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岩溶地区桥梁桩基施工方法

2015-05-12 行业投资 评论0条 阅读 次

1工程概况

此特大桥位于南方某镇全长5321.3m,设有164个墩(台),1334根桩,根据设计地质钻探资料显示,溶洞桩有507根,均为柱桩,嵌入弱风化灰岩。桥址所处地质岩溶极为发育,地质情况复杂,溶洞大概可分为一般溶洞,葫芦串型溶洞,特大型溶洞。以充填溶洞为主。本桥环境水具有中等侵蚀性,环境土具有弱酸性腐蚀。

2施工方案

由于桥址所处地质岩溶发育,各工点情况不尽相同,溶洞充填物一般为软塑状或松散等物,所以钻孔施工过程中容易出现漏浆、塌孔、卡钻等事故,造成施工困难,所以在施工中必须熟悉各工点的具体情况,选择合适的施工方法,以保证施工质量、安全和顺利进行。

2.1施工准备

根据现场实际情况平整场地,做好钻孔施工平台。墩位溶洞较复杂的,泥浆池尽可能大些,尽量能满足储备单根桩的泥浆量。结合现场地形状况,铺设给水管道,鉴于墩位溶洞复杂情况,在附近备好漏浆回填所需的黏土、片石(长边15cm左右)、水泥,以便漏浆时能迅速补给避免孔内发生大面积坍塌。研究墩位地质情况,决定开孔顺序,做好技术交底,提出保证工程质量和施工技术安全的技术措施。根据地质岩溶节理裂隙走向,溶洞的大小、多少、岩面的高低等条件进行,一般由深到浅、由多到少、由大到小的原则确定,有利于及时封闭溶洞,隔断通道。对特大型溶洞或者地质较复杂溶洞,制定好具体的处理措施,备足材料,经过研究,采用高压注浆方法加固,注浆时选择外围侧桩。对溶洞形状较复杂和多层溶洞,要提出地质钻孔资料,做好确保施工质量和安全的技术措施,在开工前向工班做好技术交底。

2.2施工工艺

2.2.1钻机选择

(1)回旋钻机。优点:成孔速度快、清孔快,护壁效果好。缺点:钻头提起慢漏浆后容易埋钻,穿过溶洞时容易偏孔。

(2)冲击钻机。优点:钻头提起快,纠偏孔容易,适合于所有岩层。缺点:穿过溶洞时容易卡钻,过黏土层容易糊钻。经比选,采用冲击钻机成孔,对溶洞的处理也较方便。

2.2.2护筒埋设

一般桩位,护筒长度达到2.0m即可,河沟边护筒须穿过河沟床。对塌孔全回填后重新开孔桩,护筒根据实际情况适当加长到3.0m~6.0m,埋设时护筒外缘采用黏土回填密实。对地质较差的情况,开孔时可加些泥块和片块,冲击加固护筒刃角。

2.2.3成孔

开始钻孔时。宜采用小冲程,使成孔坚实、竖直、圆顺。对继续钻孔起导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击,冲程以 2.0m~3.0m为宜。但在下列情况时,应采用2.0m以下的中低冲程。①在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0m~3.0m范围内钻进时;②在停钻投泥重新开钻时;③当遇到局部砂层或溶洞时;④在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时。

在岩溶地区由于地层情况复杂,钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法,以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。

(1)在卵石层中,泥浆比重应在1.4左右,以加强护壁和防止渗漏。冲程可以较大,以便破碎卵石。

(2)砂层或淤泥层中冲击时,应投黏土并掺人小片石,采用小冲程冲击,将黏土和片石挤进孔壁加固。遇有流砂现象时,应增大泥浆比重,提高孔内压力,并投黏土块和小片石,采用小冲程。

(3)在溶洞中钻进,由于桩孔进入溶洞范围内,溶洞不是整齐的,顶板和底板犬牙交错,高低不平,钻进溶洞顶板及底板都存在一个斜面开孔问题,因此必须采取相应措施。根据地质柱状图掌握钻进标高或冲击声判断,钻进接近顶板0.3m~0.5m时应控制冲程在1.0m以内。空洞内钻进须分层面填黏土坯和石块,经反复冲砸形成泥壁,堵塞原洞内填充物的活动通道,防止孔壁坍塌和泥浆流失。钻头在洞内冲击高低不平的岩面时,或一面有岩,一面悬空时,容易造成卡钻或斜孔事故。纠偏方法是抛填片石和黏土坯或用低冲程打密,反复循环多次,保证冲孔质量。

(4)对于特大型空溶洞或半充填的溶洞,采用内套护筒隔离上部松软地层的方法进行处理。采用长护筒时,护筒与岩石面接触处的造壁处理。如打入岩面的钢护筒刃脚只有一点或几点接触岩面,在护筒刃脚下,用 10cm~15cm边长的片石和黏土,以低冲程反复冲砸,挤压泥石堵塞溶洞,形成坚实的泥石壁,保证施工过程不坍不漏。钢护筒准备通过溶洞时,先用钻头冲击若干次后再将钢护筒打至下一层的岩面。为防止掉钻头,要求每班检查1-2次钢丝绳、卡扣、滑车、钻头、卷扬机等机具设备,若发现钢丝绳在同一旋距内断丝超过2根,则应予更换,其他机具发现问题应及时处理或更换。在钻孔中,必须随钻随取样。钻至设计标高后,及时清孔,尽量减少孔内沉淀,便于再次清孔。清样、投片石及黏土坯数量要做好记录,钻进资料应齐全完整,并有岗位负责人签字。冲孔到设计标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度,确认满足设计要求后填写钻孔记录表,经工点技术负责人签认后,方可进行下道工序。

