桩基溶洞（精选10篇）
桩基溶洞 篇1
1 概述
溶洞主要隐藏在地层中, 一般接近水平方向发育的不规则状态, 这给桩基施工带来许多困难。因此要针对桩基施工溶洞处理措施进行深入研究和探讨。
2 桩基施工溶洞处理的步骤
2.1 了解地质情况和桩基类型
桩基施工中的溶洞处理是详细了解工程所在地的地质情况, 并确认该工程设计的桩基类型, 根据桩基桩位地质、桩基类型、水文资料, 掌握溶洞出现的位置, 并大致推断其范围、充填情况和性质, 制定合适的施工方案和施工技术保障措施。这项工作需要专业人员进行勘测和把关, 需要将每个孔位的地质柱状图发给专业技术人员, 确保溶洞的位置、大小、充填情况的真实性, 并让设计人员和管理人员根据具体的地质情况采取相应的施工方案。
2.2 选择溶洞处理方案
在选择溶洞处理方案时, 需要参考已经完工的相关工程的建设效果和经济分析, 综合评价每一个方案的质量安全、施工难度、施工进度和施工成本等多项因素, 在各个方案中选择一个最有的施工方案。对于有些溶洞分布广泛而复杂的地区, 施工难度会加大, 而溶洞处理方案的选择范围也比较窄, 这是因为复杂的地区对溶洞处理的要求更高, 必须进行有效的分析后选择最有安全保障的处理方案。
2.3 制定质量检测标准
质量标准的制定主要包括对溶洞处理效果的综合评价, 一是要保证护壁的牢固可靠, 而是要防治孔壁的渗水和塌孔。在进行质量标准的制定时, 最需要考虑的溶洞处理后可能出现的漏洞和处理的薄弱点, 因为薄弱环节是溶洞处理后最可能造成质量问题的地方, 所以相关的质量管理部门需要参考溶洞测定技术人员的测量结果和建议。
2.4 确定环境保护措施
环境保护措施主要包括水土、植被的保护措施、水环境的保护措施和大气环境的保护措施, 同时还要注意施工过程中生产生活垃圾的管理, 在施工完成后也要对施工垃圾进行正确合理的处理。
3 溶洞处理的原则
桩基施工中溶洞处理的原则主要包括下列五个方面:
(1) 要确保每根桩的详细勘测, 为选择相应施工方案提供依据;
(2) 对处理溶洞的填充物进行土工试验, 检测容重、孔隙率、含水量等物理参数;
(3) 对每根桩都要设计出相应的溶洞处理方案和成孔方法;
(4) 对每种处理方案, 都要进行仔细的计算, 完善施工方案, 指导施工;
(5) 遇到大溶洞时, 必须请监理工程师和设计单位核查, 并报监理批准后实施。
4 桩基施工溶洞处理的主要措施
4.1 灌注水泥混合物的处理措施
桩基施工溶洞处理的一种常见措施是灌注水泥混合物, 将溶洞地区的承载能力进行有效加强, 在采用这种处理方法是要注意如果钻孔穿越溶洞、漏浆太快而无法达到加固目的时, 需要采用集中抛填的措施, 集中抛填是指将黏土、片石和袋装水泥或混凝土集中填入, 该方法的前提条件是填入时间短而集中。对于溶洞的高度在2—5m, 且洞内为无填充物的溶洞, 冲孔至溶洞顶板岩层时, 泥浆突然下降, 补给泥浆不能回升, 则采取先填充碎石、砂混合物和袋装水泥, 使溶洞空洞形成一个自然圆锥体。
4.2 钢护筒跟进的处理措施
桩基施工溶洞处理的另一常见措施是钢护筒的跟进, 其中钢护筒一般直接在工厂订做, 护筒壁厚12～15mm, 护筒直径根据桩径、溶洞层数选取。多层护筒跟进时, 冲锤直径要根据护筒直径进行调整。由于钢护筒长度较长, 护筒的制作、加工及拼接的精度、准确性要求较高, 尤其是施工现场的拼接质量控制。为此在护筒拼接前必须逐段对各护筒进行筒径、长度的检查, 做好标识, 并设置导向钢板, 以保证其顺直度, 逐段拼接, 施放护筒, 直至其不能自行下落, 然后采用振动锤施打至预定深度。
4.3 注入水泥砂浆的处理措施
桩基施工溶洞处理的注入水泥砂浆措施使用在较复杂的岩溶地区, 一般溶洞层数较多, 且保证溶洞位置勘察准确, 土层中有较厚的淤泥层、砂层、圆砾土层, 注浆利用水泥形成的浆液, 首先是填充岩溶裂隙, 其次是回填溶洞空腔。钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探, 溶洞内充填物呈松散或软塑状态, 可直接注入水泥浆, 空隙较大的部位可注入水泥砂浆。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律, 计算填砂量。为防止洞内高压阻止灌砂, 利用其他孔作为减压孔, 压力稳定时即可停止。
4.4 片石黏土筑壁的处理措施
桩基施工溶洞处理的片石黏土筑壁处理措施, 具体来说是指钻至距离溶洞顶部1m左右时, 准备足够的片石和黏土, 当穿过溶洞顶板后提出钻头, 向孔内投入黏土、片石, 片石、黏土采取分层按比例抛填入孔, 将黏土和片石挤入孔壁, 实现人工造壁。冲击过程中要注意孔内水位变化情况, 如果孔内泥浆下降较快, 应及时向孔内补充泥浆, 测量并控制冲孔深度至溶洞顶距离小于50cm时提出冲锤, 向孔内继续抛填片石、黏土, 然后再进行冲孔, 如此往复直至穿过溶洞后逐渐加大冲程至正常冲孔速度。
结语
综上所述, 在桩基施工中如果遇到溶洞地区, 必须进行合理有效的处理措施以保证工程的正常施工。在岩溶地区实施工程建设, 必须充分认识地形的错综复杂和可能引起的多种多样的病害类型。不同地区的溶洞构造和桩基类型的选择不同, 必须根据具体问题具体分析, 对不同的工程建设采取适当的溶洞处理方案, 也就是说整治方案必须因地制宜, 既要立足于对病害的观察和正确判断, 又要根据工程具体情况决定, 才能保证工程技术可行, 质量保证和经济合理。随着科学技术的不断发展, 施工新材料、施工新技术、施工新设备、施工新理念都在不断出现并应用在实际建设中, 同样作为桩基施工中的溶洞处理也受到了工程界的广泛关注, 并出现了新的处理措施, 为了更加地适应不断复杂的施工地形, 还需要不断探索新的溶洞处理措施。
参考文献
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桩基溶洞 篇2
溶洞、斜岩处理专项施工方案
我合同段地处江西省中部偏西，桥址位于丘陵缓坡地带，地貌单元为剥蚀堆积地貌，地势较开阔，隶属于赣西中低山与丘陵区，地貌基本形态有低山、高低丘陵、平原微丘，南北高，中间低平，植被及地表水系发育，地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。路线范围内溶岩发育，暗河、溶洞、溶沟、溶槽等密集分布，地表水、地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀作用。
一、工程概况
我部地处溶洞地带，根据该桥地质勘察报告资料显示，桥梁区地层上部主要由第四系土层、残积层组成，下伏基岩为二叠系下统茅口组中风化灰岩构成，其地质情况由上至下依次分别为素填土、粉质粘土、砾质粘性土、中分化灰岩，隐伏岩溶、溶蚀裂隙较发育，且有溶洞。该桥共166根桩，其中直径1.6m桩有44根，直径1.5m桩有106根，直径1.2m桩有16根;根据地质勘探提供的资料，其中有溶洞的有73根，溶洞分布贯彻全桥，以5~10m洞深为多，洞深小的为1~2m，大的达到29.2m，且有相当一部分为一个桩基有多层溶洞。该桥共分A、B、C线，其中A线为主线，上部结构为普通钢筋砼连续梁和预应力连续梁两种形式，共13联，普通钢筋砼连续梁12联，预应力连续梁1联，桥长为1022.5m；B、C线各为东西方向引入的联络线，上部结构为整幅普通钢筋砼连续梁，桥长都为87.78m。桥面宽度变化较大，典型桥梁横断面主要有20米、10.5米、9米三种类型。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
二、施工准备
1、了解地质情况，测定桩位，平整场地
2、详细了解桩基桩位地质、水文资料，掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围、大小以及充填情况，并制定合适的施工方案和施工技术保障措施。
3、每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
4、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地，以便于堆放材料，桩区地表要建截、排水及防护设施，对桩顶坡土清刷减载。
5、材料准备：工地现场常备相当数量的片石、粘土、水泥和编织袋
6、机械准备：装载机50型一台，25T吊车一台，1m3挖掘机两台。
7、人员准备：当现场钻机接近溶洞顶部时，为加强协调现场施工，现场除了派遣机械操作人员值班外，还要派技术人员和主要管理人员现场值班，确保现场施工的协调一致。
8、泥浆池设置
为便于出碴，泥浆池尽量就近设置，四周临边防护措施到位。
9、备好各工序所需要的机具器材和供排水、照明设施，并设置位移的标志。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
三、溶洞桩基施工方案
3.1 方案概述
根据溶洞划分标准可按以下分类：
a、按溶洞的大小分有小溶洞（洞高<2.0m）和大溶洞（洞高≥2.0m）。
b、按洞内有无填充物分：有充填，已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑和流塑之分；半充填，有一半左右充填，另一半无填充；无充填物，为空洞。
c、按是否漏水分：全漏水，与其它溶洞相连；半漏水；不漏水。d、按溶洞垂向数量分：单个溶洞和多个溶洞。
根据地质勘察资料描述，本工程溶洞主要是全填充式，填充物为可塑-软塑状含砾粘土和软塑状含砾粘土两种形式，局部可能有半填充式和无填充式形式；溶洞大小分布不均，小的洞高为1~2米，大的洞高达到了29米，且相当一部分垂向具有多个溶洞；由于溶洞较多，相互之间串联可能性较大，漏浆具有普遍性；有时一个溶洞具备以上多种形式，本文主要阐述冲击钻成孔状态下的溶洞处理。
3.2 方案的选择
根据溶洞情况，可采用以下几种处理方法： a、预处理（注浆法、旋喷帷幕法）b、钢护筒跟进
c、投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）d、灌注混凝土 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
首先方案的选择应遵循保证安全、质量、工期、造价低原则，针对本工程溶洞分布主要在地面20m以下的深度，显然预处理（注浆法、旋喷帷幕法）和钢护筒跟进两种施工方法不适宜本工程。注浆虽然处理效果好，但在地面以下20m这个深度注浆，不仅施工难度大、工期长，而且造价大，不符合最优方案；钢护筒跟进冲孔在大于20m深时需进行多段钢护筒焊接跟进，如此操作复杂繁琐且需要大型振动机械设备，在钢护筒振动下沉过程中容易发生孔偏斜，且钢护筒取出时焊接处容易脱落，造成钢护筒难以取出，成孔也是造价大、工期长，不适合采纳；本工程因为溶洞多为全填充式，而投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）和灌注混凝土易于操作简单、方便，能起到有效护壁的作用，且一次不成功可反复进行，片石和粘土当地较丰富，取材方便、经济；采用该施工方法无论是对工期影响和增加工程造价范围均明显优于前两种方案。为确保方案最优化，工程各参建方专门组织技术人员讨论、研究方案最终确定一般常规使用投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）和灌注混凝土两种方案，对于个别施工难度特别大的再具体分析处理。
