岩溶发育地区钻孔桩施工技术与成本控制研究

'岩溶发育地区钻孔桩施工技术与成本控制研究　　摘要:桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程，给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁邻近建筑物、构造物及本桥梁工程安全。本人在施工过程中，通过多次采用不同办法施工，总结出在保证施工安全、质量的前提下，成本最低的经验，针对特大型溶洞（溶洞高度大于10米）处理有效方案和成本控制分析，具有较强的实用性和价值，供参考。关键词:岩溶地区；桩基施工；溶洞处理办法；成本控制分析中图分类号：TU74文献标识码：A一、工程概况8 本工程为桥梁工程，位于四会市大沙镇境内，桥址小里程侧桥接四会站大桥，中部为跨青岐涌、在建江肇高速公路、三茂铁路，桥址在大里程测与青岐涌2#特大桥相接。根据勘探资料，桥址区的岩土层按其成因分类主要有：1、第四系人工填土层（Q4ml）；2、第四系冲洪积层(Q4al+pl)；3、燕山期花岗岩γ52、石炭系下统（CI）灰岩及第三系（E~N）砂岩、粉砂岩。岩溶地质钻孔常见的施工方法有：岩溶注浆、片石粘土回填、填充砂、钢护筒跟进以及钻孔中随情况变化采取相应的措施。二、施工处理的工艺岩溶注浆（1）测量放线根据设计图纸和超前钻探资料在地表放出注浆孔孔位，并用木桩做好孔位标识。（2）钻孔针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔，针对硬土层和破碎岩层采用风动潜孔锤冲击钻进。钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔，成孔后须立即清孔。对已探明的溶洞根据其大小以线路中线附近钻孔为中心按2.0×2.0的平面间距布置向外加密钻孔。（3）泥浆配置护壁泥浆采用膨润土干粉造浆，配置好的泥浆储存在泥浆罐内。配置泥浆性能指标如下表所示：表4.1-1泥浆性能指标表（4）浇注套壳料在孔内用套壳料填充，以防止注浆过程中返浆；注浆管顶部加上闷盖，以防止杂物和钻孔过程中的泥浆流入注浆管。配置好的套壳料应有以下特性：8 ①适宜的力学特性。②收缩性要好，凝固后不和袖阀管脱开。③脆性较高，以增加开环后的破碎程度。（5）安设注浆管根据注浆要求，在溶洞顶板以上的部位用实管，在溶洞内使用花管，注浆管底部加下闷盖；将实管和花管根据要求连接后，沿钻孔下到洞底0.2～0.3m。止浆系统由皮碗式止浆塞、花管、宝塔头和管堵组成，止浆塞必须采用双塞系统，而且一套塞子只能包含一环灌浆孔。（6）水泥浆浆液配置根据预配置浆液的体积，按水灰比计算出所需的水泥和水的用量；在搅拌机内加入计算好的用水量（应提前标好画线），边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆桶内备用。（7）灌浆待套壳料养护2～3d后进行开环。开环时注水进行试验，以检查注浆管路是否正常和判断地层的吸浆能力等，并防止堵管；灌浆量采用流量计进行计量。开环时应注意以下情况：8 ①套壳未破坏壳未破坏壳未破坏前，泵压随时间而增大，流量则始终为零；②套壳破坏后，泵压骤降。这种情况下，即便开环压力较大，也不会给受灌浆地层带来危害；③继续施加泵压时，流量与压力的关系接近无套壳时地层的吸浆情况，因此在较小的压力下，就能产生较大的注入量。外侧孔注浆采用双液注浆泵进行注浆作业。①注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆带内孔底自下而上进行注浆，每次注浆段长0.3m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆；②在芯管拔出长度大于一节管长时，停注拆取该节芯管及接头，将接头接在未拔出的芯管上继续注浆，以此下去，直至完成注浆带；③注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水泥浆管拿出放入清水桶中，并同时将注浆芯管提升0.4m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆不受注水影响。④每次注浆完成后，及时用清水将注浆管冲洗干净，管顶盖上闷盖。8 ⑤注浆过程中作好注浆工作记录表，注浆孔的注浆工作情况及注浆工序作业时间。