岩溶地区工业建筑（精选7篇）
岩溶地区工业建筑 篇1
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称, 由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩, 和桩间土、褥垫层共同形成复合地基, 其桩体强度多在C5-C25之间。该技术在我国北方地区高层建筑的地基处理中得到广范采用, 而在南方地区使用较少。近年来, 由于该技术越来越成熟, 且施工速度快、工期短、工程造价低、质量易控制, 目前该技术在我国南方地区高层建筑的地基处理中也得到越来越多的应用, 在广西玉林市某高层住宅楼工程项目中, 应用CFG桩在岩溶地区进行地基处理, 达到了预期的目的和效果。
1 工程概况
1.1 工程概况
广西玉林市某高层住宅楼项目位于广西玉林市民主南路, 楼层为地下2层、地上15层, 结构体系为部分框支剪力墙结构。基底持力层承载力特征值为100～160kPa, 不能满足设计要求, 因此需对上部土层进行地基处理, 处理后的地基承载力特征值为A区260kPa、B区280kPa、C区180kPa。
1.2 场地地层情况
根据现场勘察, 本次勘察查明, 在钻探所达深度范围内, 场地地层主要有第四系人工堆积成因的杂填土 (1) (Q4ml) :主要由粘性土和碎石、块石、砖块等组成, 局部含有淤泥, 硬质物含量一般为30%～60%, 土质不均匀, 层厚1.5～3.5m, 平均厚度2.23m;耕土 (2) (Q4pd) :灰褐色、灰黑色, 稍湿-饱和, 可塑状-软塑状, 主要由粘性土组成, 含少许角砾、瓷片、植物根系及有机质等物, 结构松散, 该层位于场地的表层, 见于少部分钻孔中, 层厚0.4～1.20m, 平均厚度0.65m;淤泥 (3) (Q4l) :湖塘相沉积, 局部分布, 灰黑色, 富含有机腐殖质, 有腥臭味, 呈饱和, 软-流塑状态, 以粘土为主, 局部见植物根茎、砖瓦碎片等杂质, 未固结, 属高压缩性土层, 厚1.5～3.2m, 平均厚度2.20m;第四系全新统冲积成因 (Q4al) 的粉质粘土 (4) :层厚0.70～6.20m, 平均厚度2.22m;含卵石粉质粘土 (5) :卵石成分主要为砂岩、石英砂岩等, 微-中等风化, 亚圆形-圆形, 磨圆度较好, 分布于场地东侧的少部分钻孔, 层厚3.00～13.20m, 平均厚度8.44m;粉砂 (6) :仅见于少数钻孔中, 冲积成因, 灰褐色, 松散状, 层厚1.40～3.10m;卵石 (7) :见于大部分钻孔中, 粒间充填粉粘粒及大小不等的砂、砾, 含量约35%, 揭露层厚0.50～11.00m, 层顶埋深7.00～18.00m, 平均厚度7.20m;下伏基岩为泥盆系中统东岗岭组石灰岩 (8) :深灰色, 主要矿物成分为方解石, 细-隐晶质结构, 中-厚层状构造, 所有钻孔均钻入基岩, 控制较完整岩石5.00～11.00m, 基岩面埋深6.20～31.60m, 起伏大, 场地岩溶发育程度为中等, 主要表现在溶沟 (槽) 、溶洞、裂隙、鹰嘴岩发育, 基岩面起伏较大, 对地基稳定性影响较大。
2 基础类型的选择
基坑开挖后, 基底主要为粉质粘土 (4) 和含卵石粉质粘土 (5) 层, 根据场地工程地质条件、建筑物的性质、规模、荷载、结构特点以及基础设计安全可靠、经济合理性, 主要考虑了以下几种基础类型:
2.1 天然地基评价
假设建筑物基础采用筏板基础, 基底面积按沿建筑物轮廓线外伸l.0m考虑, 基底持力层承载力特征值fak=100～160kPa, 经计算, 其经深宽修正后的承载力特征值fa=150～220kPa, 承载力不满足建筑荷载要求, 不能采用天然地基。
2.2 静压桩 (预应力管桩)
由于场地基岩面起伏大、岩溶较发育、岩土层中存在卵石, 桩直接压入施工难度较大且易发生断桩, 当桩端支承在基岩面上时, 如岩层中存在溶洞且顶板较薄或岩石较破碎时, 顶板可能不堪重负而坍塌, 如桩端支承在对基底岩面较斜的地段, 承重后桩端可能产生滑移, 从而对基础造成不利影响, 故不考虑采用静压桩 (预应力管桩) 基础。
2.3 钻 (冲) 孔灌注桩
若采用钻 (冲) 孔灌注桩, 虽穿透能力强且不易出现断桩情况, 但由于场地岩溶较发育、岩面起伏较大、局部地下空隙连通并有地下水活动, 钻进使用的泥浆易漏失而无法起到护壁的作用, 且易发生卡钻 (锤) 现象, 成孔较困难, 按现行规范, 作为端承桩在桩底3d (且不小于5.0m) 范围内应为较完整岩石, 大多数桩在施工过程中需穿过多层溶洞, 其施工难度大、工期长。
2.4 人工挖孔桩
该场地地下水丰富, 局部有砂卵石层容易塌孔, 采用人工挖孔桩施工难度大, 危险系数也大, 故不考虑采用人工挖孔桩基础。
2.5 CFG桩
对上部土层采用CFG桩进行地基处理 (对基岩埋藏不深的地段设置短而密的CFG桩) , 利用复合地基作持力层, 采用片筏基础形式。CFG桩属刚性桩基础不仅充分利用和发挥了地基土的承载力, 又很好地发挥了端阻及侧阻作用, 另采用的筏板基础有足够的刚度消除地基的沉降差。因此, 本工程优先采用CFG桩处理的复合地基结合片筏基础形式。
3 CFG桩复合地基加固机理
CFG桩复合地基是由桩体、桩间土和褥垫层共同形成的复合地基。
CFG桩桩体具有一定粘结强度, 可全桩长发挥桩的侧阻力, 桩落在工程性能较好的地基土上具有较高的端阻力, 在外荷载作用下, 通过桩侧土的摩阻力和桩端土的端阻力把荷载传到深层地基中, 可大幅度提高复合地基的承载力, 其沉降变形小, 沉降快速稳定。
CFG桩在成桩过程中的沉降和震动, 会使含水量较高的土体中产生超静孔隙水压力, 使土体中的孔隙水沿着桩体向上排出, 水排出后可增加桩间土的密实度, 改善土体的工程性能, 从而提高地基土承载力, 减少地基沉降。
CFG桩在成桩过程中, 会对桩间土进行挤密, 初始阶段会使其强度降低, 但在成桩结束后, 土体结构强度会逐渐恢复, 形成新的结构强度, 使桩间土的承载力有所提高。
4 CFG桩设计计算及施工工艺
4.1 CFG桩设计计算
(1) 复合地基各区的承载力设计要求 (A区≥260kPa, B区≥280kPa, C区≥180kPa) 。
(2) 按规范及设计要求, 有效控制复合地基沉降变形量。
(3) 优化设计方案, 选择适合本场地的施工方法, 合理利用桩间土的承载力。
(4) 根据场地环境条件, 合理选择合适的施工机械, 适宜的桩径, 合理的桩距、桩长、褥垫厚度及材料。
设计计算表如下:
4.2 CFG桩施工工艺
CFG桩常用的施工工艺主要有以下三种: (1) 长螺旋成孔、人工灌注CFG桩工艺:主要适用于地下水位以上的各类粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土; (2) 长螺旋成孔、泵压混合料CFG桩工艺:主要适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地; (3) 振动沉管CFG桩工艺:主要适用于粉土、粘性土及素填土。
由于本场地地下水位埋藏较浅, 人工灌注效果差, 故长螺旋成孔、人工灌注CFG桩不适用本场地, 另场地存在含卵石粉质粘土 (5) 层, 振动沉管施工困难, 且施工时易扰动地基土的原生结构, 使其承载力下降。经分析对比, 长螺旋成孔、泵压混合料CFG桩工艺较适合本场地的复合地基CFG桩施工, 该工艺不仅穿透力强, 能穿透较硬的地层, 且不受地下水位的影响, 其施工速度也较快, 可有效地减少施工工期。
5 处理效果分析
