大桥溶洞桩基（共10篇）
大桥溶洞桩基 篇1
1 工程概况
宜万铁路长巴河大桥桥址位于中低山区, 桥头两侧位于丘坡地段, 中间为长巴河河床。长巴河为季节性河流, 河内旱季无水。2#墩位于长巴河河道中间, 原设计为9Φ1.5m钻孔柱桩, 由于考虑受溶洞的影响变更为6Φ2.5m钻孔柱桩, 如图1所示。
图1 2#墩桩位变更前后平面图 (单位:m)
2 变更后地质钻孔
根据变更后的桩位, 重新对桩位进行地质勘探, 考虑到桩径大及岩溶地区地质变化的特殊性, 为了更能准确的揭示每根桩位上的实际地质情况, 在每个桩位上均匀的补钻三个地质钻孔如下图2所示。
图2桩位补钻地质钻孔平面图
在地质钻孔过程中, 如果遇到填充型溶洞或小于1米的溶腔时, 直接利用地质钻孔的钻杆向孔内注水泥浆, 为下一步桩基础施工扫除一点障碍。通过对变更后桩位进行地质钻孔发现, 1#桩桩底地层发育两个溶洞, 一个可能为充填型溶洞, 高约5m, 整个桩身都要穿过该溶洞;一个为空洞, 高约12m, 半个桩身穿过该溶洞, 由于桩基础穿越暗河以下至完整基岩处成桩难度极大, 同时考虑到穿越暗河将对原暗河体系的影响, 将1#桩向线路右侧平移1.25m, 使1#桩桩底避开暗河系统。
3 钢护筒方案的提出
根据新提供的地质资料及溶洞所处的位置, 确定下一步桩基础的施工方案。地质资料钻探显示, 最多的溶洞有两个, 最困难的桩是1号桩, 中间有一个充填型溶洞, 但在地质钻孔注浆时, 注浆量大, 也可能是暗河的一个分支。而且桩底侧下部是暗河系统, 考虑到这一特殊性, 考虑采用双层钢扩筒的方法成孔。
第一层钢护筒下到距离第一个溶洞顶板1米处, 再进行冲击钻冲进。距离第二个溶洞顶板还有1米时下第二层钢护筒, 再进行冲击钻冲进成孔。
4 钢护筒方案的制定
一般岩溶地区, 溶洞四周的岩石都比较坚硬, 如果用震动锤直接将钢护筒震到溶洞顶板1米的位置, 这个目标根本无法实现。只能是先用冲击钻扩大一级成孔, 下小一级的钢护筒, 根据1#桩的溶洞数量确定先用2.9米直径的冲锤采用泥浆护壁冲进, 距离第一个溶洞顶板1米的位置时, 停止冲进。下直径为2.8米的钢护筒, 在钢护筒与泥浆护壁之间注浆。注浆强度满足要求后, 再用2.7米直径的冲锤采用泥浆护壁冲进, 距离最下面的溶洞顶1米时, 停止冲进。下直径为2.6米的钢护筒, 在钢护筒与泥浆护壁之间注浆。再用2.5米直径的冲锤采用泥浆护壁冲进。根据在成孔过程中漏浆的可能, 对选用的钢护筒钢板厚度进行计算选定。上部20米范围采用钢板厚16mm的钢板卷成, 下部全部采用板厚25mm的钢板卷成。
5 钢护筒方案的实施
根据已制定的钢护筒方案, 选用需要增加的设备:考虑到钢护筒数量大, 自购卷板机1台;为了实现将钢护筒吊起及下落, 在长巴河底架设120t龙门吊1台;为了辅助钢护筒的下放, 采用DZJ-150型振动锤1台;注浆机两台。
方案中的第一步用2.9米直径的冲锤冲进到第一个溶洞顶板顶1米时, 停止冲进, 下直径为2.8米的钢护筒, 由于在冲击钻成孔时, 成孔有一定的斜率, 而钢护筒每节均是垂直的, 所以钢护筒无法按预想的目标下放到位, 距离第一个溶洞顶板还有5米。将震动锤功率调到最大, 无法将钢护筒震放到位, 后经开会讨论, 对孔内进行泥浆循环, 将下面由于在下钢护筒过程中沉渣进行清除, 测孔深, 确定孔底无沉碴后, 再用震动锤辅助下沉, 无法再下放到位, 在泥浆孔壁与钢护筒之间进行注浆处理。再进行第二步用2.7米直径的冲锤采用泥浆护壁冲进, 击穿第一个溶洞, 漏浆, 孔内泥浆无法到达孔口位置, 距离护筒孔口30米, 采用捞渣法施工。到第二个溶洞顶1米的位置停止冲进, 下每二层钢护筒, 冲进成孔。
结语
(1) 在不先冲击成孔的情况, 无法进行钢护筒的全程跟进。
(2) 在下放钢护筒之前用地质钻孔钻机确定溶洞所在位置, 以便下一步确定钢护筒下放的位置。
(3) 下沉钢护筒准备工作要充分, 快速下沉可以减少孔内浮碴沉淀厚度, 减小钢护筒和沉碴之间的摩阻力, 否则, 钢护筒很难下沉到成孔孔底位置。防止由于沉碴过后导致钢护筒震不下去。
(4) 在钢护筒下放过程中要焊接好钢护筒的耳环, 防止由于耳环的质量问题, 导致钢护筒掉入孔内。
大桥溶洞桩基 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。
高桩码头多溶洞桩基处理技术 篇3
【摘 要】 结合实际工程案例，在介绍工程地质条件和岩溶的基础上，分析溶洞地质条件下的钻孔施工准备工作及施工技术，提出回填黄土和块石防止漏浆、下内护筒防止流沙塌孔及浇筑素混凝土封堵溶洞等码头桩基溶洞处理技术。采用这些处理方法，可以很好地避免或解决溶洞地区桩基施工的常见问题，取得理想的施工处理效果。
【关键词】 岩溶；钻孔桩；抛填
在码头桩基础施工过程中，遇到溶洞的情况并不少见。作为隐蔽的地下自然现象，溶洞给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成掉锥、卡锥、埋锥、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁码头质量。如果准备不充分，施工措施不恰当、不及时，整个工程的安全、质量和进度都会因此而受到直接影响，严重的会造成不良的社会影响，给投资者带来巨大的经济损失。因此，本文通过具体工程案例的实践分析，总结归纳出在多溶洞地质条件下的码头钻孔灌注桩溶洞处理方案和质量控制方法。
