旋挖钻机在溶洞地层桩基施工中的问题及处理

'设备管理&维修技术EquipmentManagement＆MaintenanceTechnology旋挖钻机在溶洞地层桩基施工中的问题及处理ProblemsofRotaryDrillingRiginPileConstructioninKarstStratumandTreatment蔡志舰，陈长江CAIZhi—jian，CHENChang—jiang新疆北新路桥集团股份有限公司，新疆乌鲁木齐830011XinjiangBeixinRoad&BridgeGroupCo．Ltd．。Urumqi830011，Xinjiang，China【摘要】根据多年的施工管理经验，对采用旋挖钻机在溶洞地层进行桥梁桩基施工时常见的问题进行归纳、总结，有针对性地提出预防措施和解决方案，供同行交流，以便今后在此类地质条件下进行桩基施工时，能够提前预防、解决得当，保证桩基施工质量。【Abstract】Basedonyearsofconstructionmanagementexperience，commonproblemsofrotarydrillingrigsinconstructionofbridgepilefoundationweresummarized；Corresp0ndjngpreventivemeasuresandsolutionswerealsoputforwardtosharewithpeopleinthisfieldforpreventinginadvance，takingappropriatemeasuresanden-suringthequalityofpilesinsimilargeologicalsituations．【关键词】旋挖钻机；溶洞地层；预防措施；处理方法【Keywords】rotarydrillingrig；karststratum；preventivemeasure；treatment中图分类号：U443．15文献标志码：B文章编号：1000-033X(2013)02-0078-030引言1溶洞地层桩基施工的常见问题溶洞作为一种不良地质，具有无规律性且难以察觉溶洞地层施工的难点主要在于地质条件复杂、施工等特点，一直以来是桥梁基础设计及施工的难题。目前，中不可预见的因素太多。溶洞地层桩基施工常见的问题对溶洞的判断主要基于以下几种方法：查看地质资料和事故有以下几种。图；听声音、看气泡(当遇到岩溶空洞时，就能听到咚咚(1)旋挖钻机钻进时受力不均匀而发生瓣齿、钻头的声音，并且可以看到大量的气泡往上冒)；观察孔内水损坏、钻杆断裂等。位(孔内水位突然下降，并与相邻的孔内水位下降至同(2)钻进斜岩面或半边岩时产生斜孔。一个水平面．则说明下部岩溶已连成一体，形成空洞)；(3)穿越溶洞顶板时发生卡钻。钻孔的钻进速度(当遇到溶洞时，旋挖钻机的钻进速度(4)空溶洞、裂隙发育地质发生漏浆。会较快)；当击穿面超过中心面时，钻头突然倾斜、下落；(5)溶洞之上地层因溶洞层漏浆。或不稳定的溶洞地面沉降、塌方[。填充层发生塌孔。为解决溶洞地层桥梁桩基施工难题，结合实际工作(6)溶洞灌注大量超方。中的创新和试验。介绍旋挖钻在溶洞地层施工桩基时的在前期勘测中，对溶洞情况掌握的准确与否，直接关常见问题和事故，并提出预防及处理方法，以供溶洞区桥系到施工方案、施工成本及施工工期的规划。因此，凡是梁基础施工参考有溶洞发育的区域，必须保证每孔一勘。根据地勘结果中 设备管理&维修技术EquipmentManagement&MaintenanceT~hnology溶洞的发育情况，选择相应的施工方案。做好钻孔前的准足够的填充物于待钻孔附近，填充物可以选择以下材料。备，保证钻孔时心中有数。(1)加水的膨润土、锯末、粘土以及水泥等软塑状混合体。2常见问题的预防及处理方法(2)片石和打包的散状粘土。选择片石的大小时，要考虑所用钻斗进土口的大小，片石最好为泥岩块，且硬度2．