岩溶地区桥梁桩基施工方案

'岩溶地区桥梁桩基施工技术摘要：结合XX高速马坝互通立交桥梁桩基施工实例，浅谈岩溶地区冲孔灌注桩施工技术关键词：岩溶地区桩基施工技术一、工程地质概况1、工程概况XX公路为六车道高速公路，设计车速100km/h，路线极限最小平曲线半径53m，一般最小平曲线半径700m，最大纵坡4.9%，沥青砼路面结构，按公路—I级荷载等级设计。马坝互通立交是XX高速公路与京珠高速、广乐高速公路进行交通转换的枢纽工程。设主线桥一座，匝道桥五座，三次上跨京珠高速公路，六次跨越S253省道及马坝河，全桥共计3.2km，桩基382根，最长桩43m。结构形式下部为钻孔灌注桩基础，桩柱式桥台，柱式墩。上部为预应力混凝土现浇连续箱梁。2、地质条件桥址区处于剥蚀低山丘陵区，为河谷冲积地貌。根据地质钻探揭露，按成因类型可分为第四系冲积层，坡残积层及下伏石炭系芙蓉山组细砂岩（C1f）石炭系石磴子组炭质页岩、炭质灰岩（C1s），桥址区存在的不良地质现象主要表现在煤系地层及岩溶发育，溶洞埋深不等，且洞高0.20～20.2米，以全充填为主，充填物为粘性土夹砂石或碎石土，少量溶洞无充填及部分溶洞呈半充填状。地下水类型，主要为第四系土层孔隙潜水，基岩风化裂隙水及岩溶水。二、溶洞地区桩基成孔施工技术1、钻孔顺序根据实际情况按照有利于及时封闭溶洞、隔断通道、上下游对称、先短后长、由下而上、隔孔钻孔的原则安排施工。2、施工准备①平整施工场地、清除杂物，挖换软土，修筑临时施工便道，布置用水用电系统。②根据钻探资料掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小， 制订适当的施工方案和施工技术保障措施。③每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。 备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。-5- ④准备处理施工故障的机具设备，如打捞、急救以及不同性能的其他钻机、钻具等。⑤桩基定位放样a依据已布设的平面控制加密导线控制点坐标和经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，利用全站仪精确测设各桩位的中心桩；b采用正交线法定出该桩位的法线方向线控制桩，供护筒安装及机具定位使用；c每个钻孔桩的护筒安装就位后，应测量护筒顶标高，供检测孔深度、桩底标高时使用。⑥埋设钢护筒钢护筒内径比相应的桩径大30cm，分节卷制，单节高度2m，埋设的深度根据不同地质情况分别确定，对埋深较浅的护筒，采用挖埋法，即先在桩位处挖出比护筒直径大80-100cm的圆坑，然后在坑底填筑50cm左右厚的粘土，分层夯实，然后通过控制桩放样，把钻孔的中心位置标于坑底，再把护筒吊放进坑内，用十字线在顶部找出护筒的圆心位置，移动护筒，使护筒中心位置与桩位中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直，随后即在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实，使其达到最佳密实度，夯填时要防止护筒偏斜。护筒顶面至少应高出地面0.3米，以防杂物，地面水落入或流入井孔内，且应高于施工水位和地下水位1.5～2.0m。⑦钻机就位冲击钻机支撑点远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。⑧泥浆池开挖在桩位附近选择合适地点开挖泥浆池造浆，并用循环胶管连接，以形成良好的泥浆循环系统。泥浆可用膨润土拌制，也可采用性能良好的其它粘土拌制，根据不同的地层参考下表制备不同性能的泥浆。泥浆性能指标地层泥浆性能指标-5- 情况相对密度粘度(Pa°s)含砂率(％)胶体率(％)失水率(ml／30min)泥皮厚(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度(pH)一般地层1.05～1.2016～228～4≥96≤25≤21.0～2.258～10易坍地层1.20～1.4519～288～4≥96≤15≤23～58～103、钻进（1）、在一般地层及岩层钻进时按常规方法施工，土质钻孔泥浆比重控制在1.2～1.3之间为宜，石质钻孔则应控制在1.35～1.45之间。刚入岩面时，由于岩面的不平整性，冲程不易过大过快，否则容易造成斜孔。并抛投一定数量的片石填平入岩面，使岩层均匀受力，才不导致偏孔或斜孔。（2）、溶洞处理：当发现钻进速度降低，主绳摆动加大偏离设计中心，冲击声音减弱等情况，则说明孔深已达到溶洞顶板，此时钻机操作要平稳，尽可能少碰孔壁，采取小冲程、慢钻进的方法慢慢击破溶洞顶板防止卡钻。根据地质资料显示溶洞大小、填充情况分别采用以下方法处理。