1 工程概况
某工程码头平台直线段长400 m，1号与2号引桥间码头平台宽30 m，2号与3号引桥间码头平台宽25 m。码头采用高桩板梁式结构，排架间距9 m。码头部分基桩采用直径为 mm钢护筒，钢护筒内钻孔嵌岩部分桩芯采用直径为 mm钢筋混凝土形式的嵌岩桩，30 m宽平台每榀排架布置5根桩，25 m宽平台每榀排架布置4根桩，共计212根直桩；引桥水上部分基桩采用直径为 mm钢护筒，钢护筒内钻孔嵌岩部分桩芯采用直径为800 mm钢筋混凝土形式的嵌岩桩，共计43根；引桥岸上及变电所平台基桩直径为 mm钻孔灌注嵌岩桩，共计113根。
1.1 工程地质条件
某工程上部地层主要由黏性土组成：①粉质黏土，强度稍低，一般呈可塑状态；②粉质黏土及黏土，呈软塑～流塑状态，具中～高压缩性；②-1淤泥质粉质黏土呈流塑状态，属勘区软弱土层；③粉质黏土及黏土，呈可塑～硬塑状态，有一定的厚度，工程性质较好；④粉质黏土及黏土，呈可塑～硬塑状态，具有中压缩性，连续分布，厚度较大，工程性质较好；④-1粉质黏土及黏土，呈可塑状态，工程性质一般；⑥中风化灰砾岩，强度高，是引桥及土建各建筑物桩基的良好持力层。
1.2 岩 溶
某工程下卧的基岩为第三系灰砾岩，砾质成分主要为灰岩，由钙砂质充填，在裂隙较发育时可能发育有溶洞。在全部413个钻孔中，85个钻孔显示有大小不等116个溶洞，见洞率为20.6%，显示的溶洞在平面上主要集中在2号、3号码头及引桥区范围内，在1号码头及引桥区内仅3个钻孔见4个溶洞；所揭露的溶洞多发育在地下10～25 m深度内，部分溶洞个体发育较大，部分溶洞呈串珠发育。根据场地内溶洞的高度，将溶洞分成大型溶洞（洞高≥4 m）33个、中偏大型溶洞（2 m≤洞高<4 m）33个、中型溶洞（0.5 m≤洞高<2 m）38个和小型溶洞（洞高<0.5 m）12个，所占比例分别为28.45%，28.45%，32.76%，10.34%。综上可知，在场区内2号、3号码头及引桥区岩溶发育程度比1号码头及引桥区强烈，揭露的溶洞高度较高，且多以中型以上溶洞为主，在平面及垂向立体空间分布上表现出了强烈的不均一性。
2 溶洞施工
2.1 溶洞地质条件下的钻孔施工准备
在钻孔桩尤其是溶洞区域的钻孔灌注桩开钻前，相关专业技术人员必须向施工人员进行技术交底，认真分析每根桩的地质资料，确定溶洞的大概位置及形状规模。
应选择合适的钻孔设备机型。在多溶洞地质条件下钻孔施工容易发生漏浆、偏孔、塌孔、流沙等现象，选择合理的设备尤为重要。通常选择的钻头为圆筒锥形的实心半自动冲击钻，具有冲程小、频率高、扩孔系数相对较小等特点，较适宜于溶洞地质条件下作业。
针对溶洞处理措施必须快而及时的特点，材料必须考虑周全且准备充足。根据分析掌握的数据，准备好足够的泥土及回填的片石，以便能在出现溶洞时及时回填处理；在各孔周围准备足够的小粒径片石（粒径不大于15 cm）和优质黏土，黏土最好做成泥球状（15～20 cm）或饼状后用薄膜包裹，防止干裂；同时在施工过程中，准备装载机和挖掘机各1台随时待命，以便在遇到溶洞漏浆时能迅速铲起片石和黏土进行填孔；备用钢护筒若干节，当遇到溶洞漏浆时，可作为防止塌孔护壁使用；水上平台钻孔桩施工还应准备铁皮焊制的料斗，用于调运黄土和块石使用。
2.2 溶洞桩钻孔施工技术
在开孔前，应先根据超前钻资料将岩面标高和溶洞标高换算成孔深，在钻头钢丝绳上做好标记，当钻至溶洞顶盖附近时，适当减小冲程，缓慢将溶洞顶板击穿，防止卡钻。当钻头进入溶洞底部后，应仔细观察井口钢丝绳是否对中，如果钢丝绳发生偏位，说明发生偏孔现象（见图1），此时需向孔内抛一些片石，抛填高度应高于偏孔处以上1～2 m，使用小冲程冲击片石，使钻头受力均匀，起到纠偏作用；当锤头钢丝绳恢复中心位置时继续钻进，从而确保孔的垂直度。
2.3 溶洞桩成孔施工技术处理
2.3.1 回填黄土和块石防止漏浆
某项目引桥陆上钻孔桩C3-8在钻孔时遇到溶洞，桩底标高 16.1 m，桩长36.1 m，超前钻资料（见图2）显示溶洞位于 8.08～ 12.18 m处，溶洞高度4.1 m。钻机钻至孔深33 m处时，出现漏浆塌孔并有埋钻现象，无法继续钻进，与超前钻所描述的“有漏水，掉钻现象”情况相符。由于该溶洞高度较深，且溶洞填充物并不饱满，故先将孔口钢护筒（1.2 m €？1.5 m €？0.01 m）加长至3节，防止因漏浆而造成地表塌陷，然后按1∶1的比例回填块石和黄土至孔深25 m；再用钻头冲孔挤压至孔深28 m，继续按1∶1的比例回填块石和黄土至孔深25 m，再次冲孔挤压；如此反复直至回填料压实并充满溶洞区域，无漏浆现象发生，最终顺利成孔。
2.3.2 下内护筒防止流沙塌孔
引桥陆上钻孔桩B2-13桩径1 m，地面标高12.5 m，桩底标高 13.5 m，超前钻资料（见图3）显示溶洞位于 3.49～ 8.59 m和 10.39～处，内填充软塑状的褐红色黏性土。钻机钻至孔深17 m时发生漏浆现象，溶洞填充物不断塌入进入孔内，经回填块石和黄土后，继续钻至孔深时，再次出现溶洞填充物坍塌现象，钻头提起后溶洞填充物迅速流入孔内，出现流沙塌孔。由于该溶洞出现流沙现象，经设计探讨采用下内护筒方案，护筒高度至少达到第一层溶洞至第二层溶洞底部高度。现场采用7节（1.2 m €？1.5 m €？0.01 m）钢护筒，分4节一段、3节一段焊接完成，更换直径为1.15 m的钻头重新扩孔，地表埋设2节（1.3 m €？1.5 m €？0.01 m）钢护筒防止漏浆塌方。当钻机钻至孔深15.6 m时，开始沉放钢护筒，采用汽车吊逐步跟进的方式，在护筒底口落至孔深25.6 m时将护筒焊接在地表护筒上；更换原钻头为直径1 m的钻机继续钻孔，直到钻至所需标高。
