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江西省公路机械工程局:梅沙1#大桥桩基溶洞处理(李晓生、钟王平)

 老哥会 2011-07-30
梅沙1#大桥桩基溶洞处理(李晓生、钟王平)
作者:李晓生、钟王平    来源:未知    点击数:2549    更新时间:2007-9-5

目前,在高速公路建设中,桥梁工程采用桩基础越来越普遍了,主要我国的桩基施工工艺技术较成熟了,施工工艺容易掌握,桥梁安全稳定系数高。但是在岩溶发育地区,桩基施工就必须小心谨慎,先探明地质情况再确定桩基的施工方案。下面就武吉B15标梅沙1#大桥桩基施工的小结。
一、工程概况
梅沙1#大桥跨越梅沙村水田,最大桥高15.24米,本着少占耕地、环保的原则而设桥;在K162+480和K162+681.5处两次跨越同一灌溉水渠,交角分别是60度和120度。桥梁上部采用预应力混凝土连续小箱梁,左右幅均为10*30m,3+4+3孔一联,桥梁全长306米;下构为柱式桥墩钻孔桩基础和肋板式桥台钻孔桩基础,大部分墩台桩位处有溶洞存在,桩基须穿过溶洞并至少嵌岩3-5米,桩底保证下伏5-8米完整基岩。
经桥梁超前地质钻孔资料,全桥80%的桩基下伏溶洞,其中最大溶洞约30米,最小溶洞为1米,且溶洞与溶洞彼此相通,溶洞内按其充填状态分为空溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞。充填物又分为粘土充填物、砂砾充填物、稀土充填物,充填物大部分呈软塑或流塑状。因此此桥桩基施工难度极大。
针对以上地质情况,项目部经过认真讨论,仔细研究,结合工期与施工成本等因素综合考虑,最终确定了以人工挖孔与机械钻孔相结合的施工方案。
二、采用的施工方法:人工挖孔与冲击钻钻孔相结合
(一)、人工挖孔方案(此法适用于溶洞小于3米或无溶洞的桩基且桩基地下水不多的情况)
1、施工方法
桩孔开挖采用“新奥法”施工法做指导,执行“短、弱、勤、快”的施工方法。
①“短”:指的是短开挖。控制每一循环的开挖深度在1.5m内,特别是表土段和强风化地段,必须严格控制循环开挖深度,才能获得孔桩的有效护壁时间,根据井壁稳定情况循环深度按0.7-1.5m控制。
②“弱”:指的是减弱爆破应力对围岩及周围环境的影响,特别是处于变形体中的围岩及建筑物附近施工,更需要减弱爆破力进行保护。根据底层条件,碎石土层原则上以人工开挖为主,孔口做锁口处理,桩身作护壁处理,坚硬孤石可采用风镐挖进方式,也可使用预裂爆破方式,但应避免造成嵌固基岩的破坏。
③“勤”:指的是勤支护。开挖过程中对表土段和强风化采用C25砼护壁支护,护壁厚度20cm,弱风化基岩段可采用喷、锚、网等护壁方法。
④“快”:指的是孔桩开挖到位后,快速组织钢筋混凝土浇筑施工,尽量缩短挖孔桩浇筑前的“裸露”时间。
2、施工程序
挖孔桩的施工程序为:场地平整→放线、定桩位→开挖第一节桩孔土石方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次测量标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、设置垂直运输架、安装卷扬机(或电动葫芦)、吊土桶、潜水泵、鼓风机、照明等设施→第二节桩身挖土石方→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度、方位和断面尺寸→拆上节模板、支第二节模板、浇灌第二节混凝土护壁→重复第二节挖土、支模、浇灌混凝土护壁工序,循环作业直至设计深度→检查持力层后进行修孔清底→对桩孔断面尺寸、垂直度、方位、深度、持力层厚度等进行全面检查验收→清理虚土、排除孔底积水→制作吊放钢筋笼就位→浇灌桩身混凝土至设计标高。
3、施工工艺
施工工艺流程详见《挖孔桩施工工艺流程框图》
挖孔桩施工工艺流程框图

 

4、施工要点
①施工准备
A、测定桩位,平整场地
a、使用经纬仪、水准仪、全站仪等测量仪器,对业主和设计单位提供的测量控制点进行复核检查,经复核检查各控制点的坐标参数准确无误后,使用引点建立施工区测量控制网,并对挖孔桩的开挖轴线、高程进行定位,根据各桩的断面尺寸,标定挖孔桩的井口轮廓线,并在互相垂直的引导线上埋设测量标志点。
b、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地,以便于安装井架及铺设出碴轨道,桩区地表要建截、排水及防护设施;对桩顶坡土清刷减载;雨季施工,孔口要搭设雨蓬。
B、安装井架
为便于出碴,井架采用钢筋制作而成,一般每个井口安设台3t卷扬机作为提升牵引设备。
C、铺设出碴轨道
第一节护壁(锁口)混凝土灌注完后,在井口的纵向或横向铺设轻便轨道,供运土平板车运行出碴。
D、备好各工序所需要的机具器材和井下排水、通风、照明设施,并设置滑坡变形、位移的标志。
②桩身开挖
A、井口部分
根据桩身井口段土质情况将井口挖至1m深时,即可立模灌筑壁厚20cm-30cm的第一节钢筋混凝土护壁。此节护壁在井口0.5-1.0m高度范围内加厚至50cm,这部分称为锁口,用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。锁口顶面要平整,并略高于原地面。
B、桩井掘进,采取边挖边护的方法。
一般每节挖深1m左右后,沿井壁立模灌注一节钢筋混凝土护壁形成环形框架。具体开挖深度视地质情况确定,如石质风化破碎或有地下水地段,井壁容易发生坍方,每节开挖1m左右。为了减轻开挖时对井壁的震动,应以风镐开挖为主,局部可配合风枪。石质较硬地段,多数使用风枪钻浅眼爆破,开挖顺序为先中间部分,后井壁部分。
C、出碴。
井内采用人工装碴,使用井架做提升设备,将土斗车直接放在井口侧边的轨道上或将土斗吊到轨道土斗车上,打开底板卸入车中运出。
D、护壁施工
a、护壁模板制安
桩护壁主要在井口以下,土层及强风化、软弱层等地段开挖中进行。为便于模板的安装和拆卸,模板用钢板制作成定型钢模板。拆模时做到只需将其中一块模板往桩中心方向一退,其余模板方便就地拆除。钢模的边肋按圆弧倒角设计,两块模板在边肋处用U型卡连接,为了保证模板刚度,护口壁模板做成上口小下口大的形状,即每节护壁接头处做成阶梯形,即便于浇筑砼,又可以供操作人员上下磴踏。施工中拆上节模板、支下节模板,模板即可循环使用。
b、护壁支撑
为保证桩井开挖的施工安全和护壁质量,桩井采取边挖边护的方法施工。注意避免在土石变化和滑动面处分节。在支模灌注每节混凝土前,注意清除岩壁上的浮土和松动石块,使护壁混凝土紧贴围岩。每节开挖应在上节护壁混凝土终凝后进行,而且开挖不易过深,以免上节护壁悬空过高,整修井壁时不宜放炮,以免造成震动。
c、护壁浇筑
护壁采用分段开挖浇筑,每段1M,浇筑混凝土护壁前,应仔细校核位置,以保证桩径及垂直度,浇筑混凝土护壁时,随时观察模板位置及变形情况,发现问题及时处理。由于上圈有100 –150MM的空隙,混凝土沿着模具搁置在护壁的钢模板上,边沿上相接的孔眼用U形卡扣固定。下料时混凝土沿着模具徐徐进入护壁内,既方便施工,又加快进度,并可减少混凝土浇筑时的损失。