注浆过程中随时分析和改进注浆作业；并且认真记录实际孔位、孔深、孔内地下物、涌水等，当与地质报告不符时，应采取补救措施。（8）注浆顺序注浆顺序采取由外到内约束-开放型方式，即先注溶洞最外侧后注内侧，隔孔交替进行，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。其中边排孔限制注浆量，中排孔则灌至注浆压力后稳压10min为止。当孔内注浆量已达到设计值但注浆压力仍无明显上升时，停注单液浆，改注水泥浆+水玻璃双液浆。三、各种方案成本分析1、钢护筒+片石、粘土、水泥桩长40米，桩径为1.25米的桩，桩顶至岩层面为25米，单层溶洞高度为10米，如果溶洞四周串通，按回填片石、粘土形成堆积坡度1：1，第一条桩需要回填量为1247m3｛10*10*10*3.14*1/3=1047｝+200（估算200m3形成泥浆）；单层溶洞高度为12米,第一条桩需要回填量为2209m3｛12*12*12*3.14*1/3=3533｝+400（估算500m3形成泥浆）；单层溶洞高度为15米,第一条桩需要回填量为4233m3｛15*15*15*3.14*1/3=3533｝+700（估算500m3形成泥浆）；如果四周不串通方量会减少，同一个承台其它桩回填方量和砼方量会减少。8 （表1）钢护筒+片石、粘土+水泥单层溶洞高度不同成本分析说明：以上估算只是包括原材料成本价，没有包含机械台班费、人工费、水电等。2、钢护筒+砂+水泥砂浆桩长40米，桩径为1.25米的桩，单层溶洞高度为10米的桩，桩顶至岩层面为25米；单层溶洞高度为12米的桩，桩顶至岩层面为23米；单层溶洞高度为15米的桩，桩顶至岩层面为20米；单层溶洞高度为20米的桩，桩顶至岩层面为15米.假设溶洞四周串通；首先将干砂压进孔内，达到固定的压力，停止灌砂，按灌砂形成坡度1：1.3（经实验测得不含水的砂自然堆积坡度），单层溶洞高度为10米第一条桩需要回填砂量为1769m3｛10*（10*1.3）*（10*1.3）*3.14*1/3=1769｝；单层溶洞高度为12米,第一条桩需要回填量为3056m3｛12*（12*1.3）*（12*1.3）*3.14*1/3=3056｝；单层溶洞高度为15米,第一条桩需要回填砂量为5970m3｛15*（15*1.3）*（15*1.3）*3.14*1/3=5970｝；溶洞高度为10米注水泥浆按100m3估算，溶洞高度为12米按250m3估算，溶洞高度为15米按500m3估算，溶洞高度为20米按800m3估算（按1：1水泥砂，一立方水泥浆水泥用量为0.8T,砂为0.5m38 ）。如果四周不串通方量会大大减少；同一个承台其它桩回填方量和砼方量会减少。（表2）钢护筒+砂+水泥砂浆单层溶洞高度不同成本分析说明：以上估算只是包括原材料成本价，没有包含机械台班费、人工费、水电费等.3、内外钢护筒跟进桩长40米，桩径为1.25米的桩，单层溶洞高度为10米的桩，桩顶至岩层面为25米；单层溶洞高度为12米的桩，桩顶至岩层面为23米；单层溶洞高度为15米的桩，桩顶至岩层面为20米；单层溶洞高度为20米的桩，桩顶至岩层面为15米.采用分为双层钢护筒跟进，先采用外层钢护筒比桩径大40cm，跟进到岩面，再采用内层钢护筒比桩径大20cm，跟进到溶洞底部；冲穿溶洞时，如果出现大漏浆，需要抛填片石、粘土挤实后再冲进，溶洞高度为7米的桩按100m3估算；溶洞高度为10米的桩按300m3估算；溶洞高度为15米的桩按800m3估算；溶洞高度为20米的桩按2000m3估算。（表3）内外钢护筒跟进单层溶洞高度不同成本分析表说明：以上估算只是包括原材料成本价，没有包含机械台班费、人工费、水电费等。8 （表4）三种方案基本合价对比四、总结从以上数据和实践工程实例说明，对于溶洞高度小于10米的桩，三种办法第一条桩成本价相当，但对于同一个承台（群桩）总成本控制，外护筒加片石、粘土方案更优；对于溶洞高度大于12的桩应该采用内外外护筒跟进更加可靠、安全、经济。对于高风险点的桩基施工，为了确保安全、工期，外护筒加砂或注浆方案更可靠。参考文献：（1）建筑桩基技术规范JGJ94-2008。（2）铁路桥梁钻孔桩施工技术指南TZ322-2010。（3）客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-2005（4）高速铁路轨道工程施工质量验收标准TB10754-2010。（5）高速铁路桥涵工程施工技术指南铁建设[2010]241号。8'