设钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接，分节高度为8.0~10.0m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打只需5~20分钟(不包括吊装焊接)。六、实施情况桩基工程由2001年10月底开工，到2002年2月底结束。施工过程中，曾发生过以下几方面的情况：1、原设计桩底岩层不好。多次遇到冲孔快到终孔标高了，但岩样不是微风化岩，不能终孔，需超前钻取样重新确定桩底标高。6 2、未探出的小溶洞。有几次快到终孔时，突然进尺很快(达50~60cm)，超过桩底标高，估计遇到了未探出的小溶洞，只能超前钻取样重新确定桩底标高。３、意外跑浆。地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。４、遇到地质勘查时的钻杆和套管。地质勘查时往往发生钻杆和套管掉到钻孔中取不上来的现象，成孔时发生了偏孔，还损坏了冲锤。５、卡钻、掉钻现象。七、结语尽管地下情况千变万化，但通过我们的认真分析，采取有效的对策、措施和严格的现场质量管理，整个桩基的质量是符合设计要求的，达到优良级标准(超声波检测结果一类桩占98%以上，其余也均为合格桩)。通过本工程的实践，我们认为：采取注浆加固是对付土溶洞最有效、最经济、最合理的施工技术措施，而钢护筒由于费用较高，不宜多用。6'