工 程 技 术
2012 NO.04SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯岩溶地区钻(冲)孔灌注桩的溶洞处理技术
李贺培
(中铁十五局集团有限公司 河南洛阳 471013)
摘 要:岩溶地区钻(冲)孔灌注桩施工过程中经常会出现涌水、漏浆、塌孔、卡钻、掉钻等技术问题,本文中介绍的溶洞处理技术方法,对同类技术问题的处理提供了一定的参考。
关键词:钻(冲)孔灌注桩 溶洞处理 抛填片石 钢护筒中图分类号:U44文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)02(a)-0061-02
1 工程概况
广乐高速公路起于乐昌小塘镇,终于广州花都的花东镇,走向大致与京港澳高速公路平行,全长约260km。
乐昌至广州高速公路樟市至花东段T22合同段位于英德市英城小溪附近(K176+500)与T21合同段相接,止于(K185+100)与T23合同段相接,路线全长6136.717m(以右线计)。本合同段包含桥梁5座,桩基均采用冲孔灌注桩,桩径有φ1200mm、φ1500mm、φ1800mm三种,桩长约为10m～73m,单桩竖向极限承载抗压强度为40MPa,桩端持力层为微风化石灰岩,为保证入岩深度不小于1D及桩端持力层厚度不小于3D(桩径)为完整基岩,部分桩基桩端必须穿越溶洞,全面嵌岩。
根据超前逐桩地质钻探图纸统计,全线275根桩基,揭露溶洞发育的有45根,见洞率达16%,其中部分桩基钻孔揭露2层或多层溶洞,单个溶洞高达约15.7m,串珠状溶洞多大5层,溶洞多呈无填充,部分呈半填充或全填充,充填物为软塑、流塑状粘土及少量砂、碎石、卵石等。
溶洞较发育,溶洞大小、形状、埋深、充填状
况都不尽相同,对桩基础施工的影响程度较大。
(2)入岩后遇到未探出的小溶洞,需要重新确定入岩标高,为满足入岩及桩端持力层要求,部分桩基需要重新补堪取样确定桩底标高。
(3)地质资料显示无溶洞或只有很小溶洞,但施工中挤破附近大溶洞的洞壁,突然出现大量漏浆的情况。
3 溶洞处理主要措施
3.1溶洞的分类
根据地质勘察报告及设计图纸,可将本合同段内的溶洞按以下标准分类。
(1)按溶洞的大小分:①小溶洞,洞高＜3m;②中溶洞,10m＞洞高＞3m,③大溶洞,10m<洞高。
(2)按洞内有无填充物分:①全填充,填充物为粘土(流塑状、软塑状、硬塑状)、砂、碎石、卵石等;②半填充;③无填充,为空洞。
(3)按溶洞是否漏水分:①全漏,与其它溶洞串联;②部份漏水;③不漏水。
(4)按溶洞垂向数量分:①单个溶洞;②多个溶洞。
3.2成孔过程中溶洞的处理
环形钢筋内钢护筒.com.cn. All Rights Reserved.2 施工特点及难点
(1)本工程地下石灰岩岩面起伏较大,
槽钢井架11槽钢井架桩径+40cm内钢护筒环形钢筋环形钢筋1-1剖面图1 井口导向装置图
每根桩基开工前,现场工程师及钻机施工人员充分掌握地质情况,每个桩位的地质柱状图下发给有关人员,使其了解溶洞位置、大小和充填情况,提前确定溶洞处理方案。
3.2.1常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)
当溶洞内有充填物,是可塑或软塑的亚粘土,并且溶洞不漏水,这时不管溶洞有多大,也不管溶洞竖向数量多少,都可以不考虑溶洞的存在,而按照正常的地质情况施工。
3.2.2片石+粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填,溶洞高度不太大,一般在3m以内,但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时,可采用片石+粘土(按1∶1体积比)回填冲击,使其形成泥石护壁。
3.2.3钢护筒跟进法。
遇到溶洞较大,洞内无充填物或流塑充填物而采用的方法,该方法就是将钢护筒跟进至溶洞底部,保证桩基施工质量。
(1)冲锤、外护筒的选择。
遇到需要采用钢护筒跟进法施工的桩基,桩基开始冲孔前,先加大冲锤直径,外护筒按照桩径加大40cm制作,以便于内护筒下放。
(2)内钢护筒钢板壁厚的选择。
内钢护筒壁厚根据溶洞埋深不同选用12mm～20mm的钢板。当溶洞埋深在10m以下时采用12mm厚的钢板,孔深在10m～30m时采用14mm厚的钢板,孔深在30m以上时采用20mm厚的钢板。
(3)桩基内护筒跟进施工工艺。场地平整、定位 埋设外钢护筒大冲锤冲孔至溶洞顶1m 下内护筒 凿穿溶洞顶部 回填片石、粘土 小冲程夯实溶洞内回填的片石、粘土 边冲进边跟进钢护筒 冲进至溶洞 底板1m 换小冲锤冲进至桩底高度。(4)钢护筒跟进法施工。
当冲孔桩正常冲进至溶洞顶上方1m处,采用25T汽车吊辅助20T振动锤,将内护筒分节打入岩面,再进行破顶施工。在下沉钢护筒施工过程中,振动锤必须平稳、牢固的焊在内护筒的顶部,并在护筒顶面的平面位置一定要居中,尽可能避免因偏心造成护筒偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度,不得超过施工规