2.3.3 浇筑素混凝土封堵溶洞
码头平台桩DD-38桩桩顶标高17.64 m，桩底标高 26.7 m，桩长44.34 m，护筒直径1.5 m，嵌岩芯柱直径1.3 m，超前钻资料（见图4）显示溶洞位于 6.3～ 9.2m， 9.6～ 14.6 m和 15.5～ 18.8 m处。在钻孔过程中发生漏浆现象，经回填黄土和块石（按1∶1比例）后钻至设计孔深时发生塌孔，并与相邻桩有窜孔现象；再次回填黄土和块石（按1∶1比例）复钻，溶洞内填充物一直不断涌入孔内，且漏浆严重；当钻机钻至34 m（即第三层溶洞顶部）时，孔内填充物迅速回淤至孔深26 m（即第一层溶洞底部），无法再次成孔。
由于该溶洞为多层溶洞且填充物流动性极强，经现场讨论，采用浓泥浆冲孔逐层施工并浇筑素混凝土工艺：钻孔内大量回填黄土，造浓泥浆（泥浆相对密度约为1.4）循环冲孔；当钻孔钻到处时，无法进入，由于浓泥浆不断循环护壁，回淤速度变缓，此刻迅速浇筑低标号混凝土进行封堵，混凝土浇筑至超过溶洞顶部2～4 m，且在混凝土面不再下降时停止，待24 h后复钻；钻机钻至孔深38.4 m时，再次浇筑低标号素混凝土进行封堵（见图5），待放置24 h后复钻至最终成孔。
2.3.4 其他方法
溶洞处理通常还有压注双液浆法，灌砂、压浆法，但这些方法由于工期较长且施工成本较高，故某工程未予采用。
2.4 溶洞桩浇筑混凝土
在溶岩地区浇筑钻孔桩混凝土时，桩内混凝土有时会突然下降，从溶洞流失，或从周围已成孔中冒出，若混凝土不能及时跟进，就会出现断桩现象。在多溶洞地质情况下进行溶洞桩基浇筑时，应当配备足够的混凝土罐车，计算好罐车运输时间，保证浇筑过程混凝土不间断供给；但这种方法也存在一定弊端，倘若溶洞过大，混凝土面长时间不上升，底部混凝土会发生初凝，导致导管无法拔出，造成严重的经济损失。
通过现场28根溶洞桩统计发现，在浇筑溶洞桩时，若发生混凝土面急速下降，通常会下降至一定高度后保持不变且混凝土面一定会高于漏砼处。由于溶洞壁较薄，在内外压强平衡被打破时，江水也会迅速渗入溶洞内与之贯通，在不考虑摩阻力的情况下，可初步判断混凝土面下落最低高度为外部水压力与孔内混凝土压力恰好达到平衡时的高度，即
由公式可知，h砼=h水，由此初步计算出混凝土面大致下落的高度。由于混凝土面下降高度还受溶洞大小、溶洞内填充物等要素的影响，需结合现场实际情况观察混凝土面稳定位置。当混凝土面长时间处于某一水平位置且持续浇筑既无上升也无下降现象时，应当适当停止浇筑并密切关注孔内混凝土面升降情况；30～60 min后测量混凝土面高度，若无变化，将导管埋深减少至混凝土面下2 m左右，以减小灌注混凝土时对漏砼处所产生的冲击力。通知搅拌站适当减小砼塌落度，使漏砼处周围混凝土堆积后等待初凝，并在等待过程中每15 min活动导管一次，防止泵管堵塞；发生初凝后尝试浇筑，混凝土面有上升现象，方可继续浇筑；如仍未上升，说明混凝土仍在外漏，重复以上操作后继续浇筑。
此外，在灌注中导管提升时，应根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞导致混凝土面突然下降，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，在灌注完成后观察30 min左右，若混凝土面没有变化方可拔出导管。
3 结 语
（1）在溶洞地质条件下钻孔桩施工开工前，应先根据地质资料进行细致分析，制订切实可行的施工方案，确保该分部施工的技术人员和相关的技术工人详细了解此码头每个桩基的地质情况，熟读地质图纸及资料，熟悉每个桩孔的溶洞位置、大小等情况，做到钻孔时心中有数。
（2）根据现场施工经验可知，回填黄土、块石是处理溶洞最经济实用的方案，其特点是见效快、成本低、操作简单。下内护筒方案虽然效果明显，但对孔的垂直度、孔径受岩面状况的影响而有其局限性，操作难度大，且在护筒接长时一定要用加劲钢板连接焊牢，焊缝饱满，确保不漏水；浇筑素混凝土方案效果明显可靠，且适用于各种类型的溶洞处理。由于溶洞具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，在桩基施工中应注意各方面的因素，从经济、节约工期、保证质量等方面综合考虑。
（3）针对多溶洞地质条件，在钻孔桩混凝土浇筑过程中，应提高混凝土生产和运输能力，提前做好备用措施，以免混凝土供应不及时而出现断装现象；同时应加大混凝土的初灌量和控制导管距桩底的距离，避免底部残渣不能被冲起和导管埋深不够。此外，在浇筑过程中，技术人员应当密切关注混凝土面上升情况，做好记录，根据实际情况，合理安排停滞时间和导管埋深。
参考文献：
[1] 柳金荣，王旭，梁汉波，等.高桩码头桩基施工中若干问题的探讨[J].中国造船，2014（1）：250-255.
[2] 严志娟.浅谈码头桩基施工的质量控制[J].中国水运，2014（2）：205-207.