护壁混凝土的强度等级按设计要求配制,为使混凝土振捣密实,配制坍落度稍大的细石混凝土。混凝土采用机械拌制,用吊桶运输人工浇筑,同时采用微型振动捣固棒捣固混凝土。
E、井内通风
桩井挖至一定深度后,为保证井下有新鲜空气,一般在井口设一台5.5-11KW,轴式通风机,以直径500MM的胶管(软管)向井内送风,通风机设在机架上,通风式为压入式,确保井内通风良好。
  F、井内排水
当井内开挖遇到地下水时,采起随挖随用吊桶将泥石水一起吊起。若大量渗水,在井底,一侧挖集水坑,用扬程大于30M潜水泵将积水排出桩孔外。
  G、上下井设施
为解决施工人员上下井,可视井深情况设扶梯或带安全卡的吊笼。
  H、挖孔注意事项
a、多桩同时开挖施工,应严格按照间隔开挖顺序施工。以减少水的渗透和防止土体滑移。
b、对桩的垂直度和直径,应每段检查,发现偏差,随时纠正,保证位置正确。其检查方法采用自制的十字架或线锤对中,把十字架放在第一段护壁上口的控制标记上,通过吊线锤检测即控制桩孔中心、断面尺寸和桩身的偏差及方位位置。
c、桩底应达到设计要求的持力层上,并清除底部虚土,开挖中逐层进行隐蔽检查。
d如遇塌孔,应及时采用在塌方处砌砖护壁或砌砖外模式,配直径6-8MM,间距150MM钢筋,再支钢模灌筑混凝土护壁。
e开挖出渣应及时运往弃碴场,严禁开挖出碴堆弃到桩井的周围。
f开挖过程要按照规范要求作好安全监测,及时向监理工程师及业主提供监测资料。
g挖桩过程完毕后,要尽快浇灌混凝土,以保证桩孔稳定
5、劳动组织:为了便于缩短工期,如果同一个墩基础内土层紧密、地下水不大时,将整个墩台基础的所有桩同时开挖。如果孔内渗水严重时,将对渗水量大的一个孔超前开挖、集中抽水,以降低其它孔内的水位。当同一个墩基础内土层松软、地下水较大时,将进行对角开挖,避免孔间间隔层太薄造成坍塌。我们将对所有桩孔开挖组织四班制连续作业。既一个孔护壁完成后在等强过程中进行另一个孔的挖掘工作,每班4-6人,开挖1-2人,提升出土及排水3-4人,井上井下人员交替更换。
6、质量控制程序:
⑴、挖掘时,不必将孔壁修成光面,要使孔壁稍有凹凸不平,以增加桩的摩擦力。
⑵、人工开挖50cm-100cm后,为了防止孔壁塌落,必须进行砼护壁,护壁用C25砼。现浇砼护壁采用外齿式护壁(如下图),外齿式护壁作为施工用的衬体,抗塌孔的性能较好,便于人工用钢钎等捣实砼,增大桩侧摩阻力。

                                              

⑶、桩孔挖掘及支撑护壁两道工序必须连续作业,不宜中途停顿,以防塌孔。
⑷、挖孔时如有渗水,应及时支护孔壁,防止水在孔壁浸泡流淌造成塌孔。采用井点降水或集中泵排。挖孔时如遇地层地下水丰富时,桩内孔径适当扩大20cm~30cm,采用水泥砂浆多层隔水止水。如遇到涌水量较大而潜水层承压水时,可采用水泥砂浆压灌卵石环圈,或其它有效措施。
7、常规护壁的排水
⑴、一般性排水
a、除在地表墩台位置四周挖截水沟外,并应对从孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。
b、孔内渗水量不大时,可用铁皮桶盛水,人工提引排走,渗水量大时,可用小水泵排走。孔深少于水泵吸程时,水泵可设在孔外;倘若孔深大于水泵吸程,须将水泵吊入孔内抽水。
c、在灌注砼时,若几个桩孔均只有少量渗水,应采取措施同时灌注,以免将水集中一孔增加困难。若多孔渗水量均大,影响灌注质量时,则应于一孔集中抽水,降低其它各孔水位,此孔最后用水下灌注砼施工。
⑵、检测溶洞的方法及处理措施
当挖孔进尺到岩层时,仔细研究地质超前钻探的结果,如无溶洞按正常的爆破方法进行开挖。如有溶洞,必须先确定溶洞的埋置深度,根据溶洞的埋深,确定开挖到溶洞顶面1m时,作业人员身上安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系,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,然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中(也可将点燃的蜡烛放入溶洞中),呆30分钟,若正常,方可将作业人员用钢筋吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈,且其要有足够的壁厚、刚度,以防止灌注砼时护壁被挤垮,然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后。继续向下挖进。
若溶洞内无承压水,在挖穿顶盖前,作业人员身上的安全带必须与孔顶上的安全绳或钢爬梯相连接,以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞前将鸽子或活鸡放入溶洞中,呆30分钟,若正常,方可进行洞内作业。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,然后立模浇注钢筋混凝土护壁。
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20cm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米。
b.填充物为软塑状粘土、含碎石粉质粘土时,采用短柄铁锹进行开挖,每挖深0.5m左右就及时护壁。挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段,应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包,必须打眼放炮和严格控制装药量,以松动为主,以免护壁被炸坏造成坍孔,同时孔壁周围眼孔要加密,不装药,以保证爆破后孔壁完整。挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水,人工提引排走,渗水量大时,可用水泵排走。
⑶潜水层承压水的处理
挖孔时如果遇到涌水量较大的潜水层承压水时,将采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理。具体处理如下图所示:

                                              
a、首先用水泵将井内水排尽;然后把潜水面沿孔壁周边完全开挖出来;再在孔壁设计半径处开挖环形槽。
b、在孔底干铺20cm厚卵石层,其上安设5mm厚、高度稍大于潜水层的钢板圈,其内径等于桩径。并在卵石层上设置压浆管,在压浆管埋入砼顶盖处焊钢板,以利于定位和防止压入的水泥浆沿管壁上流。
c、钢板隔离圈与孔壁之间填充卵石,其孔隙率将控制在40%左右。
d、为了节约成本,便于继续开挖,在隔离圈内填充装填密实的泥麻包。
e、灌筑水下砼顶盖,强度为C10,厚50cm.
