[精品]岩溶区桩基施工浅谈

'岩溶区桥梁深基群桩施工安富中铁五局一公司湖南长沙摘要：本文以赣龙铁路扩能改造工程联络线工点翠屏山右线大桥桩基施工为实例。介绍了桥梁桩基在岩溶地段施工时，易出现的问题、原因分析及预防处理措施。关键词：岩溶地段，桩基，钻孔，处理措施1、工程概况赣龙铁路部分桥梁桥址位于岩溶地区，翠屏山右线大桥(LYDK6+792.37〜LYDK6+993.75),桥长201.405米，孔跨布置为：(l-24m+5-32m)简支T梁，圆端型桥墩，矩形空心台，墩台基础采用桩基础。该桥与龙厦线并行。处于岩溶发育区，地质结构复杂，表现在溶洞、裂隙比较普遍，岩面倾斜较大，根据地质资料揭示，溶洞内充填粘土，含碎石、砂且漏水，洞体高度一般在Ini以上，大者达45叭溶洞分布深度、高度有一定的规律性，具有连通性。桥址区上覆地层为粉质黏土、含角砾粉质黏土，在岩溶发育地段与基岩面接触多为泥质粉砂岩，由于地下水位较高，第四系地层多受地下水影响，强度较低，且大多数溶洞埋深较深，顶板较薄。2、施工方案的选定根据地质钻探资料及并行龙厦线已施工桥梁的施工记录，桩基决定采用冲击钻成孔施工方法，并使用钢护筒护壁跟进钻孔，保持水头回填 粘土、片石(掺入水泥)增强孔壁自稳能力，杜绝孔口坍塌，防止灌注牲大量流失。在孔位附近备有大量粘土、片石和适当数量的袋装水泥和稻草，设置2个容量较大的泥浆池，保证桩孔一旦出现漏浆，能及时补浆和回填桩孔。根据地质勘察报告，在接近溶洞顶板lm左右时，加大泥浆比重，小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时安排专人观察孔内泥浆面的的变化，发现孔内泥浆面下降，立即提起冲锤，及时补充泥浆，回填粘土、片石和袋装水泥（重量比3:3:1）,停置一段时间（一般为一天），在停置期间若孔内泥浆继续下降，应随时补充泥浆和回填混合物，待孔内泥浆稳定后，方可继续冲孔，采用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入溶洞中，堵塞溶洞通道。在冲击过程中，孔内泥浆还会多次下降，每次泥浆下降，都要及时提起冲锤，补充泥浆和回填粘土、片石，并停止冲孔一天，待稳定后继续冲孔，如此循环反复，直到桩孔不再漏浆为止，顺利穿越溶洞。穿越溶洞进入微风化石灰岩，冲击时冲程不宜过大，以免振坍溶洞已固结的护壁。清孔、下放钢筋笼及灌注碗同一般钻孔灌注桩施工方法,这里不再详述。3、钻孔施工中出现的问题.原因分析及防治处理3・1裂隙漏浆裂隙漏浆产生后，难以形成设计桩位的圆孔，表现为扩径或塌孔,严重时将钻机倾倒。但本桥址范围溶洞埋深较深，轻易不会发生施工场 地的塌陷，从而不会引起钻机倾倒。3.1.1原因分析一般的钻孔桩施工也会出现塌孔等问题。但在岩溶地段这种现象尤为明显。因为岩层表面的溶沟、槽与溶洞相互串通，又与地下水形成暗流，通过透水性强的砂砾层、卵石层与地下水相连接，钻孔中泥浆比重较大，孔内水压与暗流水压造成漏浆，当钻头击穿无填充物或少量填充物溶洞顶板时，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生动压力，引起孔壁坍塌。塌孔的表现形式也多样化。当护筒下沉与岩面连接不密时，坍塌多发生在护筒底，但本桥1-5号桩，桩基有46米深，溶洞位置在41米的深度处，溶洞埋深较深，漏浆发生在溶洞顶板附近。当钻机击穿溶洞顶板时，仅五六分钟孔内水头下降至不借助工具肉眼看不到的位置。3.1.2处理措施(1)要求司钻人员与专职观察员对照地质钻探资料检查孔内水头高度，泥浆稠度和孔外水位变化，及时取磴分析，发现异常，及时处理。与普通的钻孔桩所用的泥浆相比，岩溶地段处所需的泥浆质量和比重要加强，其技术指标应符合：比重1.2-1.4;粘度＜20S;胶体率＜95%;PII值＞6.5。优质的泥浆取决于优质的粘土，当缺少优质粘土时，可在泥浆中掺入适量的水泥、锯末，以提高泥浆的胶体率，悬浮能力。黄土水泥按1：0.3配比，锯末按10%掺入。(2)进行抛填，将片石、粘土、水泥及稻草(比例：3:3:1稻草适量)作为混合物，视漏浆程度反复抛填，冲击一次应3-5m,到不漏、稳定为止。当漏浆太快散填难以达到目的时，应采用集中抛填将粘土、水泥、稻草成袋回填，片石集中填入，要求短时、集中。 