浅谈桥梁桩基施工中溶洞处理技术

'浅谈桥梁桩基施工中溶洞处理技术摘要：在桥梁桩基础的施工过程中，会因各地的地质情况复杂多变,给桩基施工带来诸多难题。如在石灰岩地区，地下溶洞发达，为解决由于溶洞给施工带来不便，本文结合某工程桥梁冲孔灌注桩的施工，对施工中溶洞处理的方案及施工技术措施进行论述。关键词：冲孔灌注桩；溶洞处理方案；技术措施中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：工程概况某工程桥梁共有五座，包括：K32+431.5天河大桥、K33+173东方村大桥、K33+510小桥、凤岗分离式立交桥、K34+800.5高溪河高架桥。基础采用桩基础结构，桩径为桥台O120cm92根、桥墩①130cm32根及①150cm56根，共180根。桩长最长28米，最短9米。地质情况地质分层构造为(自上而下)：人工筑填土、坡残积粘土、坡残积亚粘土、冲洪积层粘土、冲洪积层亚粘土、冲洪积层砂层、弱风化灰岩、微风化灰岩。木标段基岩为石炭系石磴子组(Cids)炭质灰岩、灰岩，按风化程度如下：基岩弱风化带石炭系石磴子组(Cids)：炭质灰岩、灰岩，黑灰色，岩芯呈短柱，碎块状，裂隙很发育，局部夹粉沙岩薄层，岩质较坚硬。探揭示其埋深一般 8.5〜15.3mo属于V级次坚石。基岩微风化带石炭系石磴子组(Cids)：炭质灰岩、灰岩，黑灰色，岩芯呈柱状，局部块状，裂隙很发育，局部夹炭质页岩薄层，岩质较新鲜、坚硬。探揭示其埋深一般9.6-17.71110属于V级次坚石。岩溶发育情况根据工程地质钻探资料显示，天河大桥冇不均匀分布的溶洞，除3#、4#墩外，其他各墩台下溶洞对桩基础有一定影响；东方村人桥有不均匀溶洞，1#、6#墩下溶洞对桩基础有一定影响；分离式立交桥有不均匀分布溶洞，除1#、10#、13#、16#、17#墩外，其他各墩台下溶洞对桩基础有一定影响。为此，在桩基础施工中必须重视和进行溶洞处理，具体方法如下：1、按招标文件要求，对跨度大于30米的简支梁(东方村大桥)的每根桩基础进行超前钻，及在施工过程中发现实际地质情况与钻探资料出入较大的，应进行超前钻，冲孔深度必须满足设计要求的溶洞、土洞的顶板厚度和嵌岩深度厚度。2、根据超前钻显示的地质情况，有针对性地调整施工方法和施工工艺。溶洞地质存在的危害根据地质资料、超前钻资料显示，路线所经过地区下岩层为灰岩，溶洞较发育，溶洞、溶缝、溶孔较多，洞高在1〜6.7米之间，洞内部分有填充物，部分无填充物。在上述地质条件下冲孔桩施工极为困难，由于溶洞的存在,一旦桩锤击穿溶洞时，很容易造成漏浆，孔槽失去平衡，造成 卡锤、埋锤、塌孔等事故，甚至造成地面塌陷，直接威胁到施工人员和桩机的安全，存在极大的安全隐患。溶洞处理方案常规抛填处理方案根据地质资料显示，当溶洞较小时，采用常规抛填处理方案。冋填材料可采用低标号碇回填，或者采用砂浆及石块进行回填，或者土石混合料（片石、砖块、土包、粘土混合堆放，一般比例为1：2:1:0.5）冋填。钢护筒防护方案当溶洞较大时，为保证桩基础施工进度和质量，必须插打钢护筒，在殓浇注后不得拔出钢护筒进行冋收再用。埋设的钢护筒的内径比设计桩径大20cm,壁厚lOmmo护筒埋设顶端高度高出地面30cm,以防泥浆溢出孔外和地面水流入孔内。施工技术措施施工前的准备1.1施工管理人员分组分区专人负责成孔作业施工。1・2施工前把每个桩孔都把终孔标高，护筒标高等控制点都上墙，便于施工管理人员的监控。1.3参考地质资料和超前钻的记录，认真分析地质情况，确定溶洞的大概位置及形状规模。1.4选择合适的机型。本标段处于不良地质地段，•且设计要求桩端进入微风化岩1.0m,宜采用冲击成孔。 1・5通过地质资料，在桩基础施工前首先判断是否存在溶洞，准备好足够的回填材料，以便能在出现溶洞时及时回填处理。如果需要用到钢护筒，现场也需备好足够的钢护筒。1.6施工现场要预备好一定数量的吊机、挖掘机、装载机等应急处理设备，还要有足够吨位的吊装和拖拉设备，可及时采取措施，预防损失扩大。另外，还要在现场配备一定数量的泥浆池和抽浆设备,以便出现漏浆现象时能够及时补浆。冲孔过程控制2.1冲孔检查与测量。冲进过程中，经常检查成孔情况，用测锤检测孔深，还应注意捞取冲渣判断冲进实际地质情况，并记入记录表中，并与地质剖面图核对，发现不符时应会知甲方和设计人员采取对策，保证冲孔正常顺利进行。2.2根据冲进过程屮实际土层情况控制进尺快慢和泥浆性能指标，在粘土和软土中，宜采用中等转速稀泥浆冲进，在粉砂土、粗砂、粉砂岩、泥岩、风化岩中采用低转慢速大泵量、稠泥浆冲进。2.3在桩基础施工中，时刻观测护筒内泥浆标高及变化情况，发现冒汽、冒泡等异常情况，必须及时拉锤至地面，及时回填袋装优质黏土，待浆面稳肚后再进行施工。