3.3 方案的施工方法
3.3.1 常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)当溶洞内有充填物，是可塑的砾质粘土，在冲孔过程中始终能有效护壁，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常无溶洞的地质情况施工。
3.3.2 片石、粘土、水泥或几种混合物筑壁法
a、溶洞内有填充物，是可塑的砾质粘土，溶洞高度不太大，在冲孔过程中始终能有效护壁，但存在漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用投放粘土回填冲击，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土充分挤入溶洞，堵住漏洞。
b、溶洞内有填充物，是软塑的砾质粘土，溶洞高度不太大，在冲孔过程中不能有效护壁、易塌孔，可采用片石或片石+粘土按一定比例投放回填冲击，形成有效护壁。
c、溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，而且存在漏水，可采用片石+粘土或片石+粘土+水泥按一定比例投放回填，形成有效护壁。不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁
d、当有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成漏浆。施工时要在孔边尽可能多备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,及时多回填片石和粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。
e、地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土和水泥一起固化起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
f、遇到溶洞高度大，一般在2m~10m时，或连体薄层深洞迅速跨塌，为防止出现掉锤、卡锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积垮塌掉锤现象，进入大溶洞时，应及时抛填大粒径片石、粘土和袋装水泥，回填、冲击应反复进行，沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
每次回填应高于溶洞顶2~3m，直至溶洞冲压挤密实且不塌孔为止。
3.3.3 灌注混凝土
溶洞在采用以上各种方法回填仍不能产生有效护壁时，采用C30混凝土按水下混凝土灌注进行填充，重新进行冲孔，保证有效护壁桩基顺利成孔。
3.4 施工中出现的问题及处理
3.4.1 坍 孔
如果有透水层,当冲击到溶洞后,由于突然漏浆造成水头高度急剧下降,透水层失稳,形成漏斗状坍孔。
预防坍孔的方法: ①采用冲击钻冲孔施工时,可将钢护筒坐落在亚粘土层上,再继续冲击成孔;②发现漏浆及时补水。坍孔的处理方法: a.当成孔深度不大时,可全孔回填粘土,暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层,方可重新钻孔;b.当成孔深度较大时,可将钢护筒一直坐落在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上,护筒周围回填粘土,挤实,再重新钻孔。
3.4.2 卡 钻 卡钻的原因和处理方法: ① 冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻,应经常对冲击钻进行补刃;② 孔不圆,形成梅花孔,最好用五刃和四刃钻头打圆孔,不用一 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
字钻;③十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。钻头在冲击填充的片石时,冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住,钻头不能上下,可用小冲击钻冲动,或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。
④钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。
⑤发生卡钻事故后，不宜强提钻头,免得拉坏机械,拉断钢丝绳,掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。
3.4.3 斜 孔
①由于石灰岩地区的基岩面高低起伏，壁面陡峭，桩锤入岩时，碰到陡峭的基岩倾斜壁面，发生方向偏斜，导致斜孔。
②由于溶洞面倾斜或出现探头石,致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。
解决办法是当发现钻孔倾斜应提出钻头，向孔内抛入3m左右厚片石，片石强度与基岩强度相当，抛入片石后以小冲程冲击钻进方法校正钻孔，如一次不能纠偏，应反复回填冲击，直至校正为止。如遇多次抛填片石小冲程钻进仍难纠偏时，需清孔后在孔斜段以水下混凝土灌注方式灌注高强度混凝土，待混凝土达到强度后再重新冲击钻 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
进。
3.4.4 埋钻
埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,钻头便被埋在孔中。
处理方法: ①人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m以内,地下水易于控制,没有大的承压力,人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石,边护筒跟进,一直挖到钻头位置,护筒也跟进到钻头位置。
②真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部,用大型空压机通过50～66mm钢管压入空气吸出沉渣，这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25mm的情况。
3.4.5 其它注意问题
① 遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象。
② 混凝土坍落度以18～20cm为宜；浇筑导管必须密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；混凝土灌注比理论计算偏大是孔中有浆浸入溶洞，在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加。3.5 工程目前出现的问题及处理的效果
① 目前溶洞出现的形式多表现为漏浆和孔壁坍塌同时发生，处理的方法有反复抛片石、粘土和水泥混合物，均成功成孔，这种方法是目前处理的较多也较成功的。例如A-28-0、A-33-0和A-38-1等 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
② 有的溶洞表现为多次抛投片石、粘土和水泥混合物不能成孔，最终灌注混凝土填充，目前出现的不是很多，例如A-8-1和A-38-0等。
③ 地质资料里没有溶洞，但在施工过程中出现了溶洞，这种情况出现的频率较多，还有地质资料里没有溶洞，在施工过程中也没出现溶洞，但在浇筑混凝土过程中或灌注成桩后，混凝土漏掉，造成需重新冲孔，例如B-0a-0浇筑完混凝土，孔内混凝土基本漏完，压力瞬间减小，造成孔坍塌，钢筋笼无法取出，重新成孔代价大；有些是少量漏，造成桩长不够，需接桩，也有可能造成缩孔或桩内夹泥的风险，这种情况可能是孔洞壁附近有溶洞，因为混凝土压力比泥浆大，当超过护壁的临界压力时，瞬间坍塌，造成混凝土漏到溶洞中去。
④ 本工程范围内根据地质资料反应，存在两处特别大的溶洞，分别为A-28b-1洞深为18.2m和A-46-0洞深为29.2m，目前还未施工。A-28b-1地质描述为填充物为可塑-软塑状含砾粘土，A-46-0地质描述为填充物为软塑状含砾粘土，可以预见的是，由于洞比较深在冲孔过程中有大范围垮塌的危险，施工方法有待论证。
四、质量检测标准
护壁必须牢固可靠，阻止孔壁周围渗水，防止塌孔。在冲孔过程中，必须要求作业队每班冲击时，重新与复桩对中心点，用探孔器检查其孔径和垂直度是否符合设计及规范要求，如不符合要求，必须立即修整达到要求后才允许冲击工作，桩位误差不得大于50mm，孔的倾斜率不得大于1％。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
五、安全保证措施
5.1 施工现场安全
（1）严格执行安全规定，施工严格执行安全防护措施、戴好安全帽、不准穿拖鞋的规定，上平台工作的人员必须佩戴安全带。
（2）施工过程中应严防铁件、钢丝绳等杂物坠落。
（3）认真执行氧气、乙炔的防爆安全规定，并进行严格管理。（4）电焊机的设备必须符合安全要求，防止潮湿漏电。（5）随时检查用电线路、工用具是否完好，确保生产安全。（6）严格执行电器安全操作规程，经常安排有关人员对整个施工现场的电器设备进行安全检查，值班人员值班时不得离开岗位，确保用电安全。
（7）现场施工用电要有电工专门管理，要有良好的接地装置，用电区要设置安全警示牌，同时电线走线要规范，不得随意接线。
（8）大型设备必须是有操作证的专人指挥。（9）施工过程中要确保夜间照明充足。
（10）钻孔过程中其余桩钢护筒必须设置围栏及安全网进行防护，围栏高度1.2m。
5.2 起重安全
（1）起重用工、索、具严格按相关规范要求取用安全系数，保证其使用安全。
（2）定期对工、索、具进行检查。
（3）在定位过程中应严格执行安全操作规程，指挥收揽时，信号必须统一，手势明显，哨音清晰。
（4）吊物时，吊臂与被起吊物下严禁站人，对违反操作规定和不安全的作业及时加以纠正或制止。
六、质量保证措施
6.1 施工组织管理方面的措施
（1）邀请设计、监理、勘探等单位专家参加技术研讨会，制订切实可行的施工方案。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
（2）对施工人员进行技术培训，制定相应的规章制度，使施工人员有章可循，强化组织指挥，建立必要的奖惩制度。
（3）组织技术革新、质量管理和科技攻关组。
6.2 施工技术措施