f、压浆:给进程序为:先压泥浆,将钢板圈内的空隙用泥浆填充,以节省水泥;再压纯水泥浆,因其流动性好,裂隙小也可以压浆;最后压水泥砂浆,其配合质量比为1:1,并在砂浆中掺入合适的早强剂。泥浆稠度为2s-6s,纯水泥浆和水泥砂浆稠度为2s-10s。压浆机为灰浆泵,压力控制在0.3-0.4MPa。
g、封闭完成48小时后将水抽尽,水位不上升后,即可将砼顶盖凿去孔径范围之内的部分,并吊出泥麻包,拆除钢板圈,继续开挖以下部分。
8、质量检测标准
在挖孔过程中,必须要求作业队每一次砼护壁时,先在桩顶放出桩孔中点,然后吊线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砼护壁工作,桩位误差不得大于50mm,孔的倾斜率不得大于1%。
9、孔底处理
挖孔达到设计标高后,应及时进行孔底处理,必须做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。嵌入岩层深度要符合设计要求。并及时向驻地监理工程师报检。
(二)、冲击钻钻孔方案
1、钻孔灌注桩成桩工艺流程:

(1)、测量放样
(2)、制作护筒
(3)、平整场地
(4)、施工便道建设
(5)、泥浆池的建设
(6)、安装导向木,导向结构要有足够的刚度
(7)、准备粘土和片石(如有溶洞)
埋设钢护筒
(1)、首先进行埋设钢护筒,护筒有定位、保护孔口、维持超压力的重要作用,埋设位置应准确,其中心线要对准桩中心,偏差不得大于5CM,斜度不得大于1%。
(2)、桥台桩基或无水桩基护筒无水桩基护筒埋设采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填粘土必须分层填实。
(3)、护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。
(4)、钢护筒内吸呢。当覆盖层较厚,振动下沉速度较小时,应吸泥。吸泥时,钢护筒内要及时补水。
安装钻机
(1)、安装钻机时,钻架要固定在平台上,底座要平稳,以防钻架冲击而产生位移或下沉,通过钻架上滑轮的轮缘的铅垂线应对准桩位(或钢护筒底)中心,其偏差不得大于2CM,由于工序交替,钻架临时移开时,应作好标志,以确保复位后的准确位置,必要时应重新对位。
(2)钻头采用底部带球弧面的十字型钻头,钻头直径比护筒小5CM,其允许偏差为0-20MM,钻头上端应设打捞装置。
(3)、钨金套与大螺杆均为保证钻头转动的重要部件。要保证在钻孔时正常运转,钢丝绳要选用优质、柔韧、无死弯和无断丝者,且安全系数不应小于12,大绳与钨金套上钢丝绳搭接时,两者的绳径应相同,捻扭方向一致,联结必须牢固,卡子不得少于规定数,以防掉钻。
(4)、卷扬机就保持良好的工作状态。
钻进
(1)钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进深度及下一班就注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验,不合要求时,应随时改正,应经常注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
(2)钻孔过程中的孔径检查。为保证孔径正确和孔形正直,每钻进1米和更换钻头时必须用检孔器检孔,检孔器用钢筋制成,呈圆柱体,直径与钻头直径相同,高度为孔径的2-4倍。当检孔器不能自由通过孔底时,即表明弯孔或斜孔、梅花孔等情况,应立即回填片石(回填高度至检孔器所到位置以上0.5M),进行冲击修孔。
清孔
(1)、清孔采用抽渣法和抽泥浆法。
(2)、单护筒泥浆护筒钻孔宜采用抽渣法。终孔后骼掏渣桶下沉掏渣后,投入水泥、锯末、烧碱、黄土混合物(配合比为1:1:0.32:32)用小冲程冲砸造浆60分钟。使泥浆比重达到1.6左右(这时提高清孔速度极为有利)。然后反复掏渣,直到泥浆中无2-3MM大的颗粒为止。孔底泥浆比重控制在1.2-1.4,或根据试验确定。
(3)、钢筋笼的位置,在主筋范围内放好全部的加强箍筋。按加强筋上所示位置互相对准焊接主筋,形成钢筋骨架。然后按设计规定间距缠绕点焊箍筋。
(4)、整个钢筋笼分节制作,制作时注意设计好接头位置的钢筋长短及双排钢筋长短顺序及方向,以防上下节对接不上。同时按设计规定绑扎好导向鼻,防止露筋。
(5)、所有的钢筋笼制作工作均在陆地上的钢筋加工场上进行,待整个钢筋笼分节制作完毕后,从钢筋制作现场运至钻机附近,利用钻机上的滑轮进行安装。分节钢筋笼在孔位上进行焊接,上下节保持顺直,在下放过程中缠绕点焊接头箍筋。同时用气割把加强箍筋内的三根构造钢筋烧掉拿出,以防导管下放时受阻。
(6)、钢筋笼下放时防止碰撞孔壁,以免引起坍孔,一般采用正反旋转,慢起慢落逐渐下放的形式进行,钢筋笼入孔到位后采取固定焊接措施牢固就位,以防止提升导管时被拔出及灌注水下砼时出现浮笼事故。
   灌注水下砼
(1)、水下砼灌注拟用内径为20-30CM的刚性导管进行,导管进行必要的水密、承压和接头搞拉等试验,进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力,进行承压试验时的水压不小于导管壁所能承受的最大压力。水下砼的搅拌在拌和站集中搅拌。
(2)、对水下砼的要求:
A、可采用硅酸盐水泥、普通水泥,水泥的初凝时间不早于2.5小时。
B、骨料最大粒径不大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小净距的1/4,同时不大于40MM。
C、细骨料采用级配良好的中砂。
D、砼拌和物有良好的和易性,在输送和灌注过程中无显著离析、泌水;灌注时保持有足够的流动性。
(3)为提高砼和易性,砼中掺用高效缓凝减水剂。首批灌注的砼的初凝时间不早于灌注桩全部灌注完成的时间。
(4)、水下砼的灌注必须在清孔后的4小时进行,灌注砼前,探测孔底泥浆沉淀厚度,如大于规定,再次清孔,并注意孔壁的确定,防止塌孔。灌注首批砼时注意事项:
A、导管下口至孔底的距离一般为25-40厘米。