本工程共完成CFG桩985根, 在施工结束28d后抽取总桩数的10% (99根) 进行低应变动力试验, 检测结果为I类桩为92%、Ⅱ类桩为8%, 未发现Ⅲ、Ⅳ类桩, 说明桩身完整性良好。载荷试验于A、B、C区各取1点进行试验, 对所选三处复合地基的荷载试验结束时, 均加载至复合地基设计承载力标准值的2倍, 从荷载试验的压力-沉降曲线来看, 试验加载量均未达到复合地基产生破坏时的极限, 说明复合地基承载力未达到极限承载力, 处理结果完全满足设计及规范要求。
本工程CFG桩复合地基施工时, 采用2台长螺旋桩机进行施工, 施工工期为18天, 共完成CFG桩985根, 桩总长14183m, 桩体积2752.81m3。按采用钻 (冲) 孔灌注桩基础施工计划, 工期为50天 (2台桩机进行施工) , 完成CFG桩的工期比钻 (冲) 孔灌注桩的工期缩短近1个月, CFG桩施工速度优势明显;采用CFG桩复合地基的工程造价为308万元, 而采用钻 (冲) 孔灌注桩基础造价预算为680万元, CFG桩比钻 (冲) 孔灌注桩节省约1/2左右的资金, 对比钻 (冲) 孔灌注桩, CFG桩施工工期短, 经济效益优势明显。
6 结论
CFG桩不需配筋, 施工速度快, 质量易于控制, 其技术工艺发展迅速, 应用亦非常广泛。CFG桩法处理地基比较钻孔桩基础方案, 降低成本约30%左右。因此, CFG桩复合地基可以在高层建筑的地基基础设计中, 与静压桩钻孔灌注桩等基础型式做比较, 选出经济合理的最佳方案。
参考文献
[1]建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002) [S].
[2]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
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[4]李天祺, 王宁伟, 周太全.CFG桩复合地基褥垫层三维弹塑性分析[J].水文地质工程地质, 2012, 39 (2) :47-50.
[5]阎明礼, 张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社, 2001.
岩溶地区工业建筑 篇2
预应力高强混凝土管桩 ( 简称PHC桩) 是在专业工厂里采用先张法预应力, 掺加高效减水剂, 采用高速离心成型和高温高压蒸汽养护工艺而制成的强度等级不低于C80 的一种空心圆筒体管桩。运至施工现场后采用锤击或静压的方法将其沉入地下作为建 ( 构) 筑物基础, 其具有单桩承载力高, 单位造价便宜, 施工质量容易控制, 施工速度快、工效高、工期短等优点。但其对地层敏感性较高, 入岩能力弱[1]。
1 工程概况
某居民小区为25 栋6 层砌体结构的建筑组团, 房屋高度18.5 米。根据该项目地质勘察报告, 场地内出露地层主要有人工填土及第四系冲积层, 分述如下:
(1) 人工填土 (1) (Qml) :主要成分以粘性土、碎石、块石等组成为主, 为新近填土, 尚未完成自重固结, 主要分布于场地表层, 层厚3.0 ~ 8.60m。
(2) 淤泥质粘土 (3) (Q4al+pl) :呈可塑软~塑状, 局部流塑状, 有机质含量较高, 该层分布不均匀, 切分布较少, 层厚0.40 ~ 10.4m。
(7) 粘土 (5) (Qel) :残积成因, 可塑~软塑状, 为下伏基岩经全风化后坡残积而成, 以粘性土颗粒为主, 不均匀地夹灰色灰岩质碎石。局部呈流塑状, 韧性高, 土质结构较均一, 层厚0.20 ~ 23.30m。
(8) 灰岩 (6) (C1y1) :中风化, 为石炭系岩关阶下段中厚层~厚层状, 白云质灰岩夹碳质灰岩, 较完整~较破碎, 岩体基本质量等级为III ~Ⅳ级, 属较硬岩。 (注: (3) 为地层编号, (3) 1右下角的“1”为亚层编号)
根据物探单位提供的工作报告, 场区共探测出土洞5 个, 最大约6m, 最浅埋深3m。每栋住宅下均存在不同程度的岩溶, 岩溶以溶沟、溶槽、溶洞及串珠状溶洞等多种形式, 溶洞基本为充填型。溶洞发育深度主要集中在15 ~ 20m范围。本场地典型地质剖面如图1。
2 基础方案比选
结合地质勘探成果和上部建筑物结构荷载特点, 本工程最初拟选用机械冲孔灌注桩, 以灰岩为桩端持力层[2]。考虑到本项目场区地质条件较复杂, 决定以岩溶较发育的6# 栋先进行试桩施工。结果在试桩施工过程中出现了成孔质量不稳定, 地下溶洞贯通、混凝土浇筑时大量流失, 超灌严重等现象。并且个别桩号在成孔过程中无异常现象, 但在浇筑混凝土快结束时突然漏浆导致成桩困难。试桩施工过程中问题频现, 导致施工工期和质量无法保证。
建设方多次组织各参建单位和专家召开论证会, 最终结合类似项目的成果经验, 决定采用“全套管双回旋潜孔锤”埋植PHC管桩的施工方案。
3 施工工艺、特点
3.1 大直径潜孔锤破岩
选用与桩孔直径相匹配的大直径潜孔锤, 其冲击器在高压空气带动下对岩石进行直接冲击破碎。冲击器在破岩时, 可以将钻头所遇的物体, 特别是硬物体进行粉碎, 其特点是冲击频率高、冲程低破岩效率高[3]。
破碎的岩渣在超高压气流的作用下, 沿潜孔锤钻杆与护筒间的空隙直接吹送至地面。为保证岩屑上返地面的顺利, 在钻杆四周侧壁沿通道方向上设置分割条, 产生上返风道, 有利于降低地面空压机的动力损耗, 进而实现高速成孔。
3.2 全护筒跟管跟进
潜孔锤在护筒内成孔, 在超高压、超大气量的作用下, 潜孔锤的牙轮齿头可外扩超出护筒, 使得护筒在潜孔锤破岩成孔过程中能随着钻头向下延伸深入, 及时地隔断不良地层, 避免地下水、各地层中块石和卵砾石以及淤泥等对成桩的影响, 使钻孔之后的各工序可在护筒保护下完成, 使得成桩的质量、安全都有保证。
3.3 埋植
根据场地超前钻探孔资料, 严格判定入岩岩性和入岩深度, 以确保桩端持力层满足设计要求。终孔后, 用测绳从护筒内测定钻孔深度, 以计算埋植桩的桩长。埋植前先用注浆机在桩底注入100cm厚1:3 的膨胀水泥砂浆。然后将相应桩径的PHC桩垂直吊入钢套管内, 逐节焊接加长。在放至离桩底2 ~ 3m时让其自由脱落, 垂直插入桩底水泥浆内。而后用震动锤拔出套管, 采用6T自由落锤连续敲打PHC桩3 ~ 6 锤, 直至桩身未有灌入度[4]。
4 方案经济对比分析
本项目普遍桩径为800mm, 单桩承载力3000k N, 平均桩长约15 ~ 21m。对全部800mm桩基采用不同施工工艺造价进行统计、综合比较, 如表1。
通过对比分析可知:本项目采用PHC植桩法单桩综合造价比冲孔灌注桩至少降低20.2% 至25.9%。
5 结束语
通过本项目的综合对比, PHC植桩法具有如下优点:
(1) PHC植桩法采用全护筒跟管跟进, 场地适应性强, 且其护筒可循环利用。
(2) PHC植桩法工期短, 其施工速度 (5 根/ 天/ 台班) 远高于冲孔灌注桩 (0.5 根/ 天/ 台班) , 且其检测周期也短。
(3) PHC桩为工厂预制, 桩身质量容易保证, 无缩颈等现象产生, 且其检测方法简单。
(4) PHC植桩法施工过程基本无噪音, 无振动, 无浓烟排放, 无泥浆垃圾产生, 对环境影响小。
PHC植桩法成功地解决了洞岩区冲孔成桩和预应力混凝土管桩嵌岩的技术难点, 大大降低了洞岩区桩基施工的综合成本, 且质量稳定可靠, 工期短, 具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]GB 50007-2011建筑地基基础设计规范[S].