溶洞地质同一般地质相比较，其特点表现在它的非均质性和非密实性，反映在钻孔施工中的形式为：A．空隙漏浆造成塌孔；B．难以形成符合设计桩径的标准圆孔；C．水下砼灌注流失无法估量，容易造成断桩。
（1）漏浆、坍孔的技术对策
① 要求冲钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷是否正常。
② 进行散抛填。将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。
（2）偏孔的技术对策
①溶沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入坚硬片石、碎石和块状黄土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入相同配备的混合物以大冲程冲击，反复进行，直到不偏孔为止。
②溶洞侧壁侵入孔径。以加入大块片石为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。
（3）卡钻的技术对策 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
①司钻人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及时提起钻头进行抛填处理。
②在距溶洞顶板以上30-50cm处改变钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥。
③改变钻头形式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形连接起来，使之减慢钻进速度，一次成孔并圆顺。
（4）掉钻的技术对策
①钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位引起应力集中而断裂。
②在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换。
（5）桩底嵌入岩层深度的保证措施
①钻头应用优质45号铸钢制造，几何形状要能避免铸造时产生热拉应力和使用时应力集中现象，现场补焊以履带板、钢轨头做补焊材料，用铸钢焊条堆焊，施焊部位先预热，由技术娴熟的电焊工施焊，确保补焊质量。
②钻孔各阶段应采用不同的泥浆比重及粘度。
七、环境保护措施
1、生产垃圾处理堆放在指定地点，集中统一处理。
2、生活垃圾不得向居民区排放，需要集中收集，运送指定地方集中处理。
3、施工机械的废油要存放在废油桶内，集中处理，严禁随意排放。
4、生产用油料必须严格保管，防止泄漏，污染环境。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
5、弃土不得随意堆放，须运至指定弃土场。
6、靠近生活水源的施工，用沟壕同生活水源隔开，避免污染生活源。
7、施工产生的废浆要用专用汽车拉运至监理工程师指定的地点倾倒，并设渗坑进行处理，不得排放到河流、水沟、灌溉系统里，以免造成河流和水源污染。
8、运输水泥、砂、石、土等如有漏失，及时清扫干净，保持道路整洁。
9、配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行洒水湿润，减少扬尘。
10、砼、稳定土拌和站应有防尘措施。操作人员要配备必要的劳保防护用品。
八、文明施工措施
1、规范施工区域场容场貌，材料机具摆放整齐，现场不随意乱丢烟头等生活垃圾；
2、现场主要施工人员佩戴好上岗证，持证上岗，穿戴整洁，不穿拖鞋进入施工区域，展现良好的精神风貌；
3、现场施工标志牌、安全标志标牌、操作规程、温馨小提示、文明施工标语悬挂在醒目位置，与场地布置统一协调，展示良好的企业文化；
4、加强精神文明建设，开展劳动竞赛、工地文体活动等，丰富广大职工业余文化生活，构建和谐项目；
5、尊重当地民风民俗，加强与当地政府联系，搞好路地共建。
桩基溶洞 篇3
关键词：桩基；施工；溶洞；问题
在某些地区进行桥梁基础施工时可能会遇到溶洞问题。而对于桥梁基础施工来说，桩基施工是一个隐蔽工程，因此溶洞的出现给桥梁桩基的施工会带来困难。如果对溶洞问题处理不当，在施工中可能会出现掉锤、卡锤、漏浆和塌孔等严重的工程事故。本文将结合某市一市政桥梁桩基工程所遇到的特殊熔岩地质问题，根据岩溶地质的发育形态，详细介绍桥梁桩基施工的具体过程，并分析在施工中应该注意的问题。
1.桥梁桩基施工中的溶洞
溶洞是位于地下的十分隐蔽的事物，很难被施工人员发现。在进行桥梁桩基施工前，虽然会对桥梁桩基施工地进行地质勘察，开展逐桩钻孔工作，以进一步了解桥梁桩基施工中的溶洞，但这种方法仅仅只能判断是否存在溶洞，确定溶洞所存在的方位。而有关溶洞体积的大小，溶洞的形状是无法准确探知的。在这种状况下，桥梁桩基施工无法有效地避免溶洞所带来的危害，只能尽可能的减少危害。
在桥梁桩基施工过程中，若出现以下的现象，则能确定施工所在地存在着地下溶洞，需对其加以注意。（1）在桥梁桩基施工中，若发现钻孔内出现泥浆水面逐渐下降却最终稳定的现象，则表明施工处的地下有溶洞的存在，但此溶洞还未完全发育，体积比较小，具有间断性，其所带来的危害性不大，对桥梁桩基施工的影响可忽略不计，无需对其进行特殊处理。（2）若发现钻孔内的泥浆消失的速度极快，则可能产生两种状况，一种是溶洞口并未有异样，并未产生动荡，这说明覆盖于溶洞口上的土层比较坚实，能有效地支撑起地面重物，但仍然存在一定的危险性，因而为确保施工的安全性，必须将施工机械移走。另一种是溶洞口出现明显的塌崩状况，必须尽快移走施工设备和机械，以免造成严重的损伤。（3）若发现钻孔内的泥浆突然间没有了，溶洞口附近的施工地面开始出现塌陷状况，放置施工机械的地面也同样崩塌，则说明其施工所处地存在着位置比较浅的溶洞，溶洞的体积比较大，在溶洞的上方地质比较薄弱，难以支撑起地面上的施工机械，发生的时间也无法得以预知，具有较强的突发性。如果施工人员无法及时地采取措施来应对，可能会给施工人员的生命安全和施工设备造成损失。
2.桥梁桩基施工过程中存在的问题
2.1桥梁桩基施工过程中的漏浆问题
在桥梁桩基施工中，容易出现漏浆问题，一般在遇到这些情形的时候容易发生漏浆现象：当钻孔碰到含有填充的溶洞时，或是各溶洞之间无间隔紧密相联时，都可能出新漏浆的现象；当岩层形成裂缝时，会导致泥浆的流失和泄漏；当溶洞所含有的地下水流失时，同样也会造成泥浆的漏失，漏失的泥浆则会迅速的流入溶洞内。
2.2桥梁桩基施工过程中的塌孔问题
在桥梁桩基施工中，通常在遇到一些体积比较大的溶洞时会发生塌孔现象。若在施工过程中出现泥浆漏失问题时，要碰到体积较大的溶洞或是各溶洞间相互连接时，就会导致泥浆水面飞速下降，并且很难在短时间内将其恢复到原来的水面位置，以至于易发生塌孔状况。如果桩孔经过了溶洞，有水往外涌出时，则会出现压力不平均的状态，致使桩孔内部的泥浆发生孔壁坍塌现象。
2.3桥梁桩基施工过程中地面沉陷问题
当施工过程中，发生停水停电的现象时，则会导致泥浆快速流失，使得地面下方的厚砂石层出现塌孔问题，造成其周围地质层的坍塌。若溶洞所处的位置比较浅，体积又比较大的话，则会造成泥浆的突然消失，以至于发生孔壁坍塌，从而造成地面沉陷。
3.桥梁溶洞桩基施工中的技术措施应用
3.1桥梁桩基施工前的防护措施
在桥梁桩基施工之前，就需要对施工中存在的溶洞采取预防措施。其措施主要有：在桥梁桩基施工动工前，先对施工所在地的地质进行勘察，并全面收集相关的资料，采用桩钻的方式来确定施工地是否存在溶洞；要制定科学的安全政策，并貫彻落实，严抓违反施工安全政策的现象，将施工所用的设备放置于钢网上，以防造成不必要的损失；要在桥梁桩基施工前就明确需要穿过溶洞的桩基位置，利用钻探孔将泥浆注入，以判断溶洞体积的大小和其是否是独立存在的。若是泥浆注入的时间较长，判断出溶洞的规模比较大且不是独立存在的，则需要提早进行安全防范，以保障桥梁桩基施工的质量。
3.2桥梁溶洞桩基施工处理技术
在桥梁桩基施工中，钻进工艺是必不可少的桥梁溶洞桩基施工技术。其是利用CPF-1500型号的回转桩机钻进上部土层，当遇到岩洞时，则利用冲击钻机进行冲击成孔工作，充分利用吊机的辅助作用。在钻进上层粉土时，要做好预防措施，一边钻孔一边调制泥浆，以防出现孔壁坍塌的现象。在钻头即将接近岩溶洞时，为填补其裂缝，要向内扔入黏土和泥块，避免因裂缝而造成的漏浆问题。时刻关注泥浆水面，一旦其发现其下降，泥浆流失，则需要向桩孔内再次注入泥浆，防止塌孔现象的发生。
在桥梁桩基施工中，还经常用到多级钢护筒护壁这一桥梁溶洞桩基施工技术，用来处理出现塌孔现象的桩孔。其主要是先对岩层上部的黏土层进行探查，精确的计算出黏土层所处的深度和厚度，然后再重新填入桩孔，继续对其钻进，所使用的钻头通常是直径为940毫米的钻头，当其钻入黏土层的深度为一米时，便可停止钻进。在此之后，便要放入钢护筒，所釆用的大多是内径为900毫米，内壁厚度为8毫米的钢护筒，其每一节的高度大概在2米至3米之间。在放置钢护筒时，要在井口进行焊接，在钢护筒的接口处要采用满焊。钢护筒所安放的深度必须与钻孔保持一致，当钢护筒放置好了以后，则可继续进行钻进工作。在桥梁桩基施工中，压密注浆也是经常使用的桥梁溶洞桩基施工技术，其主要是针对一些体积较大的溶洞，以压密注浆的方法为主要施工方法，再加以钢护筒护壁的方法，以保障施工的质量。
此外，桥梁溶洞桩基处理中还常用到强夯加固处理技术，其控制要点有：①利用动能固结特性原理，将深度较浅的溶洞采用击穿、回填、夯实等的往复动作开展相关作业，逐渐使得灰岩及其上部分的土体构造力学性能得以发挥；同时，要迅速处理好下卧软土层结构的排水固结问题，以保障地基土整体强度参数，将控制其不规则沉降出现。②增强土层的均匀性、紧密性，以控制不规则、不均匀沉降发生并减少其沉降量。③待加固之后要设立隔水性能良好的隔水层，以有效阻挡地下水渗入灰浆之内，使之溶洞能控制再次发育。
3.3桥梁桩基施工过程中的塌孔问题
在桥梁桩基施工中，清空和灌注混凝土是重要的桥梁溶洞桩基施工技术之一。在钻进岩溶洞时，最好要深入岩溶洞底最少半米的深度，以求保证桩底扎入岩溶洞的质量。当钻进达到所需的深度时，便要及时停止钻孔，开始放下导管清理桩孔，要尽快完成此道工序，立即灌注混凝土。在灌注混凝土的施工中，要先判断桩孔是否穿过多个溶洞，当混凝土的灌注已经位于溶洞的标高处时，要利用导管对混凝土进行搅动，以使其紧密结实。在撤离导管之前，则要先由施工人员测量混凝土上升的高度，避免造成断桩的后果。
4.结语
在溶洞地区进行桥梁桩基设计和施工时，应该把给地区的地质情况和设计施工相结合。溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题，由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，在处理过程中应综合分析各种资料和数据，针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案，对随时出现的新情况做好充分的准备。
参考文献：
[1]高川川.探讨桥梁桩基的设计与施工[J].城市建设理论研究，2013（14）.