B、导管埋入砼中的深度不小于2米。
C、初灌前在砼漏斗底设置可靠的砼隔水球。
D、灌注开始后连续地进行,并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内砼不满时,徐徐地灌注,防止在导管内造成高压气囊。
E、在灌注过程中,经常探测井孔内砼面的位置,及时地调整导管埋深,导管的埋深一般不小于2米且不大于6米。
(5)、井孔内砼面位置的探测,采用测深锤,锤为锥形,锤重不小于4Kg。禁止使用其他不符合要求的方法。灌注将近结束时,可用取样盒等容器直接取样,鉴定好砼面的位置。灌注的桩顶标高预加一定的高度,一般比设计高出不小于0.5米至1米,确保桩头砼的质量良好。
钻孔桩的施工控制确保质量及进度的措施
在钻孔施工中漏浆、塌孔、涌沙、、发生偏孔、斜孔、梅花孔、椭圆孔、弯孔和卡、掉钻头事故都有可能发生,还要保证砼的灌注质量都会遇到一系列技术问题,所以施工难度相当大,除采取和执行严格的质量标准外,还须制订相应的控制措施。
小型溶洞处理方法:片石、粘土、水泥回填法
(1)、钻孔至接近溶洞顶以前,应根据地质勘探资料所揭示的溶洞大小、充填情况,准备足够的小片石和粘土、袋装水泥,小片石直径为10-20CM,粘土要做成直径15CM左右的泥球,同时要有足够的供水设备(如水泵、泥浆泵等)和水源或泥浆。
(2)钻孔至距溶洞顶部1米左右时,减小冲程,控制在1米至1.5米范围内变化,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将溶洞击穿,防止因冲程过长导致卡钻。
(3)在击穿洞顶前,须有专人负责观察护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,迅速补充水或泥浆,同时及时提钻,以防塌孔埋钻。然后根据溶洞的大小按1:1的比例回填粘土和片石(必要时投入整包的水泥),进行冲砸堵漏,只有当泥浆面稳定后方可转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。
(4)、对于不漏水的溶洞,在击穿溶洞后,也应如此反复处理,形成坚固密实的孔壁。
(5)、对于溶洞内充填物为软弱粘土、亚砂土的溶洞,进入溶洞后,也应向孔内投入粘土、块石混合物(比例为1:1)或整包的水泥,冲砸固壁。
大型溶洞的处理方法:采用护筒跟进法。
现场准备大量足够的片石、粘土混合物(比例1:1)和整包的水泥。
1、全程钢护筒跟进法
在地质超前钻探的基础上,根据地质超前钻探结果,确定护筒的埋入深度,有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。对于双层或几层溶洞的桩位,先用较大直径的钻头冲击至洞顶1米以后,下内护筒至孔底,内护筒须有足够的刚度,内护筒安放位置精确。再换小直径的钻头继续冲砸,直至击穿溶洞,然后及时回填粘土、片石混合物或整包的水泥,同时根据漏水情况及时补水或泥浆,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。此种方法造价偏高,但对于加快工程进度有其优势。
2、 钢护筒与回填片石相结合法
在地质超前钻探的基础上,根据地质超前钻探结果,确定护筒的埋入深度,有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。再用冲击钻冲砸,直至击穿溶洞,然后及时回填粘土、片石混合物或整包的水泥,同时根据漏水情况及时补水或泥浆,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,在冲砸过程中,可适当加大泥浆比重,使护壁牢固,再转入正常钻进。为了避免桩基在砼浇注过程中冲垮泥浆护壁,造成砼浇注过程中产生断桩等质量隐患,同时为了减少砼的浇注方量,节约成本,可用旧铁皮包裹在钢筋笼上,形成外模,使砼在浇注过程中不出现漏浆,从而成桩。此类方法的施工要点是:1、保证清孔后泥浆的比重,适合下放钢筋笼,避免钢筋笼上浮;2、下放钢筋笼前不出现塌孔现象;3、砼浇注过程中避免钢筋笼上浮。此种方法的优点是:节约工程成本,避免由于溶洞塌孔造成的断桩等事故。
在本桥的施工过程中对桩基溶洞处理主要采用片石和粘土回填的方法,取得了很好的经济效果,就是处理时间较长。
在本桥桩基施工过程中,还有一个值得注意的问题就是斜岩的处理。由于本桥处于岩溶发育地区,岩层倾向不确定,经常遇到桩锤落下的时候倾斜,这样如果继续施工必将造成桩基倾斜。有一个经济较好的处理方法,就是回填一些较硬的大块的片石重新冲孔,直到桩锤下落后不出现倾斜为止。以上就是本人在施工过程的一些心得。
作者:李晓生  1995年毕业于江西省交通学校路桥专业,2003年函授大专毕业于合肥工业大学路桥专业,2006年函授本科毕业于哈尔滨工程大学土木工程专业,95年毕业后一直从事工程现目前,在高速公路建设中,桥梁工程采用桩基础越来越普遍了,主要我国的桩基施工工艺技术较成熟了,施工工艺容易掌握,桥梁安全稳定系数高。但是在岩溶发育地区,桩基施工就必须小心谨慎,先探明地质情况再确定桩基的施工方案。下面就武吉B15标梅沙1#大桥桩基施工的小结。
一、工程概况
梅沙1#大桥跨越梅沙村水田,最大桥高15.24米,本着少占耕地、环保的原则而设桥;在K162+480和K162+681.5处两次跨越同一灌溉水渠,交角分别是60度和120度。桥梁上部采用预应力混凝土连续小箱梁,左右幅均为10*30m,3+4+3孔一联,桥梁全长306米;下构为柱式桥墩钻孔桩基础和肋板式桥台钻孔桩基础,大部分墩台桩位处有溶洞存在,桩基须穿过溶洞并至少嵌岩3-5米,桩底保证下伏5-8米完整基岩。
经桥梁超前地质钻孔资料,全桥80%的桩基下伏溶洞,其中最大溶洞约30米,最小溶洞为1米,且溶洞与溶洞彼此相通,溶洞内按其充填状态分为空溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞。充填物又分为粘土充填物、砂砾充填物、稀土充填物,充填物大部分呈软塑或流塑状。因此此桥桩基施工难度极大。