[2]汤昶.繁杂岩溶场地基础选型及地基处理[J].建筑监督检测与造价, 2008, (10) :21-24
[3]郑卫国.岩溶地区基础选型的思路和建议[J].建筑结构, 2012, (7) :115-118.
岩溶地区基础设计的建议 篇3
岩溶是指可溶性岩石长期受水的物理化学作用而形成溶洞、溶沟、石笋、暗河等地貌地质形态。由于现有的勘察技术的局限性很难对建设用地的地质情况包括溶洞分布情况、溶洞大小、溶洞深度、洞顶顶板厚度、溶沟宽度、岩面起伏等情况给出准确和全面的描述, 造成工程师们难以选择恰当的基础类型, 有时会有基础方案的反复, 因此岩溶地区建筑物的基础设计常常是困扰工程师的难题。
二、工程实例的简要分析
1. 广西柳州某宿舍区, 7层。
地质资料显示持力层为均匀的红黏土。拟全部选用天然地基上的独立基础, 持力层为红黏土。但施工过程发现其中一个单体, 红黏土层并不均匀, 有一大半面积的红黏土层承载力特征值低于地质资料提供的数值, 且基岩岩面起伏大, 局部外露石笋, 存在土洞, 而非地质资料所显示的均匀的红黏土。经过现场踏勘, 决定补充超前钻作为设计的依据。最终的处理方式是采用换土垫层法, 避免以岩层为持力层, 并根据勘察单位超前钻提供的地质资料, 适当降低持力层 (红黏土) 的承载力特征值, 然后改为柱下条形基础。
2. 广州槎头某训练楼, 11层。
地质情况由上到下为:液化细砂层、微风化石灰岩, 采用钻 (冲) 孔灌注桩。桩径为800mm、900mm及1000mm。要求每一桩进行超前钻探, 入岩深度不少于3.5倍桩身直径且不小于5.5m。但由于施工原因未进行超前钻, 造成个别桩持力层或桩底沉渣未满足设计要求。因此采用桩底压力注浆方式进行加固。
3. 肇庆某门诊医技楼, 地下一层, 塔楼6~18层。
地质情况由上到下为:淤泥、砾砂、粉质黏土、微风化石灰岩, 发育溶洞、土洞、溶沟等多种岩溶形态。见洞率为31%, 洞高0.40m~7.25m不等。局部溶洞呈串珠状。设计之初选择钻 (冲) 孔灌注桩, 但考虑到基础施工工期较长, 且层数不多, 大部分柱轴力不太大, 最终采用直径为500的PHC桩, 单桩承载力特征值为1200k N。在施工过程中发现个别单桩承载力特征值和桩长变化较大, 分别采用补桩或适当降低承载力特征值的方式处理。断桩率约为9%。
4. 肇庆某商住楼, 地下两层, 裙楼5层, 塔楼30层。
地质情况由上到下为:杂填土、淤泥、黏土、微风化石灰岩。岩面起伏较大, 而且岩溶 (溶沟、溶槽、溶洞等) 发育。勘察阶段见洞率为31%, 实际施工超前钻时见洞率为66%。溶洞深0.5m~10m不等, 局部溶洞呈串珠状。采用钻 (冲) 孔灌注桩, 持力层为微风化石灰岩。要求每一桩进行超前钻探, 根据桩径的大小不同采取1桩一钻、1桩两钻或1桩三钻。本工程的桩基工程施工历时约两年, 尽管施工难度大、工期长、检测费用高, 但是它毕竟是满足承载力要求的一种可行的桩型。
三、岩溶地区基础设计的建议
1. 全面地把握拟建建筑的地质情况是基础选型和设计的必要前提。
拟建建筑做设计前甲方已委托了地质勘查部门进行了地质勘察, 但由于钻探孔的间距一般较大, 常常很难反应建设场地的地质全貌。因此对高层或轴力较大的建筑采用一桩一钻, 对于直径大的桩, 宜采用一桩多钻, 若发现地质情况复杂, 应对建筑采用一桩一钻, 必要时应加密钻孔。力争尽量详细、准确的了解场地的地质情况, 除了查明溶洞、土洞的分布、规模及埋深外, 应留意溶洞的填充情况、填充物的性状、地下室的特征、地下水位的高低、有无地下河等。以此为依据, 对场地的稳定性作出评价。以便为基础选型和设计提供必要的技术资料。
2. 如果地基是稳定的, 且拟建的建筑为多层建筑, 轴力不大时, 应首先考虑是否存在做天然地基下的浅基础的可能性, 可根据实际情况采用柱下独立基础、条形基础、筏板基础等, 也采用复合地基。
但此时应注意浅层土洞的影响。一般的中低压缩性土层的基底应力影响范围为:对于独立基础, 基础以下土层厚度为约3~4倍基础宽度;对于条形基础, 础以下土层厚度为约为6~7倍基础宽度。浅层土洞和溶洞可采用回填碎石、或压力注水泥浆等方式。岩面起伏大时, 尽量选用岩面以上的土层作为持力层, 对局部有突出的石笋, 可采用褥垫法处理, 以减少不均匀沉降。
3. 如果天然基础不能满足要求时, 且拟建的建筑为18层以下的建筑, 当岩溶上覆盖土层的稳定性有保证, 且桩端持力层承载力及厚度满足要求, 可考虑采用小直径的预应力管桩、旋挖桩等桩型, 必要时可采用桩筏基础或箱型基础, 此时应尽量利用基岩以上土层提供的承载力, 避免桩直接支撑于基岩上。
预应力管桩施工时, 当发现岩面起伏很大, 桩长不好控制, 同一个承台或间距不大的桩桩长可能会相差很大, 且并未能满足设计所要求的终压值, 超前钻也只是判断桩基岩的顶面标高的辅助手段, 此时建议在弄清桩长相差太大的具体原因, 必要时可以采取补桩或适当降低单桩承载的措施。
4. 对于拟建建筑为20层及以上或柱底内力较大的建筑且基岩以上的土层没有合适的持力层, 可采用的桩型已不多。
通常可采用钻 (冲) 孔灌注桩。虽然钻 (冲) 孔灌注桩有较多缺点如:施工难度大 (施工过程中会遇到斜岩偏孔、较大的无填充的溶洞、终孔的清底等问题) 、工期长、成桩费用较高、检测费用高等。但是它毕竟是满足承载力要求的一种可行的桩型。当地下水位低, 有可能采用干作业的情况下, 也可采用人工挖孔桩。
结语
岩溶地区的基础设计应在尽可能全面了解地质情况下, 根据拟建场地的地质情况结合拟建建筑的轴力大小合理选择基础形式, 以确保拟建建筑安全经济地顺利建成。
参考文献
[1]方小丹.岩溶地区基础设计的一般原则[S].广东省岩土力学与工程学会成立20周年暨学术研讨会, 2006.