文家卯桥梁桩基溶洞施工方案 篇4
宜万铁路宜昌至万州段线路东起既有鸦宜铁路花艳站 (宜昌东) , 西止达万铁路万州站, 宜万铁路是我国在地形、地质条件极为复杂的艰险山区修建的又一条高标准干线铁路;工程特点概括为:地质条件差、工程风险大、控制项目多、科技含量高、建设标准新。
二、桩基概况
宜万铁路文家卯1#大桥5#墩设计6根桩基, 其中2#桩基设计直径200cm, 设计桩长46.5m, 属于嵌岩桩基础, 混凝土标号为C30。
三、地质情况
根据地质勘察资料, 该桩地层由上而下为粘土、全风化粉砂质页岩、全风化炭质页岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩。该桩有四层溶洞呈串珠型分布, 上面三个溶洞较小, 分别为0.8m、1.2m和1.2m, 最下一层溶洞高度为9.1m, 四层溶洞总高度为12.3m, 溶洞内均为软塑状粘土全充填。
四、施工方案的确定
针对该桩溶洞较大, 施工技术难度较大, 我公司从严把质量关, 确保工程进度, 确保施工安全考虑, 把该桩做列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据该桩溶洞情况, 溶洞内全为流塑状粘土全充填, 溶洞位置较深, 最后确定先采用冲击钻成孔, 投放抛填物的方法处理溶洞, 后考虑采用下放钢护筒的方案。
五、施工过程控制
该桩护筒顶标高为11.005m, 设计孔底标高-35.5m, 应钻深度46.505m.采用冲击钻成孔, 钻头直径2.10m (加大钻头直径, 使成孔直径不小于2.1m, 为下放钢护筒做准备, 钢护筒直径2.09m) , 钻头质量4000kg, 后换为7000kg原装钻头。本桩1月1日开钻, 1月16日穿过最后一层溶洞, 钻孔深度46.5m.上部松软地层厚度9.29m, 钻进速度较快。泥浆颜色灰黑色, 且有臭味。上面两个溶洞较小, 分别为0.8m和1.2m, 中间间隔只有10cm, 两溶洞已基本联为一体。钻头钻至最上一层溶洞溶顶以上0.6m时, 向孔内抛投片石高度0.5m, 以平衡钻头, 防止穿破溶洞时出现孔斜。冲程控制在0.8m, 平稳冲砸。经仔细观察钻头穿破溶洞后钢丝绳无摆动, 孔位无偏斜。钻进溶洞后, 无漏浆, 钻头进尺稍微加大。为保证固壁良好, 向孔内投放片石1.5m, 以0.6m的小冲程钻进, 钻进1m后, 再次投放片石1.5m, 其中夹杂投入粘土, 钻进时进尺较小, 遂加大冲程至1m, 钻进过程中无异常现象发生。溶洞内钻进时, 泥浆比重为1:6。
第二层溶洞与第三层溶洞之间为5.4m的微风化含炭质灰岩, 岩质较硬, 进尺慢, 钻头损坏严重。我部及时进行调整改装钻头 (质量4000kg) 换为7000kg的原装钻头。第三层溶洞穿破后, 未见漏浆现象, 由于该层溶洞较小高度只有1.2m, 钻头穿破溶顶后随即向孔内投放片石1.5m, 并用0.6m左右的小冲程反复冲砸以固壁。钻进过程中无异常。
第四层溶洞最大, 溶洞高度为9.1m, 溶洞位置在孔深31m至40.1m之间。钻头进入溶洞后进尺加大。泥浆有轻微漏浆现象, 随即提出钻头, 向孔内投入片石及粘土, 厚度1.5m, 然后以0.6m的冲程冲砸。进尺1m后泥浆由灰黑色渐变为黄褐色。根据地质勘察报告溶洞内全为黄褐色粘土充填, 实际地层与设计相符。由于该层溶洞大, 抛投的片石大部分取用大直径片石, 尺寸25~40cm.溶洞内没有发现大量漏浆现象, 粘土未装袋抛投, 只是夹杂于片石内投入。该溶洞处理时, 均采用每钻进1m投放片石及粘土1.5m重复钻进的方法。溶洞内泥浆比重始终控制在1:6以上。施工过程中由于钻头质量较大, 钻机主机出现一点故障, 中间间隔了一段时间。9.1m溶洞处理历时5天。
四层溶洞处理时, 泥浆比重均在1:6以上, 泥浆未加水稀释, 只保持循环, 浓度较大。
六、处理效果
该桩从开钻到穿过最后一层溶洞, 历时16天, 钻孔深度46.5m.其中溶洞处理共耗时7天, 溶洞总高度12.3m.溶洞处理抛投片石共计75m3, 粘土18m3.我部采用抛填片石及粘土的方法, 成孔质量良好。钻进过程中无塌孔、吸钻、埋钻及卡钻现象。钻头上下自如, 无孔斜、缩孔现象。
七、混凝土灌注
混凝土采用垂直导管法进行灌注, 采用商品混凝土并派实验人员前往混凝土厂家进行质量控制, 根据灌注情况随时调节混凝土性能, 较好的满足了施工需要。现场由专业工程师控制灌注进度并根据地质情况控制埋管深度, 保证成桩质量。当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度, 防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉, 造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m, 没发现混凝土面下降现象。但当灌注到溶洞位置时, 混凝土面上升缓慢, 尤其是孔深35m~33m位置时, 平均每上升1m需要混凝土8m3左右, 混凝土浪费严重。但翻浆正常, 下料顺利。灌注完毕后, 混凝土方量比设计多出60m3.
八、体会和心得
首先钻头钻至溶顶时, 为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔, 除采用抛填片石平衡钻头外, 也可采用质量较大的钻头处理。溶洞处理时, 速度稍微放慢一些或稍停一段时间, 可促使片石和粘土的固结利于固壁。充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的, 但为了避免发生缩孔, 可采用大块片石。溶洞内泥浆浓度要大, 比重不小于1:6.如孔内泥浆不是大量流失, 粘土可不装袋投入。因溶洞内为流塑状粘土, 即使孔内不漏浆, 为加大泥浆浓度, 增加固壁的牢固性, 也要按片石粘土3:1的比例加入。当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆, 要向孔内抛填片石及粘土进行固壁, 小冲程反复冲砸, 使抛填片石充分挤入孔壁, 粘土充分填塞片石空隙, 避免混凝土超灌量过大, 保证成桩质量。
摘要：文章阐述了文家卯桥梁桩基溶洞情况, 分别从地质, 施工方案的确定、施工过程的控制、处理效果、混凝土灌注等各方面论述解决桩基溶洞的问题。
关键词：桩基,施工方案,处理效果,体会心得
参考文献
[1]TB10415-2003.铁路桥涵工程施工质量验收标准[S]
[2]TB10014-98.铁路工程地质钻探规程[S]
[3]YBJ44-92.注浆技术规程[S]
桩基溶洞 篇5
关键词：桥梁桩基溶洞黄泥片石钢护筒跟进
1 工程概况
新建沪昆铁路客运专线贵州段CKGZTJ-5标段由我局和中铁二十四局联合中标，起讫里程DK593+466.41～DK636+589，全长43.089km。
我局管段起讫里程为DK593+466.41～DK623+941，全长30.474km，线路自东向西经过贵州省麻江县、福泉市两个县市。主要工程量：路基4030.73m，占线路总长度的13.15%，区间路基土石方149.24万方；桥梁20座，全长5784.27mm，占线路总长度的19.29%，其中特大桥4座，大桥11座，中桥5座，主跨64m连续梁2联；隧道12.5座，全长20741mm，占线路总长度的67.56%，其中长度大于4km隧道一座（7718m），长度2～3km隧道2.5座（含高瓦斯隧道1座），长度1～2km隧道2座，长度小于1km隧道7座，桥隧比例达到86.85%；预制箱梁200孔（含二十四局45孔）；预制双块式轨枕201km共31.155万块轨枕。合同造价23.187亿元。
2 设计情况
截止2011年11月30日我标桥梁20座到位图纸20座，除10个墩台为进行补勘出图外，共计设计桩基1515根，其中挖孔桩164根；全部桩基共设计黄泥回填10090m3、片石回填8433m3、钢护筒跟进419760kg。桥梁设计大多桩位处存在溶洞，溶洞形状各异，错落无序，溶洞大小不一，埋深差异较大，部分呈串珠状发育，分为充填、半充填或未充填溶洞，充填物主要为流塑、软塑及硬塑状粉质黏土、中粗砂及少量灰岩碎块。下部基岩为灰岩，基岩面起伏较大，岩溶发育，溶沟溶槽发育。地质情况十分复杂，属于地质灾害危险性较大的区域。
3 岩溶处理方案
岩溶地区钻孔桩施工常见问题有：钻机倾倒、塌孔、穿孔、漏浆、斜孔、卡钻等，岩溶地区的钻孔桩施工与普通地区的钻孔桩施工唯一的区别就是解决钻孔桩成孔问题，也就是如何解决溶洞位置钻孔护壁问题。该护壁的质量要求，不但要保证钻孔作业时泥浆不流入溶洞，还要能保证水下混凝土灌注顺利进行。施工初期围绕钻孔桩溶洞问题多次召开技术论证会，也采用过较多的施工方法，如岩溶注浆法、护筒跟进法、抛填片石法经过实践，最后将抛填片石法做为我标段最常用的溶洞处理方法。
截止2011年11月30日我局共计施工桩基881根，随着桩基施工过半和溶洞地区桩基施工的结束。抛填片石法在实践中，操作简单，成本低廉，而且效果明显被广泛应用。下面就抛填片石法的施工工艺进行简单介绍。
3.1 施工准备
除常用的施工场地、机械设备（优先选用冲击钻）、泥浆池外，还需备足片石和黏土（所用片石应坚硬大小均匀、黏土应不含沙粒），准备充足的水源、直径10cm以上的水管和水泵，用于向孔内及时补水。准备装载机一台，用于向孔内投放土石用。
3.2 钻孔
一般情况下以正常速度钻孔并伴有泥浆护壁，当到达溶洞顶板岩层顶部1m和在溶洞处理过程中以小冲程（0.5-1.0m）钻进。在选择桩号施工时宜先短桩后长桩的施工顺序进行。
3.3 击穿溶洞顶板
这是溶洞处理的一个关键工序，存在着地面塌陷、钻机倾覆、钻锤掉落和人员伤亡的安全隐患。
首先，击穿溶洞顶板后，孔内水位迅速下降，钻机司机应立即提起钻头，置放在距离钻孔4～5m的地面上，离开钻机；同时另一人将大水管放入孔口，对孔内补水，保持孔内水头高度；装载机向孔内填土石，土石的比例是1：1，即 1斗片石和1斗黏土填入，回填高度超出溶洞顶面不小于3m，若此时仍在漏水继续回填土石，高度超出溶洞顶面5m左右，等待2h观察地面有无塌陷迹象，若无安全隐患开始下步工作。
第二步，钻机重新小冲程冲孔直至漏水止，开始第二轮回填，如此反复多次直到溶洞段通过且形成挡土墙不漏水为止，进入下步工作。
第三步，挡土墙不漏水不能说明它能承受混凝土灌注时产生的侧压力。实践中发生过2次这种现象，一次是当水下混凝土灌注完成后，混凝土面下沉3.5m，一次是混凝土灌注中，混凝土面急速下降5m，造成断桩，必须重新钻孔施工。实践说明：当完成第二步堵漏工作后，必须反复回填土石，冲孔3次以上，提高挡土墙的抗倾覆能力，满足灌注混凝土时的侧压力。
3.4 穿越溶洞后，按正常速度继续钻孔直到设计桩底。
4 施工现场图片以供参考
参考文献：
[1]高速铁路桥涵工程施工技术指南，中国铁道出版社，2011.