大桥溶洞桩基 篇4
关键词：桥梁,桩基,溶洞,施工方法
1 引言
广清高速扩建工程大燕河大桥地处广东清远北江支流大燕河冲击平原区,新建大燕河大桥与旧大燕河大桥采用两侧加宽整体拼接的施工工艺。桥位岩溶极其发育,溶洞大小各异,形态极其复杂,溶洞多为粉质黏土填充或空洞。大燕河大桥共有89根桩基,其中大部分桩基位于溶岩地区,施工单位在施工过程中遇到许多问题,经采取相应措施,圆满完成了桩基的施工任务。
2溶洞地区桩基施工方法
根据桥位各溶洞发育特点、发育程度、连通情况,以及老桥地质及老桥基础类型,施工单位选择采用常规施工法、钢护筒护壁法、旋喷桩帷幕护壁法等处理措施。具体施工方法如下:
(1)针对覆盖层存在软弱层、松散砂层的情况,一般均采用钢护筒穿过软弱层、松散砂层的施工方法。
(2)对现有地质钻孔未发现溶洞的灰岩区桩基,桩基施工一般采用常规施工法(但在施工现场须做好应急处理措施)。若覆盖层有软弱土层,一般采用钢护筒护壁法,以确保旧桥安全。
(3)当加宽桥已探明地质覆盖层深厚,加宽桥基础采用摩擦桩设计。当覆盖层存在软弱层或松散砂层时,一般先在加宽桥桩周采用旋喷桩注浆形成帷幕护壁后,再进行加宽桥基础的钻孔施工。
(4)岩溶区桩基护壁所采用的钢护筒不回收(常规桩基孔口钢护筒可回收多次利用);应根据实际地质情况,以确保桥梁结构安全为原则,合理选用钢护筒下放方式。
3 钢护筒跟进法
3.1 机械准备
90 t振动锤1台,吊车1台,冲击钻机1台。
3.2 钢护筒尺寸要求
对于钢护筒尺寸的要求,因桩径大小不同而有所区别。桩径小于或等于1.6 m的桩基:采用直径比桩径大20 cm的护筒。护筒打入深度小于10 m时,采用壁厚为8 mm的护筒;打入深度大于10m但小于20 m时,采用壁厚为10 mm的护筒;打入深度大于20 m时,采用壁厚为12 mm的护筒。
桩径大于1.6m的桩基:采用直径比桩径大30 cm的护筒。护筒打入深度小于10 m时,采用壁厚为10 mm的护筒;打入深度大于10 m但小于20 m时,采用壁厚为12 mm的护筒;打入深度大于20 m时,采用壁厚为14 mm的护筒。
大燕河大桥的桩基直径分为1.2 m、1.6 m、1.8 m,施工时施工单位根据设计文件的要求选择相应规格的钢护筒。同时,为预防桩基溶洞塌孔、漏浆等情况发生,需准备足够的黏土、片石等应急物资。
3.3 施工工艺
3.3.1 工艺简述
钢护筒是用钢板卷制的圆形桶状结构物,钢护筒所起的作用主要是:①防止软弱层土质等引起土层坍塌。②减少受周围溶洞区的影响。③永久性钢护筒可以作为钻孔桩防腐蚀的屏障。在适当的条件下,还可以作为桩结构的一部分参与受力。
3.3.2 钢护筒制作
大燕河大桥钢护筒通过向专门的生产厂家定做,护筒尽可能卷圆,每节护筒都要经过检查,保证相互对接同心度偏差≤1‰。
钢护筒采取分节制作,制作长度为每节3 m,焊缝等级须达到一级标准,焊缝整齐顺滑,焊缝金属与母材过渡平顺,焊缝不得有裂纹、未熔合、夹渣和未填满弧坑等缺陷。为了满足钢护筒现场水平吊装的需要,在护筒外焊接吊耳。护筒内侧对应吊耳位置临时用“米”字形型钢支撑架进行加强。
3.3.3 打进钢护筒
(1)根据单桩地质勘察的详细情况,准确计算出岩层上部黏土层的埋深及层厚。先用冲击钻冲孔至一定深度(一般为6～10m),而考虑到护筒壁与土层岩层的摩擦力,现场施工时采用扩大冲孔直径的方法来确保钢护筒能顺利放入孔内(例如1.8 m的桩采用2 m的冲锤冲孔)。在此桩后续的钢护筒打进过程中,采用振动锤打入钢护筒。
(2)搭设导向架控制钢护筒的位置(即粗控)。预先分出导向架的纵横轴线,再用全站仪在孔位平台上放出钢护筒纵横轴线,平面位置偏差控制在50 mm以内。钢护筒进入导向架后,在测量人员控制下,利用导向架上、下层的调节千斤顶调整护筒的平面位置和垂直度,用吊车起吊钢护筒就位至上、下2层后,分别各用4个弧形限位板把护筒限定在导向架内,让钢护筒通过自重缓缓入泥,待钢护筒下沉稳定后吊车才能脱钩。护筒周围用黏土夯实,筒顶标高高出地面30 cm。
(3)在自重作用下钢护筒入泥稳定后,开始安放振动锤;将液压钳对位后(检查与钢护筒同心),夹住护筒,缓慢松钩,进行点振,吊机带力下沉;测量观察护筒垂直度和平面位置,满足要求后,将钢护筒施振至导向架顶口。移走导向架,再施振至设计标高。在施振的过程中随时观测护筒的垂直度和护筒的限位挡板,如发现垂直度有偏差或限位挡板焊缝脱落,要及时进行纠偏和补焊。护筒接长时,焊缝一定要饱满,保证不漏水。为保证钢护筒的强度和刚度,每隔3 m设置加强钢板箍。
(4)用振动锤将护筒振入指定深度,护筒中心和导正井架中心基本重合,孔位偏差≤1 cm。在振动作用下将护筒压入土层、岩层时保证其垂直偏差≤5‰,护筒离平台横梁不能太近,避免护筒随钻机晃动。
(5)复振:继续捶打钢护筒,直至打不动;然后再往孔内加黏土造浆冲孔。
4帷幕旋喷法
4.1 机械准备
高压旋喷机械1套。
4.2 材料准备
①满足设计及施工要求用量的32.5R水泥;②为预防桩基溶洞塌孔、漏浆等情况发生,准备好足够的黏土、片石等应急物资。
4.3 施工工艺
4.3.1 测量定位
首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出区域的控制桩,然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置,用小竹签做好标记,并撒白灰标识,确保桩机准确就位。
4.3.2 机具就位
将施工使用的机具移动至施工部位,由专人指挥,用水平尺和定位测锤校准桩机,使桩机水平;导向架和钻杆应与地面垂直,倾斜率小于1.5%。对不符合垂直度要求的钻杆进行调整,直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确,必须使用定位卡,桩位对中误差不大于5 cm。
4.3.3启动钻机边旋转边钻进
采用高压单管施工,桩径不小于50 cm,平面沿桩周按45cm间距布置,平面直径为160 cm。该方法插管与钻孔两道工序合二为一,即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中,为防止泥沙堵塞喷嘴,应采取高压水喷嘴边射水、边插管,水压力一般不超过1 MPa,至设计标高后停止钻进。
4.3.4 浆液配置
高压旋喷桩的浆液采用32.5R普通硅酸盐水泥,水泥浆液配制严格按设计要求将水灰比控制为0.9:1,每米水泥掺量不小于250 kg。搅拌灰浆时,先加水,然后加水泥;每次灰浆搅拌时间不得少于2 min,水泥浆应在使用前lh制备;浆液在灰浆拌和机中要不断被搅拌,直到喷浆前。喷浆时,将水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时应过滤筛,把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管被输送到旋转振动钻机的喷管内,最后射出。旋喷桩帷幕护壁处理平面示意图见图1。
4.3.5 喷射注浆
在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统,设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好,各通道和喷嘴内不得有杂物,并对其做高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。对旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制,并随时做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等方面的记录。喷射灰浆时,先应达到预定的喷射压力(24～26 MPa),喷浆旋转30 s,水泥浆与桩端土充分搅拌后,再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管,提升速度为180～200 mm/min,旋转速度为20～25 r/min。直至注浆管口距桩顶1m时,放慢搅拌速度和提升速度,保证桩顶密实均匀。施工过程中发生故障时,应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时立即检查排除故障。重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1 m,防止固结体脱节。旋喷桩帷幕护壁处理立面示意图见图2。
4.3.6 冲洗
喷射施工完成后,采用清水把注浆管等机具设备冲洗干净,防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆,通常把浆液换成清水在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
5溶洞区施工注意事项
5.1 钢护筒跟进法施工
施工前应弄清楚溶洞的深度,利用振动锤将加套钢护筒徐徐打下。护筒接长时,焊缝一定要饱满,保证不漏水。接口处要用加劲钢板连接焊牢,直至打进超过溶洞所在位置或所设定的深度,然后再往孔内加黏土造浆冲孔。溶洞高在3～5m之间,多层溶洞且间距较小的可采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理,然后用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部。为保证钢护筒的强度和刚度,每隔3 m设置加强钢板箍。
5.2 帷幕旋喷法施工
注意控制好旋喷压力和提升的速率,使成桩周围形成坚固的护壁。
6 结语
在溶洞地区进行桥梁桩基施工存在很多困难,大燕河大桥桩基采用钢护筒跟进法和帷幕旋喷法对溶洞进行处理的施工方案较为成功,经广东交通集团检测中心检测,一类桩比例达到桩基总数量的80%以上。此案例的施工经验是:在溶洞区桩基施工中对岩溶的处理需结合地质资料,选用既满足设计要求又能加快施工进度和保证质量的施工方法。
参考文献
[1]王吉侠.用爆破震动法处理岩溶地区冲击钻孔桩卡钻事故[J].桥梁建设,1988(1).