1掰齿、钻头损坏和钻杆断裂事故的预防方案不能过大。(1)钻头处理。溶洞地层虽然岩石碎裂、裂隙发育，(3)块状胶泥。此材料不透水，且塑性、粘性均很好，但挤密结实，且钻进时钻头受力不均，大多数处于冲击受填充后用钻头反钻压实，可充分填充溶洞空间．再次钻进力状态，容易发生掰齿、钻头损伤等问题[。钻进溶洞前，时也不容易发生塌孔。需要加固钻齿焊接．经常检查钻头各部件焊接处．察看是2．4．2漏浆处理方案否有焊缝开裂的情况。(1)钻孔时，发现孔内泥浆缓慢下降，应及时补浆、(2)操作方式控制。在溶洞地层中钻进，采用“低钻提出钻头，向孔内加膨润土、锯末、粘土、水泥的软塑状混速，变加压”的原则，可避免掰齿、钻头损伤、钻杆折断等合体，放入钻头，钻机浮动反转将混合体挤入岩石裂隙，事故。以阻断泥浆流失。2．2斜孑L的预防方案(2)若发现孔内泥浆面快速下降、漏浆太快，散填难溶洞地层软硬不均。岩面倾斜，钻头常处于不均匀受以达到目的，应及时大量补浆、补水，且快速提出钻头．将力状态，钻进走向容易倾向于硬度低的一边，造成斜孔。片石和打包的散状粘土或块状胶泥，短时间内大方量投斜孔的预防措施如下。入，放入钻头，钻机浮动反转，直至浆液面不再下降为止。(1)直筒筒钻与嵌岩钻斗配合钻进。先使用筒钻钻2．5塌孔的处理方案进，形成导向并制造自由面，再由嵌岩钻斗钻进捞渣，避(1)漏浆引起的塌孔处理方案。除了补浆和回填堵免斜孔。漏外，还要向孔中放入适量膨润土及其他配制泥浆的材(2)加高筒钻、加强导向，预防斜孑L。料，钻头扰动搅匀，保证泥浆的各项参数。迅速在泥浆(3)采用轻加压或自重加压钻进操作方式，直到钻池中补水，加入定量的泥浆配制材料，搅拌均匀，随时保头全部吃入岩层后再正常钻进。证足够的储浆量。若塌孔较严重，需要用片石加打包的散2．3卡钻的预防方案状粘土或块状胶泥回填至严重塌孔位上方o．5～1m，钻机旋挖钻机在溶洞地层钻进时，当钻头穿越溶洞顶板浮动反转压实稳定一段时间后，再重新钻进。后，钻头偏向溶洞一侧，提钻时可能形成卡钻，因此，需要(2)溶洞填充物坍塌处理方案。溶洞填充物常常是在施工前针对地层特点设计专用筒钻。流塑状的粘土或淤泥．钻孔后不稳定，坍塌后会沿着孔壁施工前，在方头筋板上补焊导向筋板，避免钻头从方流向孔底．这就需要在同一深度范围多次捞渣．直至孑L壁头项部至钻筒项部之间与岩体接触的部位从上至下有明基本稳定。对于长时间捞渣后钻进深度仍然停留在原深显的台阶．最大限度保证平滑过渡。如果筋板有足够的强度附近的情况．需要回填片石和打包的散状粘土或块状度。也可以在其中一组对角筋板上焊截齿，截齿朝向卡钻胶泥至严重塌孔位上方0．5～1m，钻机浮动反转压实稳定的岩体，靠钻齿切削卡钻部分岩石，提出钻头。一段时间后。再重新钻进。2．4漏浆的处理方案2．6灌注大量超方的预防方案2．4．1漏浆处理准备灌注大量超方，是指溶洞地层灌注前如果不经过处若溶洞地层与地下暗河或其他溶洞相通．钻孔过程中理，就需要大量的混凝土填充空溶洞，这将会大量增加工泥浆容易流走．水头高度下降会造成漏浆，导致孔内水头程成本。压下降，引起孔壁坍塌。因此钻孔过程应设法控制漏浆。针对这个问题．可以根据现场的实际条件．依据溶为应对漏浆，溶洞地层施工前，要依据地质报告和桩洞的大小和深度制定处理方案。常用的行之有效的方案位布置图中所给的溶洞高度和周围桩孔同一深度溶洞的如下分布范围．估算所要施工溶洞所在的相通溶洞的大概容(1)对于矮溶洞(高程小于1m)，且溶洞所在深度处积．保证泥浆池容积至少为计算所需泥浆量的2倍．并保周围桩孔没有溶洞分布的，成孔后直接灌注混凝土填充．证有足够的储浆量[泥浆泵和补水用的水泵的型号都要有少量超方是正常的比常规型号大，保证漏浆时快速补浆和补水。同时，准备(2)当溶洞稍高(高程在1～4m之间)或该溶洞所在 设鲁管理&维修技术EquipmentManagement&MaintenanceTechnology深度处周围桩孔有溶洞分布．