作者简介：张礼伟，男，本科，工程师，河北博野人，研究方向：建筑施工管理。
浅析高速公路溶洞区桥梁桩基施工 篇6
福建省永武高速公路(龙岩段)第A10合同段地处武平县境内,高速公路线位所经范围为岩溶发育区,特别是桥址范围内岩溶较为发育,溶洞数量多,空间分布极不规则,属强发育岩溶区。根据地勘资料显示,岩溶区内有些溶洞内有软塑状充填物,部分无充填物,地质条件较为复杂。
2 施工方案的确定及施工方法
根据工程实际地质情况及施工特点,对溶洞区的桩基施工通常采取冲钻成孔和人工挖孔两种施工方法。当有溶洞的桩基地层中无较厚的砂砾层或砂层,且地下水位较低、桩长较短时采用人工挖孔桩的方案比较适宜;当地下水位较高、涌水较大或地层中砂层、砂砾层较厚时,人工挖孔难以成孔且存在很大的安全隐患,需采用冲孔进行施工。根据本项目桥梁桩基的实际地质情况,经过详细的研究和对比,本项目的桩基采用冲钻成孔的方法进行施工。
2.1 冲孔施工
在冲孔施工前应详细掌握溶洞出现的位置,并推断其范围和大小,提前做好各项准备工作,如片石、粘土和钢护筒,相应的溶洞回填设备如装载机、挖掘机等要随时做好准备。溶洞区的桩基在冲孔施工时,一般要按先施工桩长较长的桩后施工短桩、先周边桩后中间桩以及溶洞较多的桩的顺序进行施工。
冲孔施工前首先进行场地的平整和清理,再进行准确的测量放样。钢护筒内径比相应的桩径大30 cm,分节卷制,单节高度2 m,埋设的深度根据不同地质情况分别确定,对埋深较浅的护筒,采用挖埋法,即先在桩位处挖出比护筒直径大80 cm～100 cm的圆坑,然后在坑底填筑50 cm左右厚的粘土,分层夯实,夯填时要防止护筒偏斜,护筒顶面至少应高出地面0.3 m,以防杂物、地面水落入或流入井孔内。泥浆可用膨润土拌制,也可采用性能良好的其他粘土拌制,制浆池、储浆池、沉淀池均设在钻机周围,并用循环胶管连接,以形成良好的泥浆循环系统。
钻机安装就位后,底座和顶端应平稳,不得产生位移或沉陷,具体工艺如下:
1)当钻至溶洞顶1 m左右时,首先准备足够的片石(直径小于30 cm)和粘土,对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1 m～1.5 m范围内变换冲程,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻。
2)根据钻孔的进尺情况,在击穿洞顶之前,要有专人观测护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,应迅速补水。击穿洞顶后,在溶洞内钻进时,根据填充物的不同,要采取不同的钻进方法。当填充物为软弱粘性土或淤泥时,应向孔内投入粘土、片石混合物(比例1∶1),冲砸固壁;当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。
3)对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的砂砾层时,为防止泥浆突然流失,造成孔壁坍塌,采取护筒跟进法施工。具体做法为:首先将ϕ1.5 m的钻头扩大至ϕ1.7 m,正常钻进至溶洞上方约1 m处,将钻头提起,用振动锤将内径1.5 m、壁厚6 mm的钢护筒砸至孔底,再将钻头直径改为1.5 m继续冲砸,直至击穿溶洞,然后回填粘土片石混合物(比例1∶1),采用1 m～1.5 m的冲程将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。
4)对小型或多层溶洞,为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔形有葫芦状,必要时可灌注低标号混凝土进行填充,等具有一定的强度后再钻进。
5)钻孔达到设计标高并清孔后,对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合,孔底泥浆沉淀厚度等进行检查。
2.2 混凝土的灌注
溶洞区桩基的灌注要特别的谨慎和细心,施工时要选派责任心强的现场技术人员全程进行跟踪观察,在进行水下混凝土灌注时,要时刻检查导管的埋入深度,并时刻观察泥浆水面的变化。在灌注首盘混凝土时,要充分计算好首盘混凝土的方量,对于溶洞区的桩基,因扩孔系数较大,且受溶洞的影响,混凝土的灌注量比正常施工的桩基要大很多,因此,在首盘灌注混凝土时要准备好充足的混凝土,以确保导管的埋深。当灌注到溶洞位置时应保持较大的埋管深度,防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉,造成断桩。同时在溶洞区桩基混凝土灌注过程中,当灌注到溶洞位置时会出现灌注混凝土后混凝土面无上升或混凝土面上升缓慢的现象,此时必须保证混凝土的连续供应和灌入,方能确保混凝土面的正常上升。溶洞区的桩基在灌注时混凝土的超灌量比较大,在施工过程中要特别注意和重视。
3 施工中注意事项和处理措施
1)钻头钻至溶洞顶时,为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔,除采用抛填片石平衡钻头外,也可采用质量较大的钻头处理。2)溶洞处理时,速度稍微放慢一些或稍停一段时间,可促使片石和粘土的固结利于固壁。3)充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的,但为了避免发生缩孔,可采用大块片石。4)溶洞内泥浆浓度要大,根据现场实际的施工情况以及经验总结,溶洞桩基的泥浆应在不小于1.6时比较适宜。同时应根据不同土层采用不同的泥浆比重,必要时加入一定水泥,使其渗透入孔壁内凝固,加强孔壁的防护。5)因溶洞内为流塑状粘土,即使孔内不漏浆,为加大泥浆浓度,增加固壁的牢固性,也要按片石粘土1∶1的比例加入。6)当桩基地层中砂砾或砂层较厚时,若钢护筒的长度较短,很容易出现孔口坍塌现象,因此在施工时必须使钢护筒的长度加长伸至持力层,方能确保在施工过程中孔口不坍塌。7)因溶洞区为灰岩地区,岩溶发育,地质变化较大,在施工中会出现偏孔现象,偏孔时采用回填片石处理,片石的强度不低于岩石的强度,如果不行,就用C40混凝土回填,重新进行冲孔。8)在溶洞桩基施工过程中经常遇到斜岩现象,处理斜岩的方法一般采用回填片石进行处理,但若斜岩角度较大时,回填处理基本上无多大效果,此时建议采用水下爆破的方式进行处理,爆破后再继续进行冲孔。经过实践证明,斜岩水下爆破取得了良好的效果。9)卡钻的预防措施:因大部分溶洞为半填充或无填充状态,为防止卡钻,在接近溶洞处必须先加片石,采取小冲程进尺,在进入溶洞后同样加片石粘土进尺,直至完全穿过该溶洞。10)发生坍孔现象,孔内较严重的坍孔是可以觉察到的,表现为孔内液面有气泡上冒,泥浆浓度变稠或液面下降等。孔内坍塌的原因是:a.泥浆比重不够,未形成可靠护壁;b.孔内水头高度不够或孔内出现了承压水,降低了静水压力差;c.钻头或取渣筒等撞击孔壁,破坏了护壁泥皮。
处理方法:坍孔不严重时可加大泥浆比重,提高孔内水头高度继续冲钻,严重时则回填后重新冲钻。
4 施工中的质量控制
1)为保证钻机不因坍孔、扩孔、漏浆等因素而倾斜,钻机纵横向支撑应加长,超出预计的坍孔范围,一般采用型钢或钢管。
2)采用逐桩钻探的方法,充分发现溶洞的发育情况,做到心中有数。
3)泥浆必须采用膨润土或粘土,容重达1.2 g/cm3以上,减少孔壁内外的压力差,有效护壁,防止坍孔。另外为防止泥浆沉淀,宜在泥浆中掺入0.1%～0.4%的纯碱。
4)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,防止坍孔。
5)溶洞顶板的击穿采用小冲程,一般80 cm以下,溶洞内进尺采用轻压钻进,每进尺2.0 m回填2.0 m,循环至桩底,使孔壁充分挤压密实,防止扩孔。
6)钻进过程中发现漏浆时,应迅速提锤,操作手离开钻机,避免安全事故的发生,同时采用多个大泥浆泵补浆,并用装载机投入事先准备好的粘土包、水泥包、片石强行堵漏,防止坍孔,直至泥浆面稳定为止。
7)钢筋笼的就位及混凝土的灌注要迅速、及时。清孔及混凝土的灌注最好安排在白天进行。灌注混凝土时,应派专人观察混凝土面上升情况和出浆量的变化。混凝土上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比,若有异常,应分析原因并采取相应对策。
8)当处理漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆,要向孔内抛填片石及粘土进行固壁,小冲程反复冲砸,使抛填片石充分挤入孔壁,粘土充分填塞片石空隙,避免混凝土超灌量过大,保证成桩质量。
5 结语
通过永武高速A10合同段溶洞区桩基的成功处理实践,不断总结了经验教训,优化了施工方案,大大降低了溶洞区桩基的施工难度,加快了施工的进度,缩短了工期。为溶洞区桥梁桩基的施工积累了一定的成功经验,并取得了一定的经济效益和社会效益。
摘要：结合溶洞区桩基施工经验,对某高速公路溶洞区桥梁桩基施工方案确定及施工方法进行了论述,并总结了施工注意事项和处理措施,归纳了施工质量控制要点及方法,取得了良好的施工效果。
关键词：高速公路,溶洞,桥梁桩基,施工
参考文献
[1]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[2]曾国熙.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.
[3]杨涟.复杂岩溶地基处理实例[J].勘察科学技术,1999(5):8-9.
[4]JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
[5]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993.