200cm 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION61
科技资讯2012 NO.04SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 术
筒顺利下滑,要求桩孔要竖直,无歪斜、缩颈。井口导向装置见图1。
3.2.4溶洞破顶及回填控制(1)溶洞破顶控制。
当冲锤冲至溶洞顶部范围1m时,变换小冲程,做到上下轻提慢放,冲锤提升高度不得超过1m,同时加大泥浆比重缓慢将洞顶击穿,以防止进尺过快导致卡锤或漏浆过快发生掉锤情况。
(2)片石+粘土回填筑壁。
凿穿溶洞顶板后,按照以往桩基溶洞施工经验,孔内的泥浆势必会全部漏失。这时尽快提出冲锤,投放片石+粘土(按1∶1体积比)回填溶洞,同时用小冲程冲击回填的片石,使溶洞回填密实。反复多次回填片石、粘土,冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。
3.3浇筑水下混凝土过程中溶洞的处理
成孔过程中遇到较大溶洞经投入片石和粘土反复冲砸处理,在浇筑水下混凝土过程中混凝土流失量就会减少。但有时仍会出现混凝土面上升缓慢的情况,有时还伴有孔内泥浆轻微下降,其实可判断为溶洞。这可能有两种情况:第一种是由于该溶洞可能靠近孔壁,钻孔时由于孔内泥浆护壁等原因,对溶洞没有产生扰动和挤压,浇筑混凝土室孔壁收到冲击和挤压而使溶洞显现出来;第二种是由于在回填片石和粘
土后没有挤压密实,在浇筑混凝土时溶洞受挤压产生漏浆现象。
针对水下混凝土灌注过程中流失的现象,需采取以下应急措施:(1)提前与拌和站或商品混凝土厂家沟通,备足材料的同时加大混凝土生产能力,适当增加罐车数量;(2)考虑到溶洞的影响,应适当加大第一车混凝土数量,确保首盘混凝土灌注完成后,导管埋深不小于规范规定埋深深度;(3)灌注过程中适当加大导管埋深,避免因混凝土面突然下降而导致断桩情况发生。
范要求的1/200,力求钢护筒垂直打入,若一旦发生有偏斜的趋势,马上进行纠正,将发生偏斜的因素消除在萌芽状态中。
各节内钢护筒的连接焊缝全部采用双面满焊,两节护筒的接缝除施焊外,还需在接缝处对称焊接4块300mm长、100mm宽、10mm厚的加强钢板带。以保证其尺寸准确,使钢护筒达到顺直要求,整个护筒竖向壁成一直线。
钢护筒到达溶洞底部高度后,在内钢护筒上焊2个φ16圆钢吊环,用于固定内护筒不下沉。
如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小,不能使钢护筒下沉时,可采用小药量电雷管爆破,保证钢护筒顺利下沉,可在井口上部做一个简易导向装置进行控制。
(5)钢护筒垂直度控制。
钢护筒垂直度采用井口简易导向装置控制,该装置是在井口用4根20槽钢+2根环形钢筋焊一个井字架,2根环形钢筋内径均大于内钢护筒外径30mm,4根槽钢分别与2根环形钢筋等分点处焊接,环形钢筋1根在孔口位置,1根在距孔口1.5m～2m高度。将井架固定在孔口,使环形钢筋中心与孔中心重合,钢护筒沿2根环形筋下滑。上下钢护筒拼接时2人持垂球在两个垂直方向看护筒边缘均在竖直线上,护筒是竖直的,拼好的钢护筒沿导向装置下滑。为保证钢护
4 结语
根据目前所完成的桩基情况,保证以
下两点就会取得良好的施工效果:第一,在施工前对桩基地质情况进行研究分析,选择恰当的溶洞处理方法,做好准备工作。第二,在施工中增强施工人员责任心,加强施工过程控制。
参考文献
[1]JTJ 041-2000.公路桥涵施工技术规范[J].[2]广乐高速公路.工程建设标准化管理第
二册.
[3]广乐高速公路.樟市至花东段T16～T24
合同段施工技术规范[S].
.com.cn. All Rights Reserved.《科技资讯》期刊投稿要求及说明
稿件要求
1、稿件应具有科学性、先进性和实用性，论点明确、论据可靠、数据准确、逻辑严谨、文字通顺。2、计量单位以国家法定计量单位为准；统计学符号按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写。3、所有文章标题字数在20字以内。
4、参考文献应引自正式出版物，在稿件的正文中依其出现的先后顺序用阿拉伯数字加方括号在段末上角标出。5、参考文献按引用的先后顺序列于文末。
6、正确使用标点符号，表格设计要合理，推荐使用三线表。7、图片要清晰，注明图号。投稿说明
1、稿件须以电子文档形式发送。如为打印稿，请附软盘，软盘采用Word格式。请勿一稿多投。来稿一律不退，请作者自留底稿。
2、本刊已加入《中国学术期刊(光盘版)》、《中文科技期刊数据库》、《万方数据数字化期刊群》等网络媒体，本刊发表的文章
将在网络媒体上全文发布。
3、本刊编辑部对来稿有修改权，不愿改动者请事先说明。自收稿之日起1个月内未收到用稿通知，作者可自行处理。4、来稿请注明作者姓名、单位、通讯地址、邮编、联系电话及电子信箱。5、如有一稿多投、剽窃或抄袭行为者，一切后果由作者本人负责。
62科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