针对以上地质情况,项目部经过认真讨论,仔细研究,结合工期与施工成本等因素综合考虑,最终确定了以人工挖孔与机械钻孔相结合的施工方案。
二、采用的施工方法:人工挖孔与冲击钻钻孔相结合
(一)、人工挖孔方案(此法适用于溶洞小于3米或无溶洞的桩基且桩基地下水不多的情况)
1、施工方法
桩孔开挖采用“新奥法”施工法做指导,执行“短、弱、勤、快”的施工方法。
①“短”:指的是短开挖。控制每一循环的开挖深度在1.5m内,特别是表土段和强风化地段,必须严格控制循环开挖深度,才能获得孔桩的有效护壁时间,根据井壁稳定情况循环深度按0.7-1.5m控制。
②“弱”:指的是减弱爆破应力对围岩及周围环境的影响,特别是处于变形体中的围岩及建筑物附近施工,更需要减弱爆破力进行保护。根据底层条件,碎石土层原则上以人工开挖为主,孔口做锁口处理,桩身作护壁处理,坚硬孤石可采用风镐挖进方式,也可使用预裂爆破方式,但应避免造成嵌固基岩的破坏。
③“勤”:指的是勤支护。开挖过程中对表土段和强风化采用C25砼护壁支护,护壁厚度20cm,弱风化基岩段可采用喷、锚、网等护壁方法。
④“快”:指的是孔桩开挖到位后,快速组织钢筋混凝土浇筑施工,尽量缩短挖孔桩浇筑前的“裸露”时间。
2、施工程序
挖孔桩的施工程序为:场地平整→放线、定桩位→开挖第一节桩孔土石方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次测量标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、设置垂直运输架、安装卷扬机(或电动葫芦)、吊土桶、潜水泵、鼓风机、照明等设施→第二节桩身挖土石方→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度、方位和断面尺寸→拆上节模板、支第二节模板、浇灌第二节混凝土护壁→重复第二节挖土、支模、浇灌混凝土护壁工序,循环作业直至设计深度→检查持力层后进行修孔清底→对桩孔断面尺寸、垂直度、方位、深度、持力层厚度等进行全面检查验收→清理虚土、排除孔底积水→制作吊放钢筋笼就位→浇灌桩身混凝土至设计标高。
3、施工工艺
施工工艺流程详见《挖孔桩施工工艺流程框图》
挖孔桩施工工艺流程框图 4、施工要点
①施工准备
A、测定桩位,平整场地
a、使用经纬仪、水准仪、全站仪等测量仪器,对业主和设计单位提供的测量控制点进行复核检查,经复核检查各控制点的坐标参数准确无误后,使用引点建立施工区测量控制网,并对挖孔桩的开挖轴线、高程进行定位,根据各桩的断面尺寸,标定挖孔桩的井口轮廓线,并在互相垂直的引导线上埋设测量标志点。
b、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地,以便于安装井架及铺设出碴轨道,桩区地表要建截、排水及防护设施;对桩顶坡土清刷减载;雨季施工,孔口要搭设雨蓬。
B、安装井架
为便于出碴,井架采用钢筋制作而成,一般每个井口安设台3t卷扬机作为提升牵引设备。
C、铺设出碴轨道
第一节护壁(锁口)混凝土灌注完后,在井口的纵向或横向铺设轻便轨道,供运土平板车运行出碴。
D、备好各工序所需要的机具器材和井下排水、通风、照明设施,并设置滑坡变形、位移的标志。
②桩身开挖
A、井口部分
根据桩身井口段土质情况将井口挖至1m深时,即可立模灌筑壁厚20cm-30cm的第一节钢筋混凝土护壁。此节护壁在井口0.5-1.0m高度范围内加厚至50cm,这部分称为锁口,用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。锁口顶面要平整,并略高于原地面。
B、桩井掘进,采取边挖边护的方法。
一般每节挖深1m左右后,沿井壁立模灌注一节钢筋混凝土护壁形成环形框架。具体开挖深度视地质情况确定,如石质风化破碎或有地下水地段,井壁容易发生坍方,每节开挖1m左右。为了减轻开挖时对井壁的震动,应以风镐开挖为主,局部可配合风枪。石质较硬地段,多数使用风枪钻浅眼爆破,开挖顺序为先中间部分,后井壁部分。
C、出碴。
井内采用人工装碴,使用井架做提升设备,将土斗车直接放在井口侧边的轨道上或将土斗吊到轨道土斗车上,打开底板卸入车中运出。
D、护壁施工
a、护壁模板制安
桩护壁主要在井口以下,土层及强风化、软弱层等地段开挖中进行。为便于模板的安装和拆卸,模板用钢板制作成定型钢模板。拆模时做到只需将其中一块模板往桩中心方向一退,其余模板方便就地拆除。钢模的边肋按圆弧倒角设计,两块模板在边肋处用U型卡连接,为了保证模板刚度,护口壁模板做成上口小下口大的形状,即每节护壁接头处做成阶梯形,即便于浇筑砼,又可以供操作人员上下磴踏。施工中拆上节模板、支下节模板,模板即可循环使用。
b、护壁支撑
为保证桩井开挖的施工安全和护壁质量,桩井采取边挖边护的方法施工。注意避免在土石变化和滑动面处分节。在支模灌注每节混凝土前,注意清除岩壁上的浮土和松动石块,使护壁混凝土紧贴围岩。每节开挖应在上节护壁混凝土终凝后进行,而且开挖不易过深,以免上节护壁悬空过高,整修井壁时不宜放炮,以免造成震动。
c、护壁浇筑
护壁采用分段开挖浇筑,每段1M,浇筑混凝土护壁前,应仔细校核位置,以保证桩径及垂直度,浇筑混凝土护壁时,随时观察模板位置及变形情况,发现问题及时处理。由于上圈有100 –150MM的空隙,混凝土沿着模具搁置在护壁的钢模板上,边沿上相接的孔眼用U形卡扣固定。下料时混凝土沿着模具徐徐进入护壁内,既方便施工,又加快进度,并可减少混凝土浇筑时的损失。
护壁混凝土的强度等级按设计要求配制,为使混凝土振捣密实,配制坍落度稍大的细石混凝土。混凝土采用机械拌制,用吊桶运输人工浇筑,同时采用微型振动捣固棒捣固混凝土。
E、井内通风
桩井挖至一定深度后,为保证井下有新鲜空气,一般在井口设一台5.5-11KW,轴式通风机,以直径500MM的胶管(软管)向井内送风,通风机设在机架上,通风式为压入式,确保井内通风良好。
  F、井内排水
当井内开挖遇到地下水时,采起随挖随用吊桶将泥石水一起吊起。若大量渗水,在井底,一侧挖集水坑,用扬程大于30M潜水泵将积水排出桩孔外。