①规模小的溶洞：当击破顶板时，钻孔内将急聚漏浆，根据漏浆情况进一步判断溶洞大小和有无充填物，如漏浆厉害，泥浆面急剧下降，则应抛填袋装水泥、片石和黄土并迅速补充泥浆，使回填物以最快速度沉入孔底，冲锤挤压，封堵裂隙，使孔底形成粘结力较强的混合料填充溶洞并起到护壁作用。若泥浆下降不剧烈，则证明溶洞不大或溶洞内充填物较多，投放片石粘土与钻进同时进行直到不再漏浆为止。在钻孔的过程注意捞取渣样并及时测定泥浆比重，保证钻孔内有较浓的泥浆，泥浆比重宜控制在1.4以上。在冲孔过程中，始终保持孔内留有一定沉渣，以沉渣来封堵裂缝。在捞取渣样过程中，若发现渣样含弧形凹面，则可证明已钻进到溶洞底，或按正常石质钻孔施工。②溶洞较大或几个大溶洞连通：此类溶洞仅靠投放片石、水泥、粘土难于封堵且孔壁稳定性较差，这时需采用全钢护筒护孔。钢护筒用A3钢板卷制，厚度8mm，护筒内径应比桩径大15cm，为加强钢护筒的整体刚度，加工钢护筒时在钢护筒的焊接头处外侧加设10mm，15cm宽的钢带作为加强箍，护筒底加设12mm厚、50cm的钢带作刃脚。护筒应分段制作，垂直度偏差不超过1cm/m，所有焊缝应连续，保证不漏水。正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻头提起，用振动锤将钢护筒砸至孔底，继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1—1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。③溶洞所处位置较深，孔壁岩石坚硬：采用同一内径的钢护筒很难用振动锤振落，且护筒容易变形倾斜而造成事故，这种情况应采用钢护筒大套小跟进的方法护壁（如图）。首先，-5- 使用较大直径的冲击锤冲击进行扩孔，钻孔到基岩面时，设内径为D1的钢护筒护壁，再次冲击击破溶洞顶板，钢护筒跟进直到完全贯穿溶洞到达新鲜基岩。其次，埋设内径为D2的钢护筒护壁，再次冲击到达设计孔底标高，造壁成孔完成，用砂石回填护筒外空隙。为了避免桩基在砼浇注过程中冲垮泥浆护壁，造成砼浇注过程中产生断桩等质量隐患，同时为了控制砼的超灌方量，节约成本，可将内径D2的钢护筒焊接到钢筋笼的耳筋上，随钢筋笼一起下放到溶洞位置以防漏浆及混凝土超罐。此类方法的施工要点是：a、保证清孔后泥浆的比重，以便下放钢筋笼，同时避免钢筋笼上浮；b、下放钢筋笼前不出现塌孔现象；c、砼浇注过程中避免钢筋笼上浮。4、验孔当冲击到设计标高或微风化岩层后，应取样与地质剖面图对比并判断岩样性质，岩样性质还可根据每小时进尺速度来判断。一般情况下，微风化岩每小时进尺很少，如果进尺较快而岩样较新鲜，则应判断是否为孤石或断层，孤石取样的棱角较小。对于岩溶地区，还应判断桩端持力层是否落在新鲜基岩上。若在清孔过程中发现无法清干净，则应怀疑桩底是否出现漏洞，可以使用＜16钢筋焊接起来对桩底进行触探。5、清孔对使用片石、水泥和粘-5- 土处理过溶洞的桩的清孔，应以含砂率和沉渣厚度作为主要控制指标，若桩不太长，泥浆比重可适当放大，含砂率控制在4%以下，嵌岩桩沉渣厚度小于2cm，泥浆比重可放大至1.2左右，以保持大孔壁压力。6、灌注水下砼有溶洞的桩基尽管已经过处理，但在灌注水下砼时也要防止漏浆现象发生。灌注砼的漏斗应较大，保证首批砼灌注后的埋管深度在1m以上，在灌注过程中应有专人测量砼厚度及计算埋管深度，不能随意提管，砼最好掺加缓凝剂。7、特殊地质情况处理（1）、地下水上涌由于岩溶极为发育，溶洞互相贯连，地下水位又比较高，当冲锤击破溶洞顶板时，地下水急剧上涌，泥浆流失，当钻锤继续冲击时，钻孔周围地面有水渗出，针对这种情况，现场施工人员为防止地表塌陷，应立即停止钻进，采用片石、粘土回填钻孔，一边回填一边挤压以封堵裂隙。待封堵完毕后重新钻进，一边钻进，一边跟进钢护筒护壁，最后造壁成孔成功。（2）、裂缝的处理钻进到溶洞的顶板时，一般都有裂缝存在，也会出现漏浆，此时应抛投袋装水泥，用水泥造浆，同时抛投片石和黄土封堵裂隙。（3）、偏孔对于某些倾斜度极大的岩面或一半是石质一半是土质的地质情况，冲锤冲击时极易发生偏孔，回填一些较硬的大块的片石重新冲孔，直到桩锤下落后不出现倾斜为止。如靠投片石也难于达到纠偏的目的，对于这种情况的处理是待冲击到全岩层时直接灌注高强度的水下砼，以砼补充道偏孔位置，等水泥下砼达到一定强度（7d以上）后再重新冲进到设计标高。三、结束语在岩溶地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得尤为重要。本文结合XX高速马坝互通立交桥梁桩基施工的实践经验，对如何根据工程特性选择合适的施工方法，保证桩基的质量作了初步探讨，希望在同类的工程施工中提供参考。中铁二十局集团有限公司韶关市XX公路C01合同段项目部张甲-5-'