具体地讲，可分为两种情况：①在溶洞洞体小，充填物多为不稳定土层时，应回填片石以低冲程反复冲砸，使孔底出现一个平台，再转入正常冲击，通过溶洞进入充填地段时，采用泥浆护壁，使用优质泥浆保持洞内水头高度，适时向孔内投入泥块和袋装粘土及少量片石，采用低冲程将填充物挤入洞内及裂隙以加固孔壁防止漏浆或塌孔。②对于洞体较大，填充物为流塑状态时，采用孔口下3-4m的钢护简，四周加固，以稳定孔口（对于土质较差的孔口，在护简下部浇筑35cm厚的腔），孔内选用优质胶土造浆，保持孔内水位高度，在快到溶洞地层时，投入片石、泥块、粘土钻机低冲程冲击，同时观测孔内泥浆的沉降，孔旁备料待填，必要时加入水泥（散或成袋）以加快固结填充，防止漏浆塌孔，有的桩孔需反复数次，才能控制住。在反复抛填片石、泥块、粘土、稻草都不能制止钻进过程的漏浆,这时可采用浇筑水下C25腔（掺早强剂）灌注至溶洞顶1〜1.5米，待强度达到70%时再继续钻孔。此方法适合小溶洞处理，也就是屡次填充已将溶洞容量几乎填满，只是漏浆的裂隙不能填堵时采用混凝土填堵。3.2偏孔3.2.1原因分析因溶沟、溶槽岩面倾斜，顶板厚度不均，加上有孤石等偏孔易出现,纠偏是该种地段最频繁的内容，贯穿于整个过程。3.2.2预防及处理措施钻孔时随时检查，如发现偏孔提出钻头，抛入强度较高的片石1~2m厚以低冲程冲击，一般便可纠偏。如反复抛填仍难以纠偏时，需清孔后用C25级水下碗(掺早强剂)灌注2〜3m，待强度达到70%时再继续钻孔。3.3卡钻、掉钻 3.3.1原因分析一方面由于岩面倾斜，溶沟、溶槽挤钻，而钻头转向装置不灵活产生梅花孔而卡钻。另一方面因地质构造复杂，判断失误也易造成卡钻。在处理卡钻时，钢丝绳断或钻头挤死无法打捞而形成掉钻。3.3.2预防及处理措施在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳及钻头直径磨损程度。在钻头上焊上角钢穿钢丝绳、引套等处理卡钻效果较好。一旦发生卡钻、掉钻，可以利用钢丝绳或引套将钻头轻轻提出。若无法提出钻头，可视具体情况处理。如有一桩基，只差20cm便可成孔时，钻头掉入溶槽中，据地质勘探，下部己达到完整岩层，可以采用回填5厚片石大冲击，并测其沉降量，直到达完整岩层目无沉降为止。3.4断桩3.4.1原因分析⑴在岩溶地段由于溶洞相互连通，灌注时难以测出混凝土数量,使水下碗流失无法估量，如有一桩基，设计灌注为25.82m实际灌注为63.5n?此时容易造成断桩。(2)灌注时的混凝土配合比不合理或石子的级配不合理造成离析、板结将导管阻塞而出现断桩。(3)灌注水下混凝土时往往由于机具、材料准备不充分从而造成断桩。如観拌和机输送设备出现故障而无备用，及导管接头密封不严等原因。(4)拆卸导管不及时埋管较深。3.4.2预防及处理措施 (1)每次能工前，必须备用一台搅拌机及发电机，并检测导管的密封性，备足砂石料及水泥。(2)分工明确，记录及时，保证混凝土施工连续性。(3)测量混凝土面的上升速度，若上升缓慢必是流失，要保证埋管深度，减少对下部混凝土的扰动。(4)混凝土要有合理的级配。4.溶洞区桩基施工体会1)选择有丰富经验，特别是具有承担岩溶发育地区桩基施工经验的队伍是至关重要的。2)确定科学、合理的施工顺序。遵循每个桥墩一根桩施工，长桩比短桩先施工,小溶洞比大溶洞先施工的原则。3)在每一根桩基施工前，技术人员首先认真分析勘察地质报告，必要时应补充超前钻探，进一步探明溶洞分布情况，准确作出地质预报，根据地质预报初步确定溶洞处理方案和施工工艺。4)溶洞桩基施工中应特别注重覆盖层的稳定、溶洞顶板层的突破和溶洞的冲进。5、结语对于地处岩溶区的桩基施工，地质构造是复杂且多变的，处理方案不是单一的，应视实际地质情况结合技术、经济、工期要求等因素综合考虑。选择较为合理有效的处理方案，以达到设计的处理效果，尽量降 低工程造价。通过采取上述措施、方案，翠屏山右线大桥岩溶区桩基施工顺利通过溶洞区。施工中采用的岩溶地区桥梁钻孔施工中的措施、方法，注意事项等在本桥的施工中是切实可行的。6.参考文献铁四院地路处：魏娇翠屏山右线大桥工程地质勘察报告《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB10002.5-2005)《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ203-2008)'