  G、上下井设施
为解决施工人员上下井,可视井深情况设扶梯或带安全卡的吊笼。
  H、挖孔注意事项
a、多桩同时开挖施工,应严格按照间隔开挖顺序施工。以减少水的渗透和防止土体滑移。
b、对桩的垂直度和直径,应每段检查,发现偏差,随时纠正,保证位置正确。其检查方法采用自制的十字架或线锤对中,把十字架放在第一段护壁上口的控制标记上,通过吊线锤检测即控制桩孔中心、断面尺寸和桩身的偏差及方位位置。
c、桩底应达到设计要求的持力层上,并清除底部虚土,开挖中逐层进行隐蔽检查。
d如遇塌孔,应及时采用在塌方处砌砖护壁或砌砖外模式,配直径6-8MM,间距150MM钢筋,再支钢模灌筑混凝土护壁。
e开挖出渣应及时运往弃碴场,严禁开挖出碴堆弃到桩井的周围。
f开挖过程要按照规范要求作好安全监测,及时向监理工程师及业主提供监测资料。
g挖桩过程完毕后,要尽快浇灌混凝土,以保证桩孔稳定
5、劳动组织:为了便于缩短工期,如果同一个墩基础内土层紧密、地下水不大时,将整个墩台基础的所有桩同时开挖。如果孔内渗水严重时,将对渗水量大的一个孔超前开挖、集中抽水,以降低其它孔内的水位。当同一个墩基础内土层松软、地下水较大时,将进行对角开挖,避免孔间间隔层太薄造成坍塌。我们将对所有桩孔开挖组织四班制连续作业。既一个孔护壁完成后在等强过程中进行另一个孔的挖掘工作,每班4-6人,开挖1-2人,提升出土及排水3-4人,井上井下人员交替更换。
6、质量控制程序:
⑴、挖掘时,不必将孔壁修成光面,要使孔壁稍有凹凸不平,以增加桩的摩擦力。
⑵、人工开挖50cm-100cm后,为了防止孔壁塌落,必须进行砼护壁,护壁用C25砼。现浇砼护壁采用外齿式护壁(如下图),外齿式护壁作为施工用的衬体,抗塌孔的性能较好,便于人工用钢钎等捣实砼,增大桩侧摩阻力。
⑶、桩孔挖掘及支撑护壁两道工序必须连续作业,不宜中途停顿,以防塌孔。
⑷、挖孔时如有渗水,应及时支护孔壁,防止水在孔壁浸泡流淌造成塌孔。采用井点降水或集中泵排。挖孔时如遇地层地下水丰富时,桩内孔径适当扩大20cm~30cm,采用水泥砂浆多层隔水止水。如遇到涌水量较大而潜水层承压水时,可采用水泥砂浆压灌卵石环圈,或其它有效措施。
7、常规护壁的排水
⑴、一般性排水
a、除在地表墩台位置四周挖截水沟外,并应对从孔内排出孔外的水妥善引流远离桩孔。
b、孔内渗水量不大时,可用铁皮桶盛水,人工提引排走,渗水量大时,可用小水泵排走。孔深少于水泵吸程时,水泵可设在孔外;倘若孔深大于水泵吸程,须将水泵吊入孔内抽水。
c、在灌注砼时,若几个桩孔均只有少量渗水,应采取措施同时灌注,以免将水集中一孔增加困难。若多孔渗水量均大,影响灌注质量时,则应于一孔集中抽水,降低其它各孔水位,此孔最后用水下灌注砼施工。
⑵、检测溶洞的方法及处理措施
当挖孔进尺到岩层时,仔细研究地质超前钻探的结果,如无溶洞按正常的爆破方法进行开挖。如有溶洞,必须先确定溶洞的埋置深度,根据溶洞的埋深,确定开挖到溶洞顶面1m时,作业人员身上安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系,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,然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中(也可将点燃的蜡烛放入溶洞中),呆30分钟,若正常,方可将作业人员用钢筋吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈,且其要有足够的壁厚、刚度,以防止灌注砼时护壁被挤垮,然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后。继续向下挖进。
若溶洞内无承压水,在挖穿顶盖前,作业人员身上的安全带必须与孔顶上的安全绳或钢爬梯相连接,以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞前将鸽子或活鸡放入溶洞中,呆30分钟,若正常,方可进行洞内作业。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,然后立模浇注钢筋混凝土护壁。
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20cm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米。
b.填充物为软塑状粘土、含碎石粉质粘土时,采用短柄铁锹进行开挖,每挖深0.5m左右就及时护壁。挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段,应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包,必须打眼放炮和严格控制装药量,以松动为主,以免护壁被炸坏造成坍孔,同时孔壁周围眼孔要加密,不装药,以保证爆破后孔壁完整。挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水,人工提引排走,渗水量大时,可用水泵排走。
⑶潜水层承压水的处理
挖孔时如果遇到涌水量较大的潜水层承压水时,将采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理。具体处理如下图所示:
a、首先用水泵将井内水排尽;然后把潜水面沿孔壁周边完全开挖出来;再在孔壁设计半径处开挖环形槽。
b、在孔底干铺20cm厚卵石层,其上安设5mm厚、高度稍大于潜水层的钢板圈,其内径等于桩径。并在卵石层上设置压浆管,在压浆管埋入砼顶盖处焊钢板,以利于定位和防止压入的水泥浆沿管壁上流。
c、钢板隔离圈与孔壁之间填充卵石,其孔隙率将控制在40%左右。
d、为了节约成本,便于继续开挖,在隔离圈内填充装填密实的泥麻包。
e、灌筑水下砼顶盖,强度为C10,厚50cm.