[2]DBJ 15-31-2003, 建筑地基基础设计规范[S].
[3]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].
岩溶地区桩基施工技术 篇4
1 施工准备
溶洞区岩溶现象十分发育, 基岩面起伏大, 这些特点给桩基础施工带来了很大困难。经进行多方经济技术比较, 决定选用冲击钻孔施工工艺。冲击钻孔对不均匀地层具有良好的适应性, 钻进时易及时发现和处理因地层软硬不均而引起的钻孔偏斜, 但冲孔桩施工时, 在穿越松散地层、溶洞、陡岩面等地层时, 如施工工艺不当仍会导致孔壁失稳坍塌、斜孔和卡钻埋钻等事故, 故施工前要充分做好以下几方面的技术准备工作:
(1) 全面熟悉设计图纸和技术规范, 掌握详尽的桩位地质资料, 制订适当的施工方案和施工技术保障措施, 报监理工程师审批:
(2) 设计要求每根桩必须用地质钻机钻探, 详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型, 绘制地质柱状图, 为制定相应的施工方案提供洋实的依据:
(3) 根据地质钻探资料和填充物情况, 对每根桩设计出相应的溶洞处理方案及施工措施:
(4) 设计要求施工前住桥值外进行钻孔桩成孔试桩试验, 以取得经验数据, 完善施工方案, 指导施上:
(5) 遇到与地质勘探资料不一致的特殊溶洞时, 必须淆监理工程师和设计单位核查, 明确处理方案, 并报监理批准后实施:
(6) 要选择性能良好、故障率低的设备, 材料准备要充分, 特别是钻机铺垫的型钢, 装载机要24h值班以廊对突发事件, 片石粒径的要求为15～40cm, 质地要坚硬, 备足粘土等材料, 确保桩基水位下降时可以及时回填:
(7) 对施工作业人员进行仝面的技术交底, 包括施工作业上序、流程、安全措施、应急方案等。
2 岩溶地区施工方法
在岩溶地区进行钻孔桩基施工时: (1) 钻孔前必须首先探明岩溶出露情况、发育腈况以及分布规律, 特别针对隐蔽型岩溶大致延伸方向、覆盖层的厚度、岩层的倾斜方向、岩溶的形态等情况, 应掌握可靠的地质资料, 为桩基施工选择专用机械提供依据, 便于日后科学分析事故原因, 做到有目的预防, 有针对陛的处治; (2) 岩溶发育强烈地区桩基施工, 成孔比较困难, 成孔过程中主要解决护壁、造壁、斜面钻孔和穿越等问题。
2.1 岩溶地区主要工程地质特征
(1) 基岩顶面起伏不平。
是由于受气温的影响, 石灰岩表面主要是在地表水以及地下水的强烈侵蚀作用之下, 普遍出现参差不平、犬牙交错的形态。起伏不平的基岩面, 其高差一般为1m～5m, 局部地段高差可达20余米, 给桩基施工带来了困难。
(2) 浅层溶洞。
基岩面下2m～15m范围内出现的溶洞称浅层溶洞。浅层溶洞内一般有充填物, 充填物一般呈软塑一流塑状态。溶洞发育形态非常复杂, 这类浅层溶洞直接影响到基岩上桩基的安全。
(3) 软土及地下水。
在石灰岩溶洞地区的基岩表面, 普遍分布一层厚薄不一的软土层, 软土层一般呈软塑～流塑状态。其天然含水量大、承载力低、工程地质条件差, 是引起上部结构不均匀沉降的主要因素;且其性质对地下水位的变化非常敏感, 当地下水下降时, 浮托力消减, 土层固结变形, 工程地质条件发生改变。
2.2 目前施工方法
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法、正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用冲击钻机钻孔灌注桩施工, 且以泵吸反循环冲击钻钻进成孔及传统冲击钻较为常见。反循环钻进应针对不同的地层采用不同的泥浆比重, 以保持孔壁的稳定。正循环钻成孔法施工工艺类似于反循环钻成孔法, 只是正循环钻成孔法的排渣方式采用正循环, 泥浆由泥浆泵输进钻杆内腔后, 经钻头的出浆口射出, 带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢进沉淀池后返回泥浆池净化, 再循环使用。目前在岩溶发育地区施工嵌岩桩最为有效的钻进方法是冲击钻孔法。它冲击能力大, 穿透能力强, 较易穿过溶洞顶板, 且具有碎岩效率高, 钻进中不需泥浆循环, 不受地下水影响等优点。但是, 因为岩溶地区的地质条件较复杂, 基岩面埋深不一, 起伏较大, 无规律性, 这些都对岩溶地区的冲击钻孔桩施工造成了一定的困难。
2.3 冲击钻孔施工的工艺流程
测量定位一埋设钢护筒一安装冲击钻机一冲击成孔及成孔检查一清孔一制作及安装钢筋笼一二次清孔—灌注混凝土一拔出钢护筒。
3 施工中应注意问题及处理措施
(1) 在施工过程中遇见溶洞, 一旦发现孔内泥浆液面下降, 则投用纤维物质:如旧麻袋与黄泥混合充填堵塞裂隙、溶洞以增强渗漏阻力;在漏浆比较严重的地段使用化学浆液增大浆液的黏度, 当漏浆得到控制后, 则按原浆液配比使用, 以防止增加作业难度。
(2) 遇起伏不平的岩面和溶洞底板时, 不可盲目采用大冲程穿过, 需投入黏土石块, 将孔底填平, 用十字型钻头小冲程反复冲捣, 慢慢穿过, 待穿过该层后, 逐渐增大冲程和冲击频率, 形成一定深度的桩孔后, 再进行正常冲击。
(3) 出现卡钻、偏孔及斜孔, 溶洞顶部岩层倾斜, 岩石强度不一, 易导致卡钻、偏孔及斜孔等问题, 因此必须在钻进过程中仔细核对地质情况, 随时检查钻机和孔位。在钻至溶洞时要改用小冲程钻进, 做到轻击、慢打。遇到卡钻后一定要沉着冷静, 切不可盲动, 更不可强行提拉, 以免造成大绳拔断而引起掉钻事故。当钻头可活动时, 可上下提动钻头, 使钻头转动—个角度, 反复尝试, 用吊机配合, 有可能提出, 如无效, 可采用水下小爆破振动法将钻头振松后立即提出。如遇偏孔及斜孔情况, 可以采取回填片石或浇筑素混凝土, 纠正钻头偏斜, 再向下冲孔。
(4) 塌孔, 钻孔灌注桩基施工中塌孔的主要原因是:①泥浆比重不够, 未形成可靠护壁。②钻头或取渣简等撞击孔壁, 破坏了护壁泥皮。③出现漏浆时, 处理不及时等。常用的处理方法:回填做成球状的优质黏土团夹部分块石, 同时将泥浆调黏, 比重调至1.6左右, 采用小冲程冲孔固壁, 防止塌孔扩大。