桩基溶洞 篇7
(1) 了解地质情况和桩基类型。桩基施工中对溶洞的处理需要进行工程地段的地质详情的了解, 还要进行工程设计中桩基具体类型的确认。此项工作必须经由专业人员来完成勘测和把关, 然后将各个孔位的地质柱状图向专业技术人员进行发送, 使溶洞的位置、大小和充填情况的真实性得到保证, 还要安排设计人员与管理人员结合具体的地质情况选择相应的施工方案。 (2) 选择溶洞处理方案。在进行溶洞的处理方案的选择的时候, 必须以已经结束的相关工程的建设情况和经济分析作为参考, 对各个方案的质量、安全、施工的难度和进度、施工成本等多个因素进行综合性的评价, 从这些方案当中进行最适合的施工方案的选择。 (3) 制定质量检测标准。制定质量标准涉及到综合评价溶洞的处理效果的问题, 一方面要确保护壁尽可能的牢靠, 还要对孔壁的渗水以及塌孔有一定的防治作用。因此相关的质量管理部门应该以溶洞测定技术人员的测量结果和建议作为重要的参考。 (4) 确定环境保护措施。环境保护措施主要涉及到针对水土和植被的保护措施、水环境的保护措施以及大气环境的保护措施, 同时还要对施工中产生的生活垃圾的管理加以重视, 施工完成以后, 必须合理的处理这些施工垃圾。
2 桩基溶洞施工的常见问题及处理措施
(1) 坍孔。①存在的问题:如果有透水层, 当冲击到溶洞后, 由于突然漏浆会使水头高度快速的下降, 使透水层失去应有的稳定性, 进而形成漏斗状的坍孔。②预防坍孔出现的方法:施工中如果使用冲击钻进行冲孔, 可以在亚粘土层上坐落钢护筒, 之后继续进行冲击直到成孔;如果有漏浆的现象就需要马上进行补充。③处理坍孔的方法:如果成孔不是很深, 可采取全孔粘土回填的方法, 暂时停止一段时间, 再将钢护筒深埋至不透水层, 之后才可以再次钻孔;如果成孔比较深, 可以在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上坐落钢护筒, 在护筒周围进行粘土回填、挤实, 然后再钻孔。 (2) 卡钻的原因及处理方法。①卡钻主要是因为冲击钻的刃脚比较钝、孔径逐渐变小导致的, 必须按时对冲击钻进行补刃处理。②如果孔不是很圆, 就会有梅花孔形成, 圆孔最好使用五刃或者是四刃钻头进行。③十字孔、探头石以及落石等物卡钻, 或者是钻头卡在了溶洞里, 上下无法提动的时候, 沿着孔壁障碍物使用“一”字形或者是半月形的小钻头进行冲击, 可以击破或者是挤走障碍物, 将钻头提出。钻头在进行填充的片石冲击的时候, 冲击以后弹起的石块会挤住钻头和孔壁的空隙, 钻头难以上下活动, 这时可以采用小冲击钻完成。④如果溶洞顶板卡住了钻头, 可以顺着大绳用漏斗形的钢套管下至钻头的顶部, 进而协助钻头导出。提出钻头以后, 用小冲程缓慢进行修孔, 如果有需要可以进行片石、黏土回填重钻。⑤如果有卡钻事故发生, 不可以强制性的将钻头提起来, 这样容易使机械被拉坏, 钢丝绳也容易被拉断, 导致钻头掉落。如果钻头能够上下运动的话, 才可以通过对钻机利用进行钻头的上下提动, 同时用撬棍来使大绳得以拨动, 反复多次旋转钻头, 使钻头顺利的被提出来。 (3) 斜孔。如果溶洞面有所倾斜或者是有探头石出现, 钻头就会滑向软低部位, 产生斜孔。解决的方法就是进行片石回填, 如果回填了三次以上还是难以调正, 就必须马上向监理及业主汇报, 在得到同意以后, 可以进行水下砼的灌注, 等到形成一定的强度以后, 再用小冲程进行反复的冲击, 将其进行调正。 (4) 漏浆。①在进行成孔冲击的时候, 因为部分溶洞同地下暗河或者是其他溶洞比较相近, 泥浆流走比较快, 水头高度会快速的下降, 导致漏浆的出现。所以在施工的时候, 一定要将片石和粘土准备充分, 如果有漏浆的情况出现, 就要马上进行片石、粘土的回填, 完成冲击造壁, 保持补水, 以确保水头高度不会下降。②意外跑浆:一般在地质资料没有显示有溶洞的存在, 但是却有跑浆的情况出现, 很有可能使临近的大溶洞洞壁被挤破了, 或者是小溶洞连接在旁边的大溶洞上了。可以通过片石、粘土的投放, 来确保钻孔顺利的通过来完成对跑浆的处理。
3 其他的注意事项
(1) 如果有比较大的土洞或者空溶洞存在时, 很容易出现掉锤的现象, 在即将到达溶洞顶板接近1米的位置, 应进行轻锤冲击、慢速冲击, 确保孔壁的圆滑和坚固, 一般提升的高度不宜超过50厘米。 (2) 混凝土坍落度在18~22cm为合适;确保浇筑导管良好的密闭性, 先放置隔水塞再进行浇筑, 要快速、连续的进行混凝土浇筑。
4 质量和经济的保证措施
(1) 质量保证措施。①材料检查。对于桩基溶洞处理进场材料必须由项目部技术员检查合格后方能允许使用, 需要进行实验抽检的, 交由实验室进行实验。②加强职工培训, 提高施工人员的素质。代表讲授技术规范和施工操作方法, 组织技术比赛, 并适当派员外出学习, 及时掌握高等级公路建设中新的施工工艺和技术。③施工现场指导。技术交底到每根桩, 开钻前将地质柱状图交底至施工队技术员和桩机机长签收。详细讲解每根桩的地质情况和应注意事宜, 并配合文字交底。在溶洞处理现场必须有技术员进行现场指导, 以确保施工符合设计及规范要求。④制定奖罚办法, 将质量情况与工资、奖金相结合。为提高工人积极性及质量保证意识, 项目部制定奖罚办法, 以责任状形式与施工队签定。 (2) 经济保证措施。①严格按照图纸、规范及已制定方案施工。②溶洞处理时拍照录像, 保存影像资料。如溶洞回填:a少填不能堵塞溶洞, 造成重复劳动;b超填;少填与超填都将造成不必要的经济损失。③溶洞处理需要变更时, 如回填方量超出设计, 钢护筒埋设长度超出等, 应及时报告业主和监理并在其指导和监督下完成施工。
5 结束语
在实施岩溶地区的工程建设的过程中, 必须对地形和可能引起病害类型做以充分的了解。桩基类型的选择要与溶洞的具体构造相适应, 工程建设项目不同, 采取的溶洞处理方案也不尽相同。总而言之, 整治方案一定要做到因地制宜, 既要对病害做准确的判断, 还要结合工程的实际情况采取合理的决定, 确保工程技术的可行性。
摘要：在桩基工程施工中, 大多数遇到的溶洞都是接近于水平方向发育的岩溶形态, 形状多呈现不规则状态, 也有的呈现交错或者多层叠加的状态, 进而形成多个支洞。因为岩溶地区多有不良的地质情况发生, 所以在施工的时候, 必须先进行岩土工程的地质情况的探查和了解, 以便采取有效的措施进行处理, 使桩基施工工作能够得以顺利的开展。
关键词：桩基溶洞,施工,问题,处理
参考文献
[1]谢中玉.桩基施工中溶洞问题处理对策[J].安全与环境工程, 2007, (4) :101-103.
桩基溶洞 篇8
上饶沪昆立交特大桥, 全长2 457.31 m, 孔跨采用24 m、32 m标准跨, 在57#墩和60#墩跨沪昆高速公路段设置连续梁。基础采用桩基和扩大基础, 桩基均为柱桩, 并采用钻孔灌注桩施工, 入岩深度不小于1.5 m。从地质资料上和现场实际情况揭示, 本桥桥址下基岩面起伏较大, 岩溶发育, 溶沟溶槽发育, 局部上部覆盖层内发育土洞, 溶洞大小不一, 埋深差异较大, 部分呈串珠状发育, 分为填充、半填充和未填充的溶洞, 填充物主要为流塑、软塑及硬塑状粉质黏土、中粗砂及少量灰岩碎块。全桥有溶洞墩台21个, 其中小溶洞 (溶洞高度<3.0 m) 12个, 大溶洞 (溶洞高度>3.0 m) 11个。多层溶洞10个, 其中4层溶洞2个成串珠型分布。
2 工程特点
该桥DK346+631.34~DK348+258.49段位于灰岩区, 岩溶为桥的主要不良地质现象。本桥岩溶分布广泛, 溶洞层数多, 单层高度大。
3 控制工程及难点工程
钻孔击穿溶洞后, 导致泥浆流失, 泥浆面迅速下降, 造成塌孔, 这类问题是最常见;钻孔击穿溶洞后, 造成塌孔, 导致地表发生塌陷, 这类问题在遇到大型溶洞且地表土质较差时容易发生;钻孔击穿溶洞后, 因操作不当造成钻头卡住或掉入溶洞内, 这类问题在施工中也经常遇到;斜岩层钻孔发生偏孔;即使采取了可靠措施, 防止了钻孔过程中的塌孔, 但在水下混凝土灌注到一定高度后, 停灰面突然下降, 导管底露出停灰面, 导致断桩;即使采取了可靠措施, 防止了钻孔过程中的塌孔, 但穿过溶洞后, 因地下暗河冲刷, 即使大量补浆, 泥浆面仍停留在地下水位面处, 导致泥浆无法循环, 钻渣不能排出孔外, 钻进停止不前。
4 溶洞处理方法
4.1 填充黏土和片石法
黏土和片石填充适用于高度6 m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理, 其方便、快捷, 节省费用。当钻孔至溶洞层时, 一般护筒内泥浆会全部或部分流失, 严重时会造成塌孔, 这时可采用片石加黏土 (按1∶1体积比) 回填, 溶洞较大时可加入部分水泥, 回填一层、采用钻头冲击一遍, 尽量使片石和黏土保持密实, 直至回填至溶洞顶部1~2 m。溶洞回填完成后, 向钻孔内注入稠度较大的泥浆, 使其自然浸入片石缝隙内, 然后采用钻头冲击, 使片石和黏土挤入溶洞内, 形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时, 应再次回填, 反复回填、反复冲击, 直至不再漏浆为止。
采用回填片石、黏土处理溶洞时, 钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上, 尤其是多层溶洞, 以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。
4.2 灌低标号混凝土法
对于较大的溶洞, 尤其是半填充或无填充溶洞, 有时采用填黏土和片石的方法难以成孔, 或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮, 这时用灌低标号混凝土的方法处理。
施工准备和开孔方法同填黏土块和片石方法, 当击穿溶洞顶板时, 为节约混凝土灌注量, 可先填黏土块和片石, 反复冲挤, 待溶洞填注基本饱满时, 再灌低标号混凝土至溶洞顶1 m以上, 待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.3 钢护筒跟进法
在溶洞较大, 洞内无填充或有流塑充填物, 漏水严重或与暗河连通时, 采取上述方法无效时, 可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒, 并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内, 用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动, 便于钻孔施工。 (1) 内护筒内径的确定现场根据桩孔穿过大溶洞的数量, 确定内护筒级数, 每增加一级, 内护筒内径增加0.2 m, 最小一级内护筒直径大于桩径0.2 m。为保证内护筒的刚度, 防止受压变形, 钢护筒采用10 mm钢板卷制。下沉内护筒时, 由大到小, 分级逐次下沉进行。先钻大孔, 下沉大护筒, 再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞, 就采用1级内护筒, 每增加1层溶洞, 就增加1级内护筒。 (2) 内护筒长度的确定, 护筒长度L=h+3 (m) (h为地质超前钻确定的溶洞高度) , 如果内护筒太长可分节下沉, 在孔口焊接连接。
5 岩溶地区钻孔桩施工方法注意的问题
1) 施工准备。根据地质资料预测施工中可能出现的问题, 制定施工方案, 并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。
2) 钻机钻孔时泥浆比重要适量加大, 现场泥浆池内尽量多备些泥浆, 在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核, 并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化, 防止不正常情况发生。根据地质柱状图, 在接近溶洞时勤观察、勤检查, 钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。。
3) 灌注混凝土。灌注中导管提升时, 要根据溶洞情况确定导管埋深, 避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降, 造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1 m以上, 灌注完成后观察30 min左右, 如果混凝土面没有变化才拔出导管。