[2]郭先涛.溶岩地层桥梁基础的施工[J].桥梁建设,1988(1).
[3]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范(JGJ 94—94)[M].北京:中国建筑工业出版社,1995:25-87.
[4]王赫.桩基础工程施工与组织管理[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
大桥溶洞桩基 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。
桩基施工溶洞处理措施研究 篇6
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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文家卯桥梁桩基溶洞施工方案 篇7
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]
朱方路特大桥溶洞处理实例 篇8
本桥是沪宁城际铁路上的一座特大桥, 位于江苏省镇江市七里甸镇境内, 主要上跨朱方路、运粮河支流等。桩长28~60m, 桩径Φ1000mm和Φ1250mm, 要求桩基嵌入弱风化 (σ0=700k Pa) 的新鲜岩面以下, 且桩端要有不小于3倍桩径的完好弱风化持力层。3#~25#墩台区域地下灰岩发育完全, 基本每个墩台下的岩层都存在大小不一的溶洞或裂隙, 尤其是7#、8#、9#、21#和25#墩位的溶洞是串通的。
二、工程地质条件
根据钻探揭露, 场地地层可分为:第四系全新统填土层 (Q4ml) 、第四系全新统冲击层 (Q4al+pl) 、第四系上更新统冲洪积层 (Q3al+pl) 、崩积层 (Q col) 、灰岩 (P2l) 、花岗岩 (γ) 。
灰岩-1:强风化。小里程位置呈灰色, 岩芯呈碎块状, 局部短柱状;大里程位置呈灰黄色, 岩芯呈短柱状, 节长一般5~10cm, 其顶部Jz-Ⅲ05-C31孔见及一溶洞, 层厚1.90~9.60;
灰岩-2:弱风化。小里程位置呈灰色, 薄层状构造, 岩芯基本层短柱状, 节长一般约10cm, 于Jz-Ⅲ05-17、Jz-Ⅲ05-C12孔见及溶洞, Jz-Ⅲ05-C11孔下部亦有可能有溶洞;大里程位置处于花岗岩侵入体与灰岩接触地带位置, 节长一般10~30cm, Jz-Ⅲ05-C31孔见及溶洞。最大揭露厚度20.40m。
根据区域地质资料显示, 桥址位于高资岩体地层接触带上, 断裂构造。该桥址覆盖层局部位置土洞很发育, 底部分布灰岩, 为可溶岩, 溶洞很发育;桥址区普遍存在流塑、软塑状的粉质黏土及粉土。
三、施工前期的相应准备
⑴据岩土工程勘察报告, 认真分析每根桩的地质柱桩图, 记录溶洞的深度和高度, 为现场施工提供依据, 特别是有溶洞的孔位要采取轻锤冲击、加大泥浆密度的方法成孔, 以防卡钻和掉锤。
⑵要选择性能良好、故障率低的机械设备如排浆车、铲车和挖机;场地上要准备一个大泥浆池, 以便漏浆时好及时补充, 浇注砼时好及时排浆;场地上还要准备好黄土、片石及钢护筒以防漏浆长时间得不到补充塌孔。
⑶施工道路一定要规划好, 防止搅拌车、吊车、泥浆车、铲车和挖机等工作是相互影响。
⑷对施工作业人员进行全面的技术交底、包括施工作业工序、流程、安全措施、安全措施和应急方案等。
四、冲孔过程中的溶洞处理方法
1、一般措施及常见问题
溶洞处理的一般方法是发现漏浆及时采取补浆, 投片石及黄土进行堵漏, 但往往很难堵住或当时能堵住, 待重新冲击至原深度时还是漏浆, 经常重复出现此现象。若堵漏措施不当, 长时间泥浆补不上来, 则容易出现塌孔、偏位和卡锤。此种方法的缺点在于不仅工期得不到保证, 成孔很困难, 灌注砼时超方量大, 极易造成各种工程事故。
2、采用注浆治理
⑴若墩台的地质剖面图没有看出有明显溶洞, 在其四角进行注浆即可, 以达封锁岩层裂隙的目的。
⑵对于封闭的较小的溶洞 (溶洞高度不大于3米) , 则在桩位上直接钻孔注浆即可, 注浆加固法相当于溶洞被完全填充并与岩体结合成完整体。
⑶对于较大的溶洞 (溶洞高度大于3米) 或溶洞串孔, 可以先填充吹填砂然后注浆;也可以先注砂浆, 再注浆填充密实。吹砂处理的方法是在原钻孔附近补钻2个Φ127mm的吹砂孔;先注砂浆应改用专用砂浆泵, 注浆孔至少Φ150mm, 待砂浆注好后再注水泥浆确保溶洞完全被填充好。此种方法主要是从经济上考虑, 并能节约注浆时间, 注浆填充后能起到很好的效果。
3、注浆的技术措施及施工工艺
⑴用注浆泵注浆, 注浆压力不宜过大, 控制在0.2~0.5MPa范围, 具体压力值由现场试验确定。
⑵浆液选用水泥浆, 用P·C 32.5级水泥, 水泥浆配合比为水:水泥=1.0:1.0;也可以添加粉煤灰, 可降低材料成本, 浆液配比为水:水泥:粉煤灰=1.0:0.6:0.4。
⑶注浆施工步骤: (1) 钻机就位开孔, 用钻机钻至比设计深度多1~2米, 确保冲击至桩底时不漏浆; (2) 用Φ20的镀锌管插入至孔内, 并要求管底 (溢浆口) 比孔底高出50cm左右; (3) 将注浆泵与镀锌管连接好, 先用高压水洗孔将溢浆孔疏通有利于逼浆; (4) 洗完管后, 第一次进行开放式注浆, 注入压强在0.2~0.5MPa、水灰比为0.6~0.8的纯水泥浆, 直至管口冒出水泥浆;第二次注浆用水泥加水玻璃 (加入水泥量0.5%~1%的水玻璃) , 同时加大水泥量, 一般调整水灰比为1:1, 增大压力至0.6~1MPa, 直至管口再次冒浆表明注浆已经结束。
4、注浆的注意事项