f、压浆:给进程序为:先压泥浆,将钢板圈内的空隙用泥浆填充,以节省水泥;再压纯水泥浆,因其流动性好,裂隙小也可以压浆;最后压水泥砂浆,其配合质量比为1:1,并在砂浆中掺入合适的早强剂。泥浆稠度为2s-6s,纯水泥浆和水泥砂浆稠度为2s-10s。压浆机为灰浆泵,压力控制在0.3-0.4MPa。
g、封闭完成48小时后将水抽尽,水位不上升后,即可将砼顶盖凿去孔径范围之内的部分,并吊出泥麻包,拆除钢板圈,继续开挖以下部分。
8、质量检测标准
在挖孔过程中,必须要求作业队每一次砼护壁时,先在桩顶放出桩孔中点,然后吊线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砼护壁工作,桩位误差不得大于50mm,孔的倾斜率不得大于1%。
9、孔底处理
挖孔达到设计标高后,应及时进行孔底处理,必须做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。嵌入岩层深度要符合设计要求。并及时向驻地监理工程师报检。
(二)、冲击钻钻孔方案
1、钻孔灌注桩成桩工艺流程:施工准备
(1)、测量放样
(2)、制作护筒
(3)、平整场地
(4)、施工便道建设
(5)、泥浆池的建设
(6)、安装导向木,导向结构要有足够的刚度
(7)、准备粘土和片石(如有溶洞)
埋设钢护筒
(1)、首先进行埋设钢护筒,护筒有定位、保护孔口、维持超压力的重要作用,埋设位置应准确,其中心线要对准桩中心,偏差不得大于5CM,斜度不得大于1%。
(2)、桥台桩基或无水桩基护筒无水桩基护筒埋设采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填粘土必须分层填实。
(3)、护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。
(4)、钢护筒内吸呢。当覆盖层较厚,振动下沉速度较小时,应吸泥。吸泥时,钢护筒内要及时补水。
安装钻机
(1)、安装钻机时,钻架要固定在平台上,底座要平稳,以防钻架冲击而产生位移或下沉,通过钻架上滑轮的轮缘的铅垂线应对准桩位(或钢护筒底)中心,其偏差不得大于2CM,由于工序交替,钻架临时移开时,应作好标志,以确保复位后的准确位置,必要时应重新对位。
(2)钻头采用底部带球弧面的十字型钻头,钻头直径比护筒小5CM,其允许偏差为0-20MM,钻头上端应设打捞装置。
(3)、钨金套与大螺杆均为保证钻头转动的重要部件。要保证在钻孔时正常运转,钢丝绳要选用优质、柔韧、无死弯和无断丝者,且安全系数不应小于12,大绳与钨金套上钢丝绳搭接时,两者的绳径应相同,捻扭方向一致,联结必须牢固,卡子不得少于规定数,以防掉钻。
(4)、卷扬机就保持良好的工作状态。
钻进
(1)钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进深度及下一班就注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验,不合要求时,应随时改正,应经常注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
(2)钻孔过程中的孔径检查。为保证孔径正确和孔形正直,每钻进1米和更换钻头时必须用检孔器检孔,检孔器用钢筋制成,呈圆柱体,直径与钻头直径相同,高度为孔径的2-4倍。当检孔器不能自由通过孔底时,即表明弯孔或斜孔、梅花孔等情况,应立即回填片石(回填高度至检孔器所到位置以上0.5M),进行冲击修孔。
清孔
(1)、清孔采用抽渣法和抽泥浆法。
(2)、单护筒泥浆护筒钻孔宜采用抽渣法。终孔后骼掏渣桶下沉掏渣后,投入水泥、锯末、烧碱、黄土混合物(配合比为1:1:0.32:32)用小冲程冲砸造浆60分钟。使泥浆比重达到1.6左右(这时提高清孔速度极为有利)。然后反复掏渣,直到泥浆中无2-3MM大的颗粒为止。孔底泥浆比重控制在1.2-1.4,或根据试验确定。
(3)、钢筋笼的位置,在主筋范围内放好全部的加强箍筋。按加强筋上所示位置互相对准焊接主筋,形成钢筋骨架。然后按设计规定间距缠绕点焊箍筋。
(4)、整个钢筋笼分节制作,制作时注意设计好接头位置的钢筋长短及双排钢筋长短顺序及方向,以防上下节对接不上。同时按设计规定绑扎好导向鼻,防止露筋。
(5)、所有的钢筋笼制作工作均在陆地上的钢筋加工场上进行,待整个钢筋笼分节制作完毕后,从钢筋制作现场运至钻机附近,利用钻机上的滑轮进行安装。分节钢筋笼在孔位上进行焊接,上下节保持顺直,在下放过程中缠绕点焊接头箍筋。同时用气割把加强箍筋内的三根构造钢筋烧掉拿出,以防导管下放时受阻。
(6)、钢筋笼下放时防止碰撞孔壁,以免引起坍孔,一般采用正反旋转,慢起慢落逐渐下放的形式进行,钢筋笼入孔到位后采取固定焊接措施牢固就位,以防止提升导管时被拔出及灌注水下砼时出现浮笼事故。
   灌注水下砼
(1)、水下砼灌注拟用内径为20-30CM的刚性导管进行,导管进行必要的水密、承压和接头搞拉等试验,进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力,进行承压试验时的水压不小于导管壁所能承受的最大压力。水下砼的搅拌在拌和站集中搅拌。
(2)、对水下砼的要求:
A、可采用硅酸盐水泥、普通水泥,水泥的初凝时间不早于2.5小时。
B、骨料最大粒径不大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小净距的1/4,同时不大于40MM。
C、细骨料采用级配良好的中砂。
D、砼拌和物有良好的和易性,在输送和灌注过程中无显著离析、泌水;灌注时保持有足够的流动性。