6 结语
溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题, 由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点, 在处理过程中应综合分析各种资料和数据, 针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案, 对随时出现的新情况做好充分的准备。
摘要：以沪昆客运专线上饶沪昆立交特大桥钻孔桩施工为实例, 阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择、针对不同孔径大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等。通过本工程的实践, 使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术取得了较为成熟的经验。
护筒跟进在溶洞桩基施工中的应用 篇9
某特大桥墩位于溶洞区域, 经过探测得知, 桩基位置最浅溶洞在地面以下6m-12.1m, 最深的在地面以下46.6m-51.2m;最小溶洞0.4m高, 最大溶洞19.9m高;绝大部分溶洞为空洞, 部分溶洞为半充填或全充填。本文以其中的一个桩基为例进行分析, 该桩基下卧3层溶洞, 层高分别为10m、14m及5m, 层间白云质灰岩层厚度分别为4m、4m及3m, 地质情况见图1。由于该基础溶洞较大而岩层较薄, 且下卧3层, 施工中极易出现卡钻、塌孔埋钻及漏浆等事故。最终影响到成桩质量, 严重者会出现偏斜桩及夹杂桩;溶洞顶板过薄造成不能承受上部荷载, 施工处置不当会造成基础突然下沉, 充填松散堆积物的洞穴, 受上部荷载挤压, 可能造成基础倾斜、下沉等事故。因此, 溶洞处理成为本桥墩基础施工的关键一环。
根据该桩基下溶洞构造及分布特点, 采用钢护筒跟进稳定桩身周围岩土层措施, 保证施工的顺利进行, 本文重点对该桩基溶洞钢护筒跟进处理技术进行介绍。
2 岩溶地区桩基施工常见施工事故
2.1 漏浆坍孔
岩溶区由于土洞、溶洞、裂隙、溶沟、溶槽等的存在, 桩基都存在不同程度的漏浆问题。有些漏浆很缓慢, 漏浆速度1m/h;有些漏浆很迅速, 漏浆速度可达1m/s。根据地质报告、漏浆速度及漏浆量, 判断地质情况, 采取积极有效地处理措施。
漏浆缓慢时, 可能存在小溶洞、裂隙或者溶洞内有充填物。及时采取抛投片石、黏土及袋装水泥予以回填, 利用重锤挤压将片石黏土以及水泥混合物与桩基周围岩土紧密结合形成牢固的护壁。
漏浆较快时, 可能存在较大溶洞, 或者与其它空洞、地下水系连通。此时, 要迅速提起冲击锤, 补浆, 然后抛填大块片石、黏土及袋装水泥至稳定的部位, 待泥浆面稳定后, 采用低冲程高频冲击挤压片石, 形成牢固的护壁。
2.2 卡锤掉锤
钻进到斜岩、质地不均匀的岩土层或击穿溶洞顶部时, 操作不当很可能造成卡锤;钻进时发生偏孔, 钻锤吊索在反复冲击过程中摩擦岩壁而损坏, 或吊索使用时间过久老化, 或加固吊索的卡具没有拧紧、损坏等情况都能导致掉锤事故的发生。
施工该桩基时发生过卡锤及掉锤的事故。避免卡锤问题, 首先要搞清地质状况, 施工中谨慎钻进。在遇到斜岩及质地不均匀的岩土层时, 及时抛投坚硬的片石纠偏;穿过溶洞顶部时, 先采用小锤穿过顶部, 搞清楚溶洞填充情况, 然后再采取相应的对策, 加强护壁。
避免掉锤问题, 要勤检查吊索及卡具, 确保其工作性能良好。一旦出现卡锤、掉锤的事故, 首先要分析原因, 再采取积极有效的解决办法。
2.3 埋锤
在施工该桥12#墩桩基时, 发生孔壁坍塌埋钻的事故。坍孔后立即拉紧吊索, 力图提出钻锤。向上仅提出0.4m后, 由于坍孔量较大, 里面夹杂大量石块, 无法提起。有些时候埋锤较严重的, 必须由专业人员打捞;对地质条件复杂, 不具备打捞条件的, 只能采取重锤击碎被埋的冲击锤。
2.4 偏孔
由于岩面倾斜、呈台阶状、基岩溶蚀程度不均匀或者岩层质地不均匀, 都有可能造成偏孔。钻进到岩土界面或者溶洞底面时, 及时调整钻进冲程, 改用低冲程高频率钻进, 并抛填土石混合物或者灌注低标号混凝土, 人为创造出水平、匀质的冲击界面, 顺利穿过斜岩面。
2.5 缩孔
钻进进入黏土层时, 有些黏土由于含水量较大, 塑性比较大, 施工中极易黏住冲击锤, 有些穿过黏土层进入岩层后, 上部黏土层缩孔。出现缩孔后, 及时提起冲击锤处理缩孔部位, 缩孔长度较大的要抛投片石、碎砖等回填加固护壁。塑性较大的黏土层, 施工中提锤较困难, 根据提锤难易程度粗略辨别土层性质, 及时抛投土石混合物及袋装木屑, 加强护壁, 顺利穿过黏土层;同时每工班交接班后, 首先进行扫孔处理, 上下往复几次, 及时解决出现的问题。
3 护筒跟进法施工工艺
3.1 钢护筒跟进施工方法
钢护筒采用卷制钢管, 一般钢护筒外径应比设计桩径大20cm~30cm, 壁厚为10mm~12mm。本工程案例墩位共计9根桩, 桩径1.0m, 内护筒采用外径1.32m、壁厚10mm钢管, 外护筒采用外径1.524m、壁厚12mm钢管。在钢护筒顶内侧加焊一道5cm宽的加劲箍, 用25t吊车将护筒吊起, 采用定位桩将钢护筒底进行定位对中, 调整护筒的垂直度, 用挖机配合吊车将护筒下至孔底。将4.5TDZ-90振动桩锤安放在护筒顶, 进行振动下沉, 在跟进过程中应及时调整钢护筒的垂直度, 振动锤的振动点应多次调动, 保证钢护筒均匀下沉。钢护筒跟进至岩土界面上, 如果溶洞顶板较薄时, 钢护筒跟进至溶洞底板, 跟进完后继续钻孔。当需要护筒接长时, 应对钢护筒进行焊接, 必须保证好焊接质量, 继续进行振动下沉, 直至设计高程。施工顺序为钻孔→抛填粘土和片石混合物→钢护筒跟进 (接长) →钻孔→钢护筒接长跟进→钻孔……成孔→浇筑混凝土。
3.2 钢护筒跟进施工要点
由于安装钢护筒时, 会产生振动, 将影响相邻孔位灌注不久混凝土的质量以及孔壁的稳定, 因此钢护筒锤击施工要在相邻孔位浇筑混凝土施工1d之后。
钢护筒安装至岩土界面以后, 及时进行溶洞顶板以及上部覆盖层的钻进。覆盖层中成孔方法与一般地层相同;在岩层中采用十字实心钻冲击成孔, 采用泵吸反循环方式, 泥浆浓度控制在1.15~1.20。击穿溶洞顶板后, 挪开锤头, 进行溶洞空腔低标号水下混凝土灌注。为避免混凝土流失太远造成浪费, 采取间歇灌注方法, 灌注高度超过溶洞顶板1.0m以上。施工配合比现场确定, 合理确定混凝土的扩展范围, 一般3m左右。待混凝土强度满足要求后, 再击穿低标号混凝土成孔。
3.3 溶洞桩基施工注意事项
3.3.1 岩溶区必须进行超前地质核查。
施工前, 进行必要的水文、工程地质调查, 核实墩台处岩溶发育情况, 根据不同的地质条件采取相应的处理原则, 做好溶洞处理的准备工作, 在施工中不可盲目完全依赖地质资料。
3.3.2 每个墩台只用一台钻机施工。
如果在施工中发生坍孔事故, 这些桩孔可能要报废回填重钻, 同时开孔越多损失就越大, 又延误工期。
3.3.3 合理设计施工顺序。
先安排外围桩而后中间桩, 先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工。先外后内, 小洞处先开孔, 长桩先开孔, 桩位之间交叉开孔, 步步包围, 隔开和封闭的原则。按这种顺序施工, 在中间桩冲击成孔时, 漏浆现象明显减少、减弱, 使得工效得以提高。
在岩溶发育的地区, 钻孔桩在同一个墩台内, 每根桩因所含岩溶程度不同, 其桩长往往十分悬殊。要先施工基岩面较低、较长的桩。如先施工较短的桩, 再施工较长桩时, 一旦发生塌孔, 容易使已完成的较浅桩周围土层松动, 桩底岩面变动, 造成桩体沉陷报废或降低承载力。如果钻孔施工顺序安排不当, 将极易发生坍孔、断桩等事故[1]。
桥墩岩溶复杂, 溶洞变化很大, 而且可能有溶洞使桩孔相互间连通。因此很难避免地下的相互干扰和影响。施工要根据所含溶洞的情况, 由深到浅、由多到少、由大到小的原则安排钻孔桩的钻孔顺序。这样做可以及时封闭和堵塞各桩孔间的岩溶孔洞和通道, 使施工顺利进行[2]。
3.3.4 重视溶洞的桩孔护壁方法。
按照常规, 桩孔护壁方法是采用黏土泥浆护壁, 如果溶洞较大要采用“草袋黏土包”抛填的方法进行护壁。当溶洞高度或纵横宽度超过1m、埋藏深度超过5m的溶洞地段, 桩孔护壁应改用片石与黏土混填的方法, 向溶洞地段大量抛填片石和干黏土。因为干抛片石的比重为1.8-1.9, 与混凝土比重接近, 这样处理后, 桩孔护壁就不容易被挤破。
3.3.5 加强岩渣清理。
钻孔桩钻进过程中, 击碎的岩石大部分用掏渣筒或泥浆循环取出, 小部分被挤入孔壁。当岩渣太厚, 泥浆不能将其全部悬浮上来, 沉淀到孔底形成沉渣。沉渣厚度是桩基工程主控项目之一。桩底沉渣厚度, 影响混凝土与基岩结合程度, 而且直接影响到桩基础的沉降量, 严重的导致沉降观测不收敛。因此, 灌注前必须将沉渣厚度控制在规范要求之内。
桩基清孔过程中, 既要保证孔底沉渣厚度满足设计要求, 确保清孔质量;又要尽量缩短清孔时间, 及时进行桩基灌注。避免时间过长, 泥浆浓度降低, 护壁坍塌, 溶洞内的填充物涌进孔内, 地下水发育的区域尤其要注意。较浅桩基, 钢筋笼骨架安装时间较短, 仅采用换浆法清孔就能满足要求。较深桩基, 灌注混凝土与清孔间隔时间较长导致桩底沉渣较厚, 采用如下3种方法清孔:换浆法、掏渣法、喷射法等, 掏渣法粗略清孔, 再用换浆法清孔, 待钢筋笼骨架安装完毕后及时采用喷射法彻底清孔。现场检验清孔效果可以采用测绳拴钢筋头检验:清孔不太彻底时, 上下提升测绳比较重;如果提升测绳上下感觉一致, 同时能够清楚感觉到金属碰击基岩清脆的声音, 则表明清孔效果较好[3]。
3.3.6 确保基桩基岩稳定。
未完全探明地质状况的桩基, 根据要求要及时进行地质核查。钻至设计标高后, 补小钻, 钻入基岩不小于3倍桩基直径的深度, 确认地质完整, 没有溶洞, 嵌岩桩确保入岩深度后, 才进行清孔, 安装钢筋笼, 灌注水下混凝土。如揭示基岩不完整, 存在溶洞等不良地质情况, 则必须穿过溶洞, 确保桩基基础稳定。
3.3.7 钢护筒封底必须严密。
在岩溶极发育、地下水极丰富的地区, 护筒都应穿过砂层、卵石层, 以防突遇溶洞漏浆, 造成孔口坍塌。
3.3.8 灌注时确保混凝土供应充足。
灌注前, 根据钻进时揭示的地质条件, 预估可能出现的情况, 准备好应急物资, 同时保证混凝土的充足供给。在成孔过程中, 孔壁周围或孔底都有可能有溶槽、土洞、裂隙, 成孔时这些空间被泥浆充填, 而在灌注水下混凝土时, 容重较大的混凝土将容重较小的泥浆从溶槽、土洞、裂隙中置换出来, 占据了这些空间, 从而增加了混凝土体积;有时溶洞中的填充物密度比混凝土小, 由于混凝土进入溶洞破坏了原来的平衡, 使得成孔时并未发现的溶洞在灌注混凝土时却多用成倍的混凝土。鉴于这些原因, 在灌注混凝土前备料一定要留有余地, 防止发生因无料停工或间断时间较长造成断桩。
3.3.9 嵌岩桩桩底高程的确定与终孔判断。
由于桩尖必须嵌入坚实的基岩, 且嵌岩深度不小于1.5m;桩径越大, 嵌岩越深, 对基岩的规模性与整体性要求也越高。由于溶洞裂隙发育, 溶潭、溶洞、石笋、“乌龟壳”、“半边岩”、“鹰咀岩”可能存在, 这就很难保证成桩完全满足设计要求。因此在施工中勤观察, 特别注意桩底基岩是否平整。
由于灰岩质地坚硬致密, 冲击成孔时钢丝绳呈反弹状态, 孔底可传出“咚、咚”的碰撞声;如果没有入岩或松软层, 钢丝绳不会反弹, 桩底声音嘶哑甚至无声。根据设计标高及实钻孔深、具体的岩面坡度与岩溶形态, 结合现场情况能够较为准确的判断能否终孔。
4 结语
本工程桩基下卧溶洞复杂, 用护筒跟进, 加强护壁后, 钻进很顺利, 清孔、灌注混凝土也较顺利完成。根据桩基检测结果显示, 本桩基完整性等级为Ⅰ类桩, 通过本工程实践, 表明对单个较大溶洞或者多层串珠状分布的无充填或充填物为流塑状的溶洞, 更适合采用钢护筒跟进的施工方法。
参考文献
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[2]刘铁志.岩溶地区钻孔桩基础施工技术[J].国防交通工程与技术, 2014, 12 (S1) :126-128.