⑴若注浆孔位距离较近, 采用跳孔注浆;为防止浆液流失太远造成浪费, 可采用间歇注浆, 控制好分次注浆量和注浆时间。
⑵施工时注意钻孔深度比设计桩孔深度多0.5~1.0米, 防止冲击时增加桩底的裂隙。
⑶钻孔时在淤泥层或砂土层容易塌孔、埋钻杆, 可先在此地层注浆待固结后方可向下继续钻孔。
⑷施工过程中如发现注浆管堵塞, 应及时清洗, 防止堵管。
⑸施工过程中如出现异常情况及时向上级汇报, 及时处理。
五、溶岩区注浆前与注浆后的对比情况
1、注浆前的施工状况
以8#墩台上的8-7#桩位实际施工为例, 开孔前通过钻孔地质柱状图了解到淤泥层厚15米, 在距地面37~43米处有溶洞。开始施工时准备下15米的钢护筒, 以保证不塌孔不出安全事故。施工6天 (下护筒有2天) 至38米处漏浆, 而且是一下子漏完了, 赶紧让泥浆车补浆, 而且是边补边投黄土和毛石, 至少回填15米才不漏。继续施工2天又漏了, 重复上述补浆回填工作2次, 在第4次冲击至39米处不漏, 继续冲击突然浆一下子又漏了, 而且锤也卡住了, 用挖机和钻机卷扬配合都没有拉起来。后来通过定向爆破才把锤拉起来但地面整体塌陷了。
还有很多地质柱状图上没有显示溶洞的冲击至强风化岩层时绝大多数都是漏浆, 而且受实际情况的限制往往难得及时补到泥浆, 因孔壁不受泥浆的压力经常塌陷。
2、注浆后的施工状况
以8#墩台为例说明, 因淤泥层达15米厚且8-7#孔爆破后土体受到剧烈扰动, 钻孔时不成孔, 只能分两步施工:开始在32米处注浆, 以固结上部土体, 再继续向下钻孔至设计孔深后才能插管进行注浆。把有溶洞的桩位全部注好后再进行冲击施工, 就没有出现漏浆、塌孔等事故了。
六、结束语
溶洞地区地质情况复杂, 施工过程难度很大。对于溶洞发育完全地区, 施工中会经常遇到漏浆、塌孔、偏位、卡锤等情况, 严重影响其工程进度和工程质量。因此, 对有溶洞的施工区域必须在前期做好充分的施工准备, 同时必须针对具体溶洞情况拿出具体的解决方案。
摘要：本文结合沪宁城际铁路朱方路特大桥冲孔桩施工中遇到溶洞处理难题, 提出注浆处理的施工方案, 不仅保证了工期还达到了很好的效果, 为很好处理溶洞积累了可靠的施工经验。
关键词：溶岩,注浆,复杂地质,漏浆
参考文献
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[2]梁伟:《冲孔桩工程溶洞处理实例分析》[J].广州建筑, 2007.
浅析高速公路溶洞区桥梁桩基施工 篇9
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
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[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.
鄱阳湖特大桥溶洞区钻孔桩施工 篇10
关键词：鄱阳湖,钻孔桩,溶洞,断层
1 工程概况
新建铁路铜陵至九江线鄱阳湖大桥位于鄱阳湖入长江通道的九江市湖口地段, 距长江口约6km。全桥共145个墩台, 867根桩基。其中φ1.5m钻孔桩618根, φ2.0m钻孔桩210根, φ2.5m钻孔桩39根。桥址区域地层分布较全, 除侏罗系地层缺失外, 其它地层自元古界至第四系均有出露。桥址区覆盖层主要为第四系冲湖积物, 除1#~8#墩和132#~144#墩覆盖层较薄, 为1.00~17.90m, 大部地段厚20.00~40.80m, 局部厚43.70~59.30m;岩性为淤泥、粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉~砾砂、圆砾土和卵石土, 局部揭露有厚几厘米~2.50m的砂砾胶结层, 大桥两端山前分布有少量坡残积角砾土。
基岩主要为下古生界寒武系~志留系砂岩、页岩和灰岩, 局部为粉砂质泥岩。砂岩分布于27#墩以东地段;页岩分布于27#墩以西和8#~12#墩地段;灰岩分布于62#墩~79#墩宽约480m (沿桥中线) 地段。湖床以下, 岩面高程一般为-31.69~-12.22m;其中56#墩~62#墩和69#墩~72#墩地段, 岩面较低, 高程分别为-43.29~-35.99m和-49.83m;向两侧湖岸, 岩面逐渐抬升, 至坡角岩石多直接出露。受构造挤压和风化影响, 岩石风化差异明显, 风化带厚薄不均, 最大强风化破碎岩厚度超过50m, 微风化岩面波状起伏。
基岩断裂构造十分发育, 勘察结果表明, 桥址区有7条较大规模断裂通过, 其中影响最大的一条为北东向张家村断裂 (F1) , 另一条为北北东向湖口——鞋山隐伏断裂 (F2) 。张家村断裂 (F1) 及其影响带宽约1.8公里, 分布于28#墩~98#墩地段;湖口——鞋山隐伏断裂 (F2) 宽约70米, 分布于9#墩附近;F3断裂分布于130#~132#墩地段, 带宽约100米。其余地段小型断裂十分发育。
2 钻机选型及钻孔方法的确定
根据同类型地质钻孔桩施工经验及试桩经验, 采用小扭矩回旋钻机不能有效地穿越卵石、漂石层;大扭矩回旋钻机自重太大, 需要大型起重设备, 安装周期太长, 无法满足多工点的需要。回旋钻机处理工勘遗留物困难, 在地质岩层破裂带施工难度大。采用冲击钻可有效地处理工勘遗留物, 冲击钻施工的孔壁比回旋钻机施工的孔壁稳定, 处理溶洞和裂隙漏浆时, 更能防止塌孔, 且移位、安装均比较快。
从上述思路出发, 决定在溶洞区采用深埋护筒, 正循环、冲击钻机 (手摇式冲击钻和磕头钻) 成孔。施工时, 各墩位6根护筒之间浇注混凝土形成整体, 防止护筒不均匀下沉, 影响钻孔平台安全。
在砂岩、页岩地段采用旋转钻机和冲击钻机成孔, 其中在断层及裂隙发育地段采用冲击钻机。