(3)为提高砼和易性,砼中掺用高效缓凝减水剂。首批灌注的砼的初凝时间不早于灌注桩全部灌注完成的时间。
(4)、水下砼的灌注必须在清孔后的4小时进行,灌注砼前,探测孔底泥浆沉淀厚度,如大于规定,再次清孔,并注意孔壁的确定,防止塌孔。灌注首批砼时注意事项:
A、导管下口至孔底的距离一般为25-40厘米。
B、导管埋入砼中的深度不小于2米。
C、初灌前在砼漏斗底设置可靠的砼隔水球。
D、灌注开始后连续地进行,并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内砼不满时,徐徐地灌注,防止在导管内造成高压气囊。
E、在灌注过程中,经常探测井孔内砼面的位置,及时地调整导管埋深,导管的埋深一般不小于2米且不大于6米。
(5)、井孔内砼面位置的探测,采用测深锤,锤为锥形,锤重不小于4Kg。禁止使用其他不符合要求的方法。灌注将近结束时,可用取样盒等容器直接取样,鉴定好砼面的位置。灌注的桩顶标高预加一定的高度,一般比设计高出不小于0.5米至1米,确保桩头砼的质量良好。
钻孔桩的施工控制确保质量及进度的措施
在钻孔施工中漏浆、塌孔、涌沙、、发生偏孔、斜孔、梅花孔、椭圆孔、弯孔和卡、掉钻头事故都有可能发生,还要保证砼的灌注质量都会遇到一系列技术问题,所以施工难度相当大,除采取和执行严格的质量标准外,还须制订相应的控制措施。
小型溶洞处理方法:片石、粘土、水泥回填法
(1)、钻孔至接近溶洞顶以前,应根据地质勘探资料所揭示的溶洞大小、充填情况,准备足够的小片石和粘土、袋装水泥,小片石直径为10-20CM,粘土要做成直径15CM左右的泥球,同时要有足够的供水设备(如水泵、泥浆泵等)和水源或泥浆。
(2)钻孔至距溶洞顶部1米左右时,减小冲程,控制在1米至1.5米范围内变化,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将溶洞击穿,防止因冲程过长导致卡钻。
(3)在击穿洞顶前,须有专人负责观察护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,迅速补充水或泥浆,同时及时提钻,以防塌孔埋钻。然后根据溶洞的大小按1:1的比例回填粘土和片石(必要时投入整包的水泥),进行冲砸堵漏,只有当泥浆面稳定后方可转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。
(4)、对于不漏水的溶洞,在击穿溶洞后,也应如此反复处理,形成坚固密实的孔壁。
(5)、对于溶洞内充填物为软弱粘土、亚砂土的溶洞,进入溶洞后,也应向孔内投入粘土、块石混合物(比例为1:1)或整包的水泥,冲砸固壁。
大型溶洞的处理方法:采用护筒跟进法。
现场准备大量足够的片石、粘土混合物(比例1:1)和整包的水泥。
1、全程钢护筒跟进法
在地质超前钻探的基础上,根据地质超前钻探结果,确定护筒的埋入深度,有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。对于双层或几层溶洞的桩位,先用较大直径的钻头冲击至洞顶1米以后,下内护筒至孔底,内护筒须有足够的刚度,内护筒安放位置精确。再换小直径的钻头继续冲砸,直至击穿溶洞,然后及时回填粘土、片石混合物或整包的水泥,同时根据漏水情况及时补水或泥浆,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。此种方法造价偏高,但对于加快工程进度有其优势。
2、 钢护筒与回填片石相结合法
在地质超前钻探的基础上,根据地质超前钻探结果,确定护筒的埋入深度,有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。再用冲击钻冲砸,直至击穿溶洞,然后及时回填粘土、片石混合物或整包的水泥,同时根据漏水情况及时补水或泥浆,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,在冲砸过程中,可适当加大泥浆比重,使护壁牢固,再转入正常钻进。为了避免桩基在砼浇注过程中冲垮泥浆护壁,造成砼浇注过程中产生断桩等质量隐患,同时为了减少砼的浇注方量,节约成本,可用旧铁皮包裹在钢筋笼上,形成外模,使砼在浇注过程中不出现漏浆,从而成桩。此类方法的施工要点是:1、保证清孔后泥浆的比重,适合下放钢筋笼,避免钢筋笼上浮;2、下放钢筋笼前不出现塌孔现象;3、砼浇注过程中避免钢筋笼上浮。此种方法的优点是:节约工程成本,避免由于溶洞塌孔造成的断桩等事故。
在本桥的施工过程中对桩基溶洞处理主要采用片石和粘土回填的方法,取得了很好的经济效果,就是处理时间较长。
在本桥桩基施工过程中,还有一个值得注意的问题就是斜岩的处理。由于本桥处于岩溶发育地区,岩层倾向不确定,经常遇到桩锤落下的时候倾斜,这样如果继续施工必将造成桩基倾斜。有一个经济较好的处理方法,就是回填一些较硬的大块的片石重新冲孔,直到桩锤下落后不出现倾斜为止。以上就是本人在施工过程的一些心得。
作者:李晓生  1995年毕业于江西省交通学校路桥专业,2003年函授大专毕业于合肥工业大学路桥专业,2006年函授本科毕业于哈尔滨工程大学土木工程专业,95年毕业后一直从事工程现场施工与管理。
钟王平   2001年毕业于湖南交通学校路桥专业,毕业后一直在工地从事现场施工与管理。
场施工与管理。
钟王平   2001年毕业于湖南交通学校路桥专业,毕业后一直在工地从事现场施工与管理。

 

 

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