且溶洞分布深度较浅时(小分，是一个大概估计的区间，有待根据更丰富的施工实于15m)，可回填片石、打包的散装粘土或块状胶泥，将空践进一步确认。溶洞充填后再次钻进；或可准确计算溶洞高程后。在相应位置附近用薄铁板对钢筋笼作包裹处理，向上、向下各包3结语裹至少0．5m。用此法时，需要注意所包裹的薄铁板要完整无缝，避免混凝土与地下水之间强大的压力差将薄铁溶洞的无规律性和难以察觉的特点．给施工带来很板压爆而达不到效果。大的困难，故要注意的问题比较多。需要在现场随时观察(3)当溶洞稍高(高程在1～4m之间)或该溶洞所在和判断，因此技术人员要具备丰富的经验和强烈的责任深度处周围桩孔有溶洞分布，且溶洞分布深度较深时(小心；在处理溶洞时应根据实际地质情况．综合考虑各种因于15m)，可用填充法，不可用包裹铁板法。素，选用安全、经济、合理、有效的施工处理方法，做到提(4)对于高溶洞(高程大于4m)的，以上填充物难以将前预防、方法得当、措施到位、解决及时，从而保证桩基施空溶洞填充完整，且回填效率低，施工繁琐，可回填水浞砂工质量浆或低标号混凝土。回填水泥砂浆或低标号混凝土，要待参考文献：其初凝后方可再次钻进．这就要求溶洞之上地层在此期间[1]翟世鸿，王靖涛．岩溶地区桥桩设计与施_T-若干问题浅析[LJ]．土不会发生塌孔。对于溶洞中富水的情况．要考虑到水泥砂工基础，2004，18(2)：37—40．浆填充后可能被大量地下水稀释而影响凝结效果。[2]赵占利，熊强，李锋．溶洞区桩基施_T-_LJ]．施工技术，2008，37(5)对于相互连通的溶洞组(可以通过相邻桩孔溶(11)：97—99洞的分布深度是否有重合的部分来判断)。桩孔施工时[3]彭砥如．丰水灰岩地层中的成桩技术与溶洞处治[J]．施工技术，可按组施工。先将溶洞相互连通的一组桩孔统一钻进至2008，37(4)：112—113，117．溶洞底，然后统一回填，相互之间压实，这样就可以保证[4]杨宜章，杨奕军．岩溶地区桩基施X-中的溶洞地基处理[J]．岩土将连通的溶洞填充完整，最大限度地节省混凝土。按组工程界，2002，5(4)：38—40．施工需要先计算这一组桩孔施工结束的时间，确保桩孔收稿日期：2012一O7—28灌注前孔壁稳定以上对于溶洞高度和分布深度的划[责任编辑：袁宝燕](上接第77页)的经验可供借鉴，处于边研究边设计的阶段。本文对隧道提高风速。送风口设计为变断面形式，施工时可采用断面防排水设计处理方案及竖、斜井设计方案进行阐述．确保施工．后期通过混凝土回填来实现断面的变化。排风口渐了工程顺利进行，也为日后同类型隧道的设计提供了指变段前后均应设置变形缝。导依据。为使斜、竖井至机房的风道风流顺畅，斜、竖井与风参考文献：道联接设置导流板。斜、竖井井底与风道联接结构是一个[1]JTJ042-94，公路隧道施工技术规范[s]．空间结构．受力复杂、空间大，考虑对连接处风道进行加【2]吴珂，黄志义，徐兴．长隧道火灾中沥青路面燃烧的热效应强，可采用钢筋混凝土。研究l『]．中国公路学报，2009，22(2)：77—81．由于送、排风道与主隧道夹角设计为90。，送、排风道[3]徐世强，屈战辉．隧道监控量测相关标准_J]．筑路机械与施工机口设计为较大断面与主隧道相交，跨度较大、结构复杂．设械化，2011，28(1)：66—69．计主洞交叉口加设钢筋混凝土托梁加固。施工时必须注意[4]王磊，郭详详．特长公路隧道火灾工况网络通风技术研究[J]．勤量测，发现变形不能收敛时，要调整相应的支护参数。筑路机械与施工机械化。2012，29(4)：76—78．[5]吕康成，伍毅敏．特长公路隧道排送组合通风设计计算【J安7结语大学学报：自然科学版，2009，29(5)：81—85．[6]JTGD70-2004，公路隧道设计规范[s]．西山特长隧道是山西省高速公路上的第一长隧道、收稿日期：2012-07-06全国高速公路第二长隧道．在勘察设计过程中没有较多[责任编辑：袁宝燕]80'