3 钻孔桩施工
3.1 泥浆指标
钻孔过程中, 泥浆起着极其重要作用:保护孔壁, 防止塌孔;悬浮钻渣, 加快钻进速度。要充分发挥泥浆的作用, 其指标的选取致关重要:1) 埋设护筒深水施工时, 既要保护孔壁, 防止坍孔;又要不使泥浆反串。2) 既要能悬浮钻渣, 又要使钻渣在泥浆池中循环时迅速下沉。尤其是在本桥钻孔桩施工中, 完全采用泥浆循环 (或泥浆分离器) 进行清渣, 泥浆指标显得更为重要。我们严格控制不同地层中的泥浆指标, 见表1。
3.2 主要施工工序
3.2.1 钢护筒埋设
钢护筒外径φ1.8米, 入土深度15~20米。水中墩钢护筒通过导向船导向, 采用DZ160型震拔机插打, 要求水中墩钢护筒上端高出水面1.5米以上, 钢护筒中心偏位≤5cm, 竖直度≤1%。钢护筒插打完毕, 在钢护筒之间浇注混凝土, 将6根钢护筒连成整体, 防止钻孔过程中平台塌陷。
3.2.2 泥浆循环系统的设置
泥浆循环系统主要由泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成, 见图1。
泥浆从孔口经由出浆管进入泥浆池, 经过沉淀, 再由泥浆泵将泥浆经由进浆管送回孔底。进浆管的下管口是一节长约0.6米的特制钢管, 钢管上焊接一个圆环, 套在钻头顶部钢丝主绳上, 上下用卡环夹住, 使钢管不致上下移动, 又能绕钢丝主绳转动, 避免在钻孔过程中进浆管与钢丝主绳缠绕在一起。含渣泥浆再从孔底上翻至孔口, 经出浆管进入泥浆池。通过泥浆循环, 孔底的钻渣即可在泥浆池中沉淀下来, 再人工将钻渣清除, 达到清渣的目的。本泥浆循环系统不需掏渣筒取渣, 节约了清渣时间, 提高了钻孔效率。
3.2.3 钻孔施工
开孔时, 直接向孔内投入狗头石与粘土1:1的混合物, 以钻头冲击造浆。开孔时采用2米以下的小冲程。特别是在护筒底口以下3米以内, 须反复投入片石 (或狗头石) 与粘土的混合物, 采用小冲程冲砸密实, 防止缩孔或塌孔。孔内水位应保持高于孔外水面1.5米。对于水中桩, 在钻过护筒底口以下3米之前, 孔内水位应适当降至高于孔外水面1米左右, 以防孔内泥浆反窜。钻孔过程中, 须密切注意泥浆的浓度和钻孔进度, 以此决定是否需要投粘土造浆。
3.2.4 清孔
采用换浆法或泥浆分离器清孔。清孔分两次进行, 第一次, 钻孔深度距设计孔底标高1米左右时, 将泥浆池中的泥浆全部放掉, 向孔中投入约10m3粘土重新造浆替换原来的泥浆;孔深达到设计孔底标高后, 钻头在孔底1.5米范围内上下缓慢活动, 泥浆继续循环约2小时, 并适当加入清水降低泥浆比重。泥浆指标满足要求:相对密度1.05~1.2、粘度17~20s、含砂率<4%之后, 再将钻头提出, 下检孔器, 检查合格后, 即可下钢筋笼和砼灌注导管, 然后进行第二次清孔。第二次清孔时, 先将泥浆管从砼灌注导管中插入孔底, 然后盖上闷头, 开动泥浆泵, 让泥浆循环, 直到孔底检测沉渣厚度满足验标要求。
3.2.5 钢筋笼的制安
采取每隔两米在钢筋笼的四向焊上定位钢筋以保证钢筋笼四周具有足够的保护层厚度, 采取在每道加劲筋内必须增设六角内撑, 快要进入孔口时再将其割除, 以防止钢筋笼吊装时变形。
3.2.6 灌注水下砼
采用泵送灌注水下砼。施工中需防出现夹泥缺陷桩。导管埋深控制在2~6米。砼灌注完毕之后, 在砼初凝之前, 要及时清理桩头。
3.2.7 桩基检测
所有桩基均采用超声波检测仪进行声测检查。声测管接头要严密, 防止孔内泥浆和水泥浆进入声测管内而堵塞声测管。检测之前, 在各声测管内加满清水。鄱阳湖大桥共检测桩基867根, 其中Ⅰ类桩865根, Ⅱ类桩2根。
4 特殊地质的处理
4.1 溶洞的处理
溶洞容易造成掉钻、卡钻, 同时由于溶洞与鄱阳湖湖床相通, 当孔深至溶洞部位时, 孔内水位会突然迅速下降而极易造成塌孔。因此安全通过溶洞非常重要, 为此采用超声波探测仪并根据地质报告, 在钻孔至溶洞顶1~0.5m时, 减小冲击钻冲程, 在1~1.5米范围内变换冲程, 逐渐将洞顶击穿, 防止卡钻。同时备足粘土、水泥、片石或狗头石 (直径10~20cm) , 对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。待冲穿溶洞后迅速提钻, 按粘土、片石4:1的比例分层交替抛投。数量拟按溶洞大小, 漏浆多少而定, 抛投之后小冲程重新开钻, 2小时后泥浆比重应达到1.35~1.40, PH值8~10。
钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况, 以便判断是否歪钻。若歪钻应按1:1的比例回填粘土和片石至弯孔处0.5米以上, 重新冲砸。
4.2 断层、裂隙漏浆的处理
4.2.1 材料准备
入岩前, 准备充足的水源 (或泥浆) 和一至二台泥浆泵。准备足够的粘土、水泥, 并将粘土 (掺混水泥) 做成泥球, 直径15~20cm。准备一定数量的小片石或狗头石, 直径10~20cm。
4.2.2 处理
1) 密切注意护筒内泥浆面的变化情况, 当泥浆面迅速下降时, 证明在漏浆, 首先要是尽快补水 (或补泥浆) , 然后投泥球, 将漏浆堵住, 之后将粘土和片石按大约1:1的比例往下投约2米, 再重新开钻, 这样砸碎的片石和大颗粒土可将裂隙填充一定的距离 (阻碍裂隙宽度变化) , 即可钻进一定深度而不漏浆。当再次漏浆时, 仍按上述方法处理, 即可逐步钻至设计孔底标高。
2) 部分地段, 上述方法效果欠佳时, 对于小的断层、裂隙采用直接投水泥, 对于大的断层、裂隙采用灌注C30水下混凝土, 待砼强度达到70%后重新开钻。这样在断层、裂隙采范围内形成了一个砼护圈, 从而阻止了断层、裂隙引起的漏浆、塔孔。