桩基溶洞 篇10
溶洞处理虽然有一定的技术难度,但只要对溶洞的地质构造、类型、大小、范围等了解清楚,做好充分的机械、材料准备,还是可以成功处理的。
1 溶洞的地质特点分析及类型
溶洞出现的地质构造以岩溶发育地区居多,特别对于喀斯特地貌典型的石山地区,以及岩石溶蚀程度较高的地区,溶洞出现的几率均较大。另外,冲积层溶蚀地区也有溶洞发育情况。溶洞上一般都有覆盖层,覆盖层一般为亚黏土、黏土、亚砂土、粉砂、砂砾石层等,其中黏土、亚黏土可以在溶洞和地表之间形成隔水层,地表水不能直接渗透到溶洞中,粉砂、砂砾层为强透水层。溶洞一般伴随有裂隙发育,裂隙发育程度的大小,对溶洞的处理难易程度影响非常大,某些裂隙将桥位处的局部溶洞贯穿起来,形成连通的溶洞群,给填堵溶洞带来很大麻烦。
溶洞的类型多种多样,主要分为以下几类:1)按所处位置的深浅分为浅层溶洞(离地表不足6 m),深层溶洞(深度大于6 m);2)按空间大小分为大型溶洞(空间尺寸大于4 m),小型溶洞;3)按冲填状态分为空溶洞、半填充溶洞、完全填充溶洞;4)按填充物质分为软塑状态淤泥质土、黏性土、灰岩碎块、砂砾、碎石、卵石等;5)按同一竖直断面上存在的溶洞个数,分为单层溶洞和多层溶洞。
2 溶洞处理的原则
1)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,画图列表,为制定相应施工方案提供翔实依据。
2)对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等,为注浆参数计算提供依据。
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、成孔方法及施工措施。
4)对每种处理方案,都要进行仔细的计算,施工前在桥位处进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案,指导施工。
5)遇到大溶洞时,必须请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。
3 溶洞处理方案及主要施工方法
3.1 方案的选择
根据不同的地质情况及溶洞特点,对溶洞的处理主要采取以下方案:
1)挖孔桩施工。当有溶洞的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层,且溶洞水位较低时,采用挖孔桩的方案较为适宜。
2)钻孔桩施工。当地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石,地下涌水量较大时采用钻孔桩施工。
3)护筒跟进法。当溶洞上方有较厚的砂砾层时,为防止孔壁坍塌,采用护筒跟进的方法。
4)挖钻结合法施工。主要针对挖孔法施工,当对地质情况难以掌握及地下水情况难以判断,挖孔难以进行下去时,采取钻孔桩的施工方法。
3.2 施工方法
3.2.1 适宜钻孔作业的溶洞处理
采用冲击钻机成孔工艺。
钻机支撑点远离桩位,支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算,严禁将钻机直接支撑在孔口,同时钻机应用缆风绳拴拉。钻机安装就位后,底座和顶端应平稳,不得产生位移或沉陷。
1)当钻至溶洞顶1 m左右时,必须准备足够的片石(5 cm～20 cm)和黏土,黏土要做成泥球(ϕ15 cm～ϕ20 cm),对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。另外在1 m～1.5 m范围内变换冲程,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻。
2)根据钻孔的进尺情况,在击穿洞顶之前,要有专人观测护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,应迅速补水。
3)对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的砂砾层时,为防止泥浆突然流失造成孔壁坍塌,采取护筒跟进法施工。
4)对小型或多层溶洞,为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔形有葫芦状,必要时可灌注低标号混凝土进行填充,待强度上来后再钻进。
5)钻孔达到设计标高并清孔后,对孔径、孔深、孔形、垂直度和孔底地质等情况一一与设计比较,同时检查孔底泥浆沉淀厚度,经监理工程师检查合格后,进行清孔。
3.2.2 挖孔桩施工溶洞处理
1)孔壁支护的设计和施工。
为保证施工安全,护壁采用钢筋混凝土护壁,其结构形式为内外齿形,ϕ6钢筋靠内径放置,厚度为15 cm。现浇混凝土的施工一般采取自制的钢模板,每节段由三块钢模板拼装而成。浇筑混凝土时,拆上节,支下节,自上而下周转使用。模板间用U形卡连接,上下设两道槽钢圈顶紧;钢圈由两半圆圈组成,用螺栓连接,不另设支撑,以便浇筑混凝土和下节挖土操作。混凝土用人工或机械拌制,用吊桶运输人工浇筑。
2)井孔开挖。
挖掘时,要使孔壁稍有凸凹不平,以增加桩的摩阻力。挖掘方法视土层性质而定。对于亚黏土或黏土之类的不透水层,适合挖孔作业,采用短柄铁锹进行开挖,每挖掘1 m深时就及时用钢筋混凝土护壁。对于砾石、卵石、粉质黏土等具有一定的渗水性土层,作业时要浅进尺,每挖深0.5 m～1.0 m左右,就快速支护,以防塌孔。进入到砂层时,沿上层护壁外围每20 cm打入ϕ20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护,抽完水后浇筑护壁,每节最大高度0.5 m。
当挖孔进尺到溶洞顶面1 m时,挖孔作业人员必须系安全带,安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固连接,然后用风钻钻一个ϕ100 mm的孔,查看溶洞内是否有承压水,若有,人员则应迅速撤到地面,等其自然排除,水位稳定后再进行抽水,然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后,首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水,然后将鸽子或小白鼠等活物放入空溶洞中,呆30 min,检查活物正常后,方可将作业人员用钢吊笼放入空溶洞中,检查溶洞情况。根据情况可用砖砌外圈,外圈要有足够的壁厚、刚度,以防止灌注混凝土时护壁被挤垮,然后立模浇筑钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后,继续向下挖进。
进入溶洞后,要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施:
1)若为空溶洞,首先将积水抽干,用砖砌外围,然后立模浇筑钢筋混凝土。
2)溶洞内有填充物,则根据填充物的种类分别采取不同的措施:
a.填充物是中粗砂、粉细砂时,挖进时应浅进尺,强支护,沿上层护壁外围每20 cm打入ϕ20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护,每节最大高度0.5 m。
b.填充物为软塑状黏土、含碎石粉质黏土时,采用短柄铁锹进行开挖,每挖深1 m左右就及时护壁。
3.2.3 溶洞处理的其他方法
对于一些地质构造特殊的溶洞,当其裂隙发育较广,用灌注低标号混凝土填堵无法封住裂隙时,可采取注浆措施,提供成孔条件穿过溶洞。
1)根据地质情况在每一根桩的中心位置或桥墩承台的四角钻注浆孔,钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探,通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。
2)用注浆泵注浆,注浆压力不宜太大,控制在0.5 MPa～1.0 MPa范围,具体压力值由现场试验确定。速度为15 L/min～20 L/min,其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂或碎石),然后固结,渗透最小直径定为3.0 m,以保证冲钻成孔时有足够的固结体。
3)单花管注浆,管头花管段长度为100 cm,孔眼直径和间距根据现场试孔后确定,注浆管外径为70 mm,比钢套管内径要小。注浆时,通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间,压入量根据渗透半径、固结体积来计算,公式为Q=πR2 Hβμα(1-γ)λ。其中,R为渗透半径;H为溶洞高度;μ为填充物的孔隙率;α为超灌系数;λ为地区性经验系数;γ,β分别为充填率与充填系数。这些参数和系数可根据现场试验确定。
4)为防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,使得先注入的浆液与砂子(或碎石)初步达到胶结后再注浆,循环注浆多次,直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。
5)注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆的压力必须调高,最后封孔。注浆顺序依据施工情况自行掌握。
4结语
溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题,由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点,在处理过程中应综合分析各种资料和数据,针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案,对随时出现的新情况做好充分的准备。
参考文献
[1]交通部第一公路工程局.公路施工手册(桥涵)[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].