(5) 断桩, 岩溶地区桩基断桩产生的主要原因是由于溶洞相互沟通, 灌注时难以测出混凝土数量, 水下混凝土流失严重, 导管接头密封不紧等造成断桩。断桩的发生, 是工程中危害最为严重而且最难处理的一种事故, 故应以预防为主, 在岩溶地区施工应采取必要的措施:①每次灌注时应在漏斗中存备足够的混凝土。②施工过程分工细致, 及时记录, 保证混凝土的连续性。严密注视混凝土面上升速度, 保证2m的埋管深度, 同时减少对下部混凝土的扰动。③根据现场实际的地质情况, 在混凝土穿越溶洞区时, 在保证上述条件的同时, 应严格控制混凝土的浇筑速度及导管的埋深。混凝土浇筑过快就会对孔壁产生过大的冲击和挤压, 容易造成穿孔。导管埋深在满足规范的要求下应尽量大点, 最好能保证导管底部处于溶洞区以下0.5m～1.0m, 避免因护壁穿孔造成断桩。
4 结束语
由于岩溶地区地质具有复杂性和多样性, 因此在岩溶地区施工时, 必须对前期准备工作高度重视, 尽量探明桩基地质情况;根据工程实际要求和地质构造特点制定合理的、行之有效的施工方案, 保证工程技术可行、质量可靠;对施工全过程加强监控, 切实执行设计和规范要求, 不因桩基施工场地发育有溶洞难以施工而降低规范标准;切实加强施工组织管理, 制定相应的安全质量保证措施, 并做好应急处理预案。
摘要：岩溶地区进行施工历来是困扰设计和施工单位的重大难题, 全国工程业界均给予了高度重视。本文通过对岩溶地质工程施工分析, 结合了桩基施工技术的成功经验, 对岩溶地区钻孔灌注桩基施工技术进行了探讨, 以供参考。
关键词：岩溶地区,桩基础,施工,处理
参考文献
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岩溶地区岩土工程问题综述 篇5
1) 岩溶所引起的各种地表变形破坏会严重影响地基稳定性, 会造成桥涵下沉开裂、水库渗漏、建筑物损坏等等;岩溶岩面起伏, 导致其上覆土质地基压缩变形不均;岩体洞穴顶板变形造成地基失稳;岩溶水的动态变化给施工和建筑物使用造成不良影响。这些情况不仅影响生产生活, 而且危及人民生命财产安全。
2) 岩溶给建筑工程的地基处理带来一定的难度。因为:a.岩溶面标高起伏差异大;b.形成岩洞的位置、大小变化不一, 且无一定的规律, 有些在同一垂直面上可能有两个以上的岩洞;c.各溶洞的连通性难以评估, 地下水的变化也使得地基处理复杂;d.土洞由于比岩溶发育更快, 情况更难以判断。
1 岩溶的形成、分布
喀斯特地貌形成的条件有以下几点。
1.1 有大量的可溶性岩石存在
可溶性岩石是喀斯特地貌形成的根本条件, 我国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛, 最主要的是这里有其发育的主体。大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下, 在地表和地下形成了各种奇特的喀斯特景观。
1.2 岩石要具有一定的透水性
岩石具有一定的孔隙和裂隙, 它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂隙越大, 岩石的透水性越强, 岩溶作用越显著。在溶洞中, 岩溶作用愈强烈, 溶洞越大, 地下管道越多, 喀斯特地貌发育越完整, 并且形成一个不断扩大的循环网。
1.3 流水的动力作用
1) 流水的溶蚀作用。水的溶蚀能力来源于二氧化碳 (CO2) 与水结合形成的碳酸 (H2CO3) , 二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣, 水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。2) 流水的流动作用。流动的水溶蚀性更强烈一些, 因为水中的二氧化碳需要得到及时的补充, 水的溶蚀作用才能顺利进行, 水的溶蚀能力才得以巩固加强。同时, 流动的水带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀, 这样更有利于岩溶作用的深入。
1.4 气候的影响
我国西南地区气候湿润, 降水量大, 地表径流相对稳定, 流水下渗作用连续, 并且降水使流水得以更新和有效补充。因此岩溶作用得以延续进行。
2 岩溶地区岩土工程的勘察方法和探测技术
在岩溶地区, 岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术, 除了常规的钻探手段外, 目前国内主要采用以下方法或手段:1) 工程地质调查与测绘:包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查, 能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点, 并据此可进一步进行工程地质勘探工作。该方法简单, 方便实用, 能获得直观的野外工程地质资料。2) 地球物理勘探:适用于对岩体中复杂的岩溶洞穴进行探测, 除了电阻率 (电剖面和电测深) 法、高密度电法、无线电波透射法、地面地震反射波法、声波透射法、微重力法、射气测量等以外, 20世纪80年代以后发展起来的探地雷达GPR (地质雷达) 、层析成像 (CT) 技术等在岩溶工程地质勘察中得到了广泛的应用, 尤其是在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形态和充填情况时, 发挥了很大的作用。3) 遥感技术:地球资源卫星遥感 (MSS, TM, SPOT) 、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后, 具有调查面积大, 重复性好等特点, 对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果, 被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作。该技术一般用于大型工程选址, 而一般的工业与民用建筑用得不多。4) 工程地质原位测试技术:主要采用原位标准贯入试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力。5) 示踪试验:用示踪剂 (荧光染料等) 进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究, 以查明岩溶的发育程度和溶洞相互联通、分布情况。该方法简单, 较方便可靠, 但对于无地下水的溶洞则无法应用。6) 模型试验:采用一定尺寸规模的试验装置, 模拟砂、土层在各种条件下 (如不同水动力条件) 的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程, 一般用于岩溶塌陷的研究。7) 插钎:用一定长度钢钎 (筋) 按一定的间距插入上覆土层, 用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。该方法具有施工简单, 经济实用的特点。