5 主要施工事故的预防和处理
5.1 掉钻
掉钻事故多由主绳断裂所引起。钢丝绳断裂主要是操作人员控制失误, 打空锤所引起的, 因此, 除了及时更换破损钢丝绳外还需加强操作人员技能和责任心的培养。钻孔过程中遇有钻头提不上来的情况时, 不能强行提拉, 要摸清情况, 采取相应对策。钻头一定要装上保险绳, 保险绳安装要牢固。掉钻之后, 应及时打捞上来, 以免时间过长, 钻头被沉渣埋住。
5.2 埋钻
埋钻主要有两种情况:一是沉渣埋钻, 其次是坍孔埋钻。要避免沉渣埋钻, 钻头不能长时间停留在孔底不动, 万不得已的情况下, 一定不能停止向孔底输送泥浆, 使泥浆继续循环。预防坍孔埋钻, 在于防止塌孔。如果沉渣埋钻不太严重, 可不停地将钻头一提一松, 逐渐将钻头松动, 然后拔出。本桥有多个孔当时由于突然停电一个多小时造成埋钻, 即采用该方法处理的。如果沉渣埋钻比较严重, 则需采用其它方法。如65~79#墩有多个孔钻孔至50~60m时, 突然掉钻, 后来被8~15米深的沉渣埋于孔底, 采用前述方法无法拔出。用泥浆泵从上至下逐步将沉渣清除, 再用钻机提拔, 仍然无效。最后采用微量爆破:先探清钻头四个刃脚的位置, 然后在刃脚处放入电雷管和微量炸药。爆破后将刃脚处沉渣震松、震散, 最后用钻机将钻头提出孔底。
若发生坍孔埋钻, 最要紧的是将主绳保住, 让主绳上端露出地面以上。坍孔后, 要检查护筒情况, 如果护筒倾斜或偏位不符合要求时, 必须将护筒扶正或拔出重新插打, 其次要将坍塌处重新回填碾压密实。再采用回旋钻机扫孔至埋钻位置, 然后通过提拔或“反冲”法将钻头拔出。扫孔过程中要注意保护主绳。在40#墩4号孔, 由于地勘资料上未显示有溶洞而未作好预防准备, 钻孔至40米深时, 突然大量漏浆, 补水不及, 造成塌孔, 将钻头埋于38米深处, 覆盖厚达20米。坍孔发生后, 尽快将钻机从施工平台上移走, 以防平台下陷殃及钻机。将主绳系于平台构件上, 经检查护筒未发生倾斜和偏移。在护筒里回填粘土, 再接长护筒继续向下插打5米。将钻头周围塌陷处回填密实之后, 安装回旋钻机, 采用φ1.5米的笼式钻头。扫孔到位后, 用吊机提拉 (提升力18t) 未能成功。改为“反冲”法提拉:吊机继续用18t的力提住被埋钻头, 移开回旋钻机, 换上冲击钻机, 冲击钻机吊1.8t重的小钻头不停地冲击被埋钻头, 每冲击一次, 被埋钻头可反弹约5cm, 经反复冲击, 被埋钻头上升2米后被顺利拔出。
5.3 卡钻
发生卡钻有两种情况:其一是在比较软弱的地层由于缩孔产生卡钻;另一种是在比较硬的地层中由于钻头倾斜或探头物、溶洞等而产生卡钻。对于缩孔卡钻, 一般只要不停上下提动钻头即可解决。第二种卡钻的情况, 处理起来就困难得多, 必要时需采用爆破方法, 将包扎好的乳化炸药放到钻头底部或钻头3/4处, 实施水下松动爆破, 取出钻头。施工中, 多数情况炸药无法直接放在钻头底部或3/4处, 先用地质钻钻小孔至钻头底部, 将炸药从地质钻机的套管中放入孔底, 提起套管实施爆破, 将钻头松动后提出钻头。在采取水下爆破施工时, 必须采用小当量松动爆破, 尽可能的减少爆破对孔壁的影响造成塌孔。有时甚至不得不把钻头埋在孔底。
5.4 十字槽
十字槽问题是冲击钻相比于旋转钻的一大缺点。但只要措施得当, 是比较容易避免的。产生十字槽的主要原因是钻头没有转动, 可分为三种情况:其一是由于泥浆浓度太太阻碍了钻头旋转, 其次是钻头冲程没有变化, 另外就是孔内有探头物。针对这些原因, 充分控制泥浆指标, 不停变换冲程, 十字槽基本可避免发生。十字槽的处理:其一, 如果十字槽发生在比较软弱的地层中, 而且又不太长的话, 可通过在钻头周围加焊竖向钢板进行修孔处理;其二, 如果十字槽发生在较硬地层或十字槽很长的话, 则只有回填碎石或砼重新冲砸。
5.5 坍孔
从鄱阳湖特大桥的情况来看, 采用冲击钻, 正常情况下 (保持泥浆浓度和泥浆面高度) , 不太容易发生塌孔。主要是遇到空溶洞或裂隙漏浆而补水不及时, 就有可能塌孔。因此保持泥浆浓度和泥浆面高度是防止塌孔的主要措施。塌孔发生后, 我们均是采用加深护筒, 然后回填重新冲砸的方法处理。
6 钻孔施工的其他事项
6.1 修孔
冲击钻头容易磨损, 要及时加焊, 及时修孔。进入岩层之前, 要将钻头修补一次, 要避免在岩层中修孔, 如果岩层中孔径不够, 应将岩层部分回填重新冲砸。
6.2 水下爆破处理卡钻
在比较软弱的地层中应该严禁孔中爆破。在较硬地层中, 可采用微量爆破, 对于处理埋钻、卡钻等帮助很大。但在裂隙和溶洞发育的岩层中应该小心, 应防止爆破之后, 引起漏浆、塌孔。钻孔过程中发生卡钻事故后, 通常的做法是在一定的范围内不断加大提升钻头的能力, 但是力的方向始终向上不变。而水下爆破的作用是:1) 有可能将卡钻障碍物直接破坏, 消除障碍;2) 爆破发生后, 作用在钻头上的力使钻头产生扭转或倾斜, 从而避开障碍物。
卡钻可实施水下爆破的条件:各类岩石卡钻:1) 覆盖层为粘土、亚粘土、淤泥均可实施爆破;2) 覆盖层中有较厚的卵石, 卵石含泥量较高也可实施爆破。
卵石层卡钻:卵石层卡钻实施爆破情况比较复杂, 实施爆破必须慎重。但具备以下条件时仍可小剂量实施。1) 钻孔过程中, 泥浆比重较大, 护壁很好, 不漏浆;2) 爆破时, 孔内外水位差较大, 且孔内泥浆比重较大;3) 药量的控制是爆破方式处理卡钻事故成功的关键。原则上来讲岩石药量可大, 卵石药量需小;水深药量可大, 水浅药量需小;水位差大药量可大, 水位差小药量需小。具体做法:首先选用200~400g炸药实施爆破, 若未获成功, 测量孔深, 在确定孔壁安全后可逐步加大, 但一般不超过1000g。
7 结语