2.4根据地质资料和超前钻资料的显示，冲至离溶洞顶部Im左右时,应加大泥浆比重，同时采用低冲程慢速冲进逐渐击穿顶盖，防止卡钻。要有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，若发现泥浆面下降，立即将冲锤提 起，同时进行补浆并抛填在桩基旁准备好的回填材料，対于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。只有当泥浆漏失现象全部消失后才重新进行冲孔。对于一些体积较大的溶洞，可能一次抛填还不能顺利成孔，需如此反复几次抛填处理，才能顺利穿越溶洞。2.5对于全充填的溶洞，进入溶洞后也应向孔内投入粘土、片石混合物，冲砸固壁。2・6对于特大型空溶洞或半充填的溶洞，为了防止孔壁坍塌，采用钢护筒隔离上部松软地层的方法进行处理。每节钢护筒的焊接均在外圈加焊一层宽25cm的加强板，底节刃脚的长度为45cm。施工时，先用桩机冲锤成孔至溶洞顶，再采用70RW以上的振动锤和30t以上的吊机配合打设钢护筒。根据设计要求，钢护筒应穿越溶洞，打至溶洞底部5以下。2.7意外跑浆。根据地质资料显示无溶洞或只有很小的溶洞，但冲进的过程中突然发生漏浆，而漏浆的情况又不是很严重，估计是有溶缝连接到旁边的大溶洞，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。可采取投放片石、碎石及粘土等混合料，或者投入袋装水泥堵塞起到护壁作用，使冲孔顺利通过岩溶区。2.8冲孔期间应经常检查桩的平面位置及倾斜度，确保桩位准确及桩孔垂直。若冲到倾斜的岩面，发生了偏孔，应低锤轻冲击、慢冲击，要多次抛填质地坚硬的小片石将岩面找平，以小冲程冲进以免造成斜孔、卡锤。但如果孔位岩面倾斜度较大，或一半岩、一半土的情况，则直接灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后，再重新冲进。 终孔和清孔施工时密切注意土层和岩层变化，当发现地层承载力等于或大于设计的桩尖持力层的承载要求时，应通知甲方和设计人员现场协商研究，确定能否提高终孔标高；当孔深已达到设计标高，但地层承载力仍未达到设计要求时，则仍需继续冲进，并同时会知甲方和设计人员，变更该孔终孔标高。经验收合格终孔后用换浆法进行清孔施工，清孔后泥浆指标相对密度为1.03-1.10,粘度17〜20Pa・s,含砂率V2%,胶体率＞98%。清孔后注意保持水位高度，以防止坍孔。在清孔过程中，必须保证泥浆的稳定，出现漏浆或渗漏时，及时补浆，如果补浆效果不好，桩孔必须进行回填，重新进行桩基础施工。灌注桩基混凝土4.1在灌注水下混凝土施工时，必须做好各项准备工作，确保混凝土数量及运输通畅，确保混凝上灌注快速一次性完成。4.2为使混凝土经常处于流动状态，当导管底埋置于混凝土中深度大于6叫或导管屮混凝土落不下去时，应开始将导管提升，提升速度不能太快，保持导管垂直及居中，以免倾倒牵动钢筋笼，提升后导管的埋深不小于加，当灌注到溶洞位置时应保持较大的埋管深度，防止混凝土山于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。导管提升时应将漏斗移开，垂直提升，拆除后再接上漏斗继续灌注混凝土。4.3当混凝土灌注到距桩顶部5m以内时，可以不提升导管，待灌注至规定标高才一次提出导管，但拔管时要注意慢提与反插，以保证混凝土 桩身有足够密实度，混凝土浇至桩顶后，应立即将表面已离析的混合物和水泥浮浆等清除干净。4.4灌注桩施工应连续进行。若有短时间歇应经常抽动导管，以保持殓有足够流动性。4.5对有溶洞的桩灌注水下混凝土时，可能会出现已灌注的混凝土把护壁破坏的现象，造成灌注的混凝土漏入溶洞里，容易出现断桩的情况。因此，我们在施工中采取了桩机冲破溶洞顶板并在洞内形成封闭护壁后，再抛填粘土、片石、水泥等充填物，抛填量需超过溶洞顶板高度，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘上充分填塞片石空隙，重新形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。4.6在中心距离5m以内的任何桩的混凝土浇注24小时后，才能进行桩的冲孔。结语灌注桩在桥梁工程中属于隐蔽工程，桩基施工的地质情况复杂多变，英施工技术性强，施工中处理不当容易带来巨大的经济损失及施工人身安全，同时还影响到桥梁施工的工期，施工过程屮必须严格把好技术关，以保证工程质量与经济效益双赢。'