3 岩溶区的地基处理方法
1) 清除换填。当溶洞、土洞埋藏较浅时, 先挖除洞中松散充填物, 然后回填夯实素填土、毛石或毛石混凝土等。2) 凿平打毛。对石芽或岩斜面, 须凿平或凿成台阶状, 防止基础“穿刺”或滑移。3) 垫褥法。对岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶凸出物, 可能引起地基沉降不均匀, 将凸出物凿去后做30 cm～50 cm砂土垫褥处理。4) 顶柱法。当洞顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大, 顶板强度不足以承担上部荷载时, 为保持地下水通畅, 条件许可时可采用附加支撑来减小洞跨。5) 跨越法。对洞壁完整、顶板破碎、高度较大的溶洞, 宜采用钢筋混凝土梁 (或板) 跨越处理。6) 桩基法。对规模较大的溶洞 (沟) , 而建筑荷重大, 可用人工或机械成孔灌注桩处理。对独立柱基下局部软弱层, 可用钻孔中下钢管嵌入岩石, 钢管内灌入混凝土处理。7) 灌浆加固法。对于中、深层土洞或者溶洞, 当挖弃换填困难时, 采用钻孔注浆, 将之填实。8) 挤密法。将砂桩、混凝土桩、钢管或木桩 (经防腐处理) 挤入土洞或软弱土中, 桩端嵌入密实土层, 以挤密软弱土, 形成复合地基, 提高地基强度。9) 填石强夯法。本法是处理浅层大面积土洞群、塌陷群的有效措施。对于土洞发育区进行工程建设时, 采用此法处理土洞, 既可提高地基承载力, 又能使非稳定土洞破坏夯实。10) 变断面基础。对规模小、埋藏深之土洞 (或软弱土) 及下卧层起伏较大的地基, 可采取增减基宽, 加强上部结构刚度 (如设置圈梁) 和变埋深基础, 以调整基础不均匀沉降。11) 绕避法。当拟建建筑规模小, 而处理土洞与塌陷不经济时, 宜避开其发育区为佳。
4结语
在规划工程建筑场地时, 应在满足工程需要的前提下, 尽量避开岩溶发育区, 无法避开时, 要综合考虑工程荷载、工程重要性、施工工艺等方面, 把地基、基础、上部结构作为一个整体来考虑, 本着安全、经济、合理的原则, 选择合适的处理方法。大量的工程实践表明, 只要综合全面考虑各方面的影响因素, 合理选择基础类型, 对地基中的不良地质情况进行合理的处理, 复杂岩溶地区的建筑安全是可以得到保证的。
参考文献
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岩溶地区桩基施工技术探讨 篇6
鉴于岩溶地区地质条件的复杂性和施工中的桩基不可察觉的因素过多, 在前期勘测中要准确掌握溶洞等地质情况, 根据不同的溶洞发育情况, 选择不同的钻机和施工方案, 对可能发生的问题进行合理预测和有效控制可以将损失降到最小, 安排富有经验、熟练的操作人员以及进行严密的施工组织与管理也是施工成败的关键。
1 岩溶地区地质情况分析
溶洞、荣操、漏斗、暗河、裂隙以及钟乳石等等都是岩溶的主要形态, 是通过化学和物理的作用产生的结果。同时具有可溶性岩层、流量足够的水、具溶蚀的能力以及地下水流动和下身的途径称之为岩溶发育的基本条件。一般来说, 就现在发展速度较快的是硫酸盐岩层和卤素类岩层, 而发展速度较慢的是碳酸盐类岩层。质量好且岩层厚实的岩层的岩溶发育的强烈, 其形态发育齐全良好, 规模很大;但是含有泥质物质的还有其他杂志的岩溶发育较慢。颗粒结晶较大的岩石, 其岩溶较为发育齐全, 而颗粒结晶小的一般岩溶发育非常的弱。以为我们所知道的岩溶是发育缓慢的, 所以说在建筑使用年限内我们可以认为是不变的。
2 岩溶地区桩基选型分析
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔, 旋转钻机成孔, 冲击钻进成孔, 冲抓钻进成孔。人工挖孔, 无需钻孔设备, 造价低, 灵活方便, 但局限性大, 只适合于无水或地下水量不大, 孔深较浅, 岩溶发育强度较弱的情况下采用;旋转钻机成孔适用于粘性土、砂类土、含少量砂砾石的土 (砂砾石含量少于20%, 粒径小于钻杆直径的2/3) , 孔径为80cm～250cm, 孔深30m～100m;冲击钻成孔适用于粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石, 孔径80cm～200cm, 孔深小于50m;冲抓钻适用于淤泥、腐殖土、密实粘性土、砂类土、砂砾石, 孔径100cm～200cm, 孔深适宜20m以下。
而在岩溶地区进行施工和方案的选型是存在着很大的困难的, 而我们必须要了解现场的地址和水文条件, 进而全方面的解析对工程施工中带来的各种复杂的地质的影响, 可以合理的选择其施工的措施和基础的形式, 从各方面基础形式来看, 比较安全的是端承桩;在降水的成功下比较快速且经济的是人工挖孔桩。
若降水不成功, 则钻 (冲) 孔桩施工是比较合理可行的选择。以下分别对岩溶地区主要桩基选型进行简要分析。
2.1 人工挖孔桩
人工挖孔桩是采用人工直接挖孔成孔的一种施工方法, 人工挖孔桩具有易于进行持力层鉴别和孔底沉渣控制, 桩底易做扩大头以增加单桩承载力, 施工现场无噪声干扰, 孔径不受施工机具的限制可随需要控制, 成孔质量可直接观测, 混凝土灌注质量容易保证, 施工工期短, 造价低等优点。
人工挖孔桩在岩溶地区施工需采取以下措施: (1) 进行详细的地质和水文勘察, 充分了解施工范围内岩溶分布情况及地下水的分布情况如流向、流量、水位等。 (2) 采取有效的降水措施。降水成功与否是岩溶地区能否采用人工挖孔桩的先决条件, 因为在地下水丰富的岩溶地区, 降水非常困难, 不宜采用人工挖孔桩。 (3) 地质勘查报告显示地层中有明显流砂、涌水、有机腐殖质时也不得采用人工挖孔桩, 以免造成重大损失。
2.2 冲孔灌注桩
该桩型适用于地下岩溶发育, 存在多层溶洞但洞穴较小、上部洞穴顶板较薄的地质情况, 它可冲穿上层溶洞顶板而到达下层溶洞顶板。施工人员可凭经验从冲击声中判断顶板厚度, 以及是否已到达持力层。为稳妥起见, 施工时可在桩位处进行超前钻, 查清洞穴情况后再将冲击钻冲至设计要求的岩层深处。但当地下存在较大溶洞时, 则不宜采用该桩型, 以免浇灌混凝土时难以控制混凝土的流失。由于冲孔是靠钻头的自由落体运动形成的冲力成孔, 故它还适用于开口裂隙较多的地质情况, 且桩孔垂直度较好。
2.3 钻孔灌注桩
该桩型成孔直径大, 施工方便, 适用于单桩荷载大、地下有孤石或夹层分布、岩溶表面起伏大等情况, 用这种桩能钻穿孤石和夹层, 将桩端可靠地支承在持力层上, 桩端的嵌岩情况也好。但钻孔桩不宜用在溶岩裂隙多、溶沟多的基岩中, 因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜造成钻孔偏斜等质量事故。
2.4 预应力管桩
预制预应力管桩基础属于打入桩, 其特点是桩身混凝土强度较高, 因而可得到较高的承载力并进入较厚的土层。预应力管桩通常采用工厂化生产, 其质量易于控制。与其它打入桩一样, 管桩基础在土层较厚、持力层为强风化层的条件下最为适用, 当基岩埋深较浅、有孤石等情况时不宜采用管桩或需增加其它措施, 否则易导致桩身倾斜、桩体折断、桩端或桩头破损等问题。在岩溶地区应用管桩基础, 应加强勘察, 根据具体地质情况结合管桩的特点合理选择构造形式, 并注意分析可能的不利因素。
3 岩溶地区桩基施工常见质量事故及处理措施
3.1 卡钻
卡钻事故发生的主要原因是碎石层中或溶洞填充物中碎石下落;钻头击穿溶洞顶板过猛;出现探头石、梅花孔、溶洞、溶槽等;钻头突然进入溶洞, 造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。
处理措施:为防止碎石下落造成卡钻, 在穿越碎石层、溶洞时, 向孔内抛填粘土, 同时调高泥浆比重;当钻进至较大溶洞顶部时, 改用小冲程冲砸;准备钢轨焊制的小钻头, 在出现卡钻时, 用小钻头冲击, 砸碎卡钻物体。
3.2 埋钻
主要由孔壁塌陷造成的, 且不方便处理事故的最常见的钻孔时埋钻。而在岩溶地层钻孔时, 容易造成溶洞顶板很薄, 如果在卖身交钱的时候冲程过大的话, 就可能数显溶洞的坍塌、地表下陷等, 施工不慎就会发生掩埋钻头的事故。
处理措施:在岩溶钻孔时采用小冲程的钻进, 这样就可以防止其溶洞顶板的坍塌, 并准备好拖拉设备, 系好滑车钢丝绳, 做好钻机撤离准备。
3.3 漏浆
漏浆是指孔内泥浆突然大量漏失的现象, 漏浆现象在具有连通性溶蚀裂隙、溶洞或溶洞群发育地段极易发生, 漏浆产生的主要原因是钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大溶洞, 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水压力, 引起孔壁坍塌, 造成泥浆严重流失;灌注混凝土过程中, 受浇注混凝土侧压力作用, 溶洞充填物被混凝土最大限度地置换, 大量混凝土会沿溶蚀裂隙或溶洞通道渗漏, 产生混凝土液面回落, 形成桩长不够。
处理措施:在孔口附近备足优质粘土、片石, 遇到漏浆时应立即提出钻头, 向孔内补浆, 保持孔内浆面高度, 抛填措施无效时, 可向孔内填碎石灌浆然后钻孔, 先将钢管伸进孔内, 钢管上置碎石料斗, 向洞内灌入碎石, 边投料边振动钢管以防止堵塞, 注浆时注浆管必须插入填充物底部, 边注浆边缓慢提升, 为防止浆液流失太远, 可采用间歇注浆方式, 注浆10天后可进行钻孔。
3.4 塌孔
钻进过程中到达溶洞或裂隙发育的位置, 泥浆向溶洞或裂隙处渗漏, 破坏了上部覆盖层的护壁压力, 导致塌孔;当地下存在大土洞和大溶洞以及淤泥、流砂、涌水层时均易造成塌孔, 严重时会造成钻机倾覆, 危及人身安全。
处理措施:采用间断式循环排渣, 一方面保证孔底有一定厚度的沉渣, 遇小裂隙或小溶洞可随时封堵, 另一方面可保证泥浆浓度, 防止塌孔;若溶洞发育明显, 并有明显裂隙, 施工时漏浆严重, 采用全护筒跟进至岩层顶面, 防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔;发生塌孔时应及时补充泥浆, 保持孔内水头高度, 同时加粘土、片石混合料, 采用小冲程冲孔固壁, 防止塌孔扩大;若塌孔扩大, 导致地表塌陷时, 其处理方法是:小面积塌陷护筒无位移时, 应及时回填粘土并用袋装粘土加固护筒后再重钻;若护筒口有较大横向位移并且无法纠偏时, 拔出钢护筒, 回填塌孔, 重新压入护筒再钻。
3.5 钻孔偏斜
因岩溶地区基岩面起伏变化较大、溶沟、溶槽、溶洞、裂隙等岩溶形态较为明显, 岩土并存现象较为普遍, 钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜, 或在倾斜的岩面上钻孔、岩质软硬不均时容易造成斜孔和偏孔。若桩位偏移量过大, 一方面基桩功能上将不能满足承受设计荷载要求;另一方面易在孔壁上产生台阶, 最终影响钢筋笼的安放。纠偏是岩溶地区机械成孔灌注桩施工最为频繁的工作, 贯穿于整个成孔过程, 其方法是否得当关系到基桩施工的质量和进度。
处理措施:在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况, 校正钢绳与桩孔中心的偏差;如遇到探头石引起, 可用小型钻机对探头石打眼爆破, 或将钻架略移向探头石一侧, 用冲击锤高锤猛击, 斩断探头石;当发生孔斜时, 应立即进行修孔, 对于高度小于lm的斜孔段, 用小冲程修孔, 在倾斜的岩面上冲击出一个台阶, 再采用较大冲程冲击。对于斜孔段高度在1m以上时, 应采取向孔内反复回填片石, 反复修孔的措施。
3.6 断桩
由于溶洞之间是相互两桶的, 在灌注时会很难测出混凝土的数量, 故水下的混凝土流失得很严重时就会造成其断桩, 因此这些都是产生熔岩地区桩基断桩的主要成因。
处理措施:事先做好应急准备, 灌注前通知混凝土供应商保证混凝土供应, 灌注现场始终保持两辆以上混凝土罐车待灌, 混凝土漏失后, 立即将导管随浆面下插, 并连续进行混凝土灌注, 若出现大方量超灌, 且混凝土面不上升, 可在灌注一定方量后暂停片刻, 再进行灌注。
4 结语
浅析岩溶地区铁路桥梁基础处理 篇7
一、岩溶地区桥梁基础施工的几个方法
(一) 尽量避开溶洞
如何在岩溶地区进行桥梁建设, 最好的方法就是对桥梁的跨径进行相关调整, 根据溶洞的大小, 对桥梁的跨径进行程度不一的调整。从而达到让桥梁的基础施工简便容易的目的。在设计单位勘察阶段一定要做好对地质环境的勘探工作, 这样才能保证桥梁的跨度避开溶洞。如果在施工地质环境的勘探过程中, 我们发现岩洞已经停止发育或者岩面的上方存在相当厚度的覆盖层, 可以采用在覆盖层采用摩擦桩施工来避免桩基通过溶洞时所带来的一系列问题。对于桥位处较低洼的地区可以采用填平处理的方式来避免因为地表水的下渗而形成地陷等一系列状况。在贵阳渝黔引入贵阳枢纽的一座桥梁基础位于溶洞上方, 因为溶洞上方的基岩存在35m左右的覆盖层, 设计采用的的就是32m T梁设计, 基础部采用摩擦桩, 为了使桩基不穿透溶洞, 基础采用六根摩擦桩, 在承载力不变的情况下缩短了桩长, 这在一定程度上使得基桩无法进入溶洞, 减少了桥梁基础建设的压力。
(二) 针对溶洞的填充状况, 采用片石、牯土、水泥回填法
若溶洞的填充程度较高时, 我们往往采用的是不需要对溶洞内部的填充物做处理, 可以直接进行钻进, 如果经过勘探, 发现溶洞内部的填充物是流塑粘土等物质时, 可以使用填充黏土、片石等方法进行相关填充。如果桥梁的基础施工环境的侧壁出现溶洞, 钻头在进行钻洞的过程时会出现偏差, 可以采用抛填片石法来进行相关的技术处理。如果出现抛填片石无效的现状, 为达到桩基垂直度的相关标准要求, 要对桩底质地较软的部分用水泥浆加上水玻璃溶液等方法进行注浆, 从而达到提高桩基强度的要求。为了方便冲击钻钻孔, 我们在进行桩基施工过程中, 要保证土层间的强度差距不能过大。
若溶洞内部没有填充物或者半填充的状况, 要根据溶洞的大小, 采取相关措施。溶洞较小时, 我们可以在进行溶洞顶板的凿穿之前, 要保证护筒到达溶洞的顶端位置, 用小型钻凿凿穿溶洞。小钻凿在凿穿溶洞时, 可能会让溶洞内部的泥浆流失的很快, 这时, 我们就需要用加有速凝剂的水泥砂浆或者混凝土进行溶洞的封闭, 保证泥浆不被流失。对于连续性的溶洞群, 在小钻进行顶层溶洞的顶板凿穿的同时, 要进行泥浆的补充工程, 若出现泥浆面下降较快的状况, 我们也可以采用上述的对泥浆浓度进行相关加大的措施, 保证后续工作的顺利进行。
在冲孔桩施工之前, 对相关溶洞进行一系列的技术处理, 是为了让溶洞内部的固体在达到一定的硬度后再进行施工。溶洞内部的浆液在土体内的渗透和扩散是朝着主力较小的方向进行的, 而在浆液固化以后, 较小的主力应力面会得到一定程度的加固, 而之前的次小主力应力面会变成小主力应力面, 通过这样对小主力应力面的不断加固, 让浆液能够在很大程度上渗透或者充满土体的空隙, 在桩体的周围也会形成防水系统, 让流沙或者泥浆不流失。在土体的承载力和抗剪力方面起到了相关作用, 防止溶洞出现坍塌的现象。
(三) 采用钢护筒跟进法进行施工
在对相关的施工工程进行钢护筒跟进措施之前, 要对施工场地进行平整、定位等相关措施, 将外钢护筒埋设在施工工地下, 冲孔要在溶洞的顶端位置, 还要对溶洞的顶部进行相关的技术处理, 然后放置内钢进入钢护筒, 最后形成到桩底高的终孔。
二、岩溶地区桥梁基础的桩基设计实际工程
贵州是岩溶发育最为普遍的地区, 在贵阳至龙里的铁路施工的下郭关大桥, 该座大桥的下部桥梁用的是桩基础, 桥墩施工采用的空心墩, 但是这一地区的溶洞非常发育, 其相对高程为-10米到50米之间, 没有填充物, 水量充足, 并且这一地段还存在10多处的塌陷。针对这一地段的特殊地质结构, 要想在该地区进行桥梁的基础施工, 必须要综合考虑该地段的特点, 并采取相适应的施工方法。在经过对该地区桥梁基础施工的地质环境经过勘查后, 我们发现地下存在溶洞, 地面为0.5m的标高, 其中存在的第三层溶洞位于地面之下的40.7m, 47.5m, 溶洞的相关高度为3.7m, 12.4m。并且经过三角形超前钻的地质资料分析, 我们得出该段溶洞存在连接的可能。该桥梁施工, 我们采用的是钢护筒与回填片石相结合的施工方法。通过前期的地质勘探, 我们得出以下结论, 如果钢护筒在施工过程中能够穿透土层部分, 就能够保证桩基冲孔整个过程的安全性, 同时桩基施工时, 我们采用钢护筒来进行保护, 防止溶洞发生坍塌。钢护筒的相关规格是内径是1800mm, 总长度为18m。若击穿溶洞过程中发现溶洞内部的你将存在下降较快的现象时, 我们需要马上进行片石的回填, 并同时对溶洞进行冲砸。在冲砸的过程中, 若出现漏浆现象, 则需要继续进行回填, 直到终孔, 施工完成后, 成桩长为50m, 回填的片石和粘土共计600m3, 这样就证明, 采用片石回填法和钢护筒跟进的施工方法能够对岩溶地区的桥梁基础施工起到很好的作用。经检测为I类桩, 由此可见, 该大桥基础采用的施工方法是科学的。
三、岩溶地区的桥梁基础形式的选择和明挖的基础
岩溶地区本身施工的复杂性和特殊性让桥梁的基础形式选择也需要相对谨慎些, 如何让桥梁的基础形式选择既安全合理, 施工过程也方便简单, 这需要我们综合施工设计图纸, 对岩溶地区岩溶的发育状况和溶洞内部填充物以及溶洞深度来统一进行考虑, 切不可一刀切, 除了选用桩基础外, 对岩溶发育较轻微, 地质处理较容易的地段进行桥梁施工基础也可采用明挖扩大基础, 这样即经济有安全还可大大缩短工期。
结语
复杂的地质环境会让施工工程变得很复杂, 在岩溶地区进行桥梁的基础施工, 我们要在综合各种影响因素后才能进行施工, 而施工过程中会出现种种我们预料不到的状况, 若不能让施工环节避开溶洞, 我们就要根据溶洞的相关条件来分析, 采取适合的方法进行施工, 在施工过程中为了避免出现一系列的技术问题, 相关负责人要根据设计图纸来合理安排施工步骤, 设计配合人员还要做到对桩基长度的跟踪式调整, 只有在桥梁的基础施工过程中保证了整个工程的质量, 才能避免后期的施工过程出现更多的问题, 从而保证整个桥梁的施工都平稳有序的进行。由于我国地形的复杂性, 导致很多地区的桥梁基础必须要在岩溶的地质环境下进行, 因此, 针对岩溶地区的桥梁基础施工技术的探讨还需要更多的人一起努力, 争取让这项施工技术更加成熟, 保证我国桥梁建设的安全, 促进我国铁路桥梁建设事业的发展。
摘要：为了确保铁路桥梁在岩溶地区的施工安全, 需要结合所处地区的施工环境, 在针对桥梁建设环境的基础地质进行勘探后, 并由设计人员和施工经验丰富的桥梁施工专业人员进行一起商讨, 最后针对桥梁基础的选用形式, 基础的施工方法, 以及溶洞中所需要的承台厚度等问题, 做出相关解答。本文就是结合实际案例, 客观分析了岩溶地区桥梁基础处理方面存在的相关问题, 提出了解决方法。
关键词：岩溶地区,桥梁,基础处理
参考文献
[1]周翔.岩溶地基铁路桥梁基础设计[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (08) .