2.2.4清孔

在钻孔距设计标高10cm时就开始清孔,第一次清孔时就清干净岩样,待下完钢筋笼后再次清孔时方便快速,以能感觉到孔底岩石为完毕。对多次坍孔的情况,以孔底干净为主,对孔较深难以清干净时采用加双泵或加压的措施。

2.2.5安装钢筋笼

钢筋笼主筋接头采用单面搭接焊,每一截面上接头数量不超过50%。加强箍筋与主笳连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装符合要求,钢筋骨架的保护层厚度由厚7cm的圆形C30水泥砂浆垫块来保证,砂浆垫块按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置6个。使用16t汽车吊装钢筋笼。并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。

2.2.6灌注水下砼

水下混凝土坍落度采用180mm~200mm,灌注混凝土开盘后,首批连续人孔混凝土量。必须满足导管底节埋人混凝土深度不小于1m。水下混凝土应连续灌注,不得中间停顿。在灌注中,要根据灌注速度提升导管,但导管埋人混凝土的深度,不得小于2m,并不宜大于6m。水下混凝土灌注面:应高出桩顶设计标高0.5m,以便清除浮浆,确保混凝土质量。

2.2.7质量检测

所有钻孔桩桩身混凝土质量均进行桩基无损检测。按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管,成桩后进行超声波检测。对质量有问题的桩,钻取桩身混凝土鉴定检验。

2.3成桩出现问题及处理措施

由于本工程不良的地质状况。必须针对成桩过程中有可能出现的意外情况,采取以下必要的预防及处理措施:

2.3.1挖孔桩混凝土护壁底部碎石层坍孔

(1)发生原因:挖孔至碎石层时,地下水冲刷严重,碎石土局

部垮塌。

(2)采取措施:钻进前向孔内回填做成球状的优质黏土团夹部分块石2m-4m,钻机小冲程反复冲砸,在混凝土护壁底部形成紧密不塌不漏的可靠护壁,同时将泥浆调黏,比重调升至1.6左右。

2.3.2钻进过程中漏浆

发生原因:钻孔桩位有溶洞。

采取措施:①在孔口附近备足优质黏土、片石,当出现漏浆现象时,立即用挖掘机向孔内回填黏土,必要时向孔内投入整袋水泥进行堵漏。②如漏浆数量有限,在回补浆液后浆面恢复,则表示遇到的是不连通溶洞,若进尺正常,则表明溶洞较小,可继续钻进;若进尺突然加快,则表明遇到较大的填充物不密实的溶洞,向孔内抛填片石和团状黏土反复冲砸,使孔周围形成完整的护壁,继续钻进。③如漏浆数量较大,回补浆液后,孔内浆面不回升,则表明遇到了连通的地下溶洞,采用向孔内抛填片石和团状黏土,再反复冲砸的办法进行堵漏,直至浆面不再下降。④如判断溶洞较大,溶洞内无填充物或填充物较少时,可选择向孔内放入固定的钢管,钢管上置碎石料斗,向洞内灌入碎石,投料时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。

2.3.3卡钻

(1)发生原因:①原有混凝土护壁碎裂、脱落;②碎石层中或溶洞填充物中碎石下落;③钻头击穿溶洞顶部;④出现探头石梅花孔、溶洞、溶槽等。

(2)采取的预防处理措施:①为防止挖孔段混凝土护壁脱落而造成卡钻,在起钻、下钻过程中慢起慢放;②为防止碎石下落造成卡钻,在穿越碎石层、溶洞时,向孔内抛填熟黏土团,同时调高泥浆比重;③当钻进至较大溶洞顶部时,改用小冲程冲砸;④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;⑤如已发生卡钻,应仔细分析原因,以免越卡越紧或发生掉钻。

2.3.4斜孔、弯孔

(1)发生原因:由于溶洞的存在、断裂带或其他原因,地质不均匀。

(2)采取措施:随时观察钢丝绳的位置,如发生偏移,表示已发生斜孔,如倾斜度在规范允许偏差内,可继续钻进,如超出规范,则采取向孔内反复回填片石,反复修孔。

2.3.5清孔过程中漏浆

(1)发生原因:清孔过程中较稀的泥浆冲洗,可能使原先被堵上的溶洞重新漏浆。

(2)采取措施:①测量孔底沉碴厚度,若沉碴明显减少,则表明漏浆位置处于孔底,该层不宜作为持力层,则按上述第四条情况处理,继续钻进,直至下一岩层内50cm;②若漏浆数量有限,可继续清孔,正常施工;③若漏浆无法回补满,孔内沉碴厚度无变化,则查看原有钻进记录,判断该孔在哪个深度上漏浆,采用回填团状熟黏土至溶洞以上,冲击堵漏,直至正常;④若无法堵漏可采取桩内预埋压浆管,采用桩底后压浆技术处理孔底沉碴。

2.3.6灌注过程中漏浆

(1)发生原因:原有的溶洞堵口又被比重较大的混凝土压破。

(2)采取措施:①灌注现场始终保持两辆以上的罐车待灌;②在灌注混凝土时,始终保持孔口以上导管长度5m左右;③若遇灌孔时漏浆,则将导管随浆面同时下放,保持导管埋深;④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;⑤灌孔前通知混凝土供应商保证混凝土供应。

2.4施工过程中技术措施

2.4.1钻孔过程中发生漏浆

发生原因:本工程施工过程中多次发生了连续漏浆现象。深度达4m~12m左右。钻进过程中发生漏浆,极易导致碎石层和强风化层发生坍孔,进而危及行车和现场施工人员机械的安全。

采取措施:根据实际漏浆情况,采用应急预案在最短的时间内对桩孔进行回填处理,再反复冲砸,有效地解决了漏浆问题。

2.4.2卡钻

发生原因:施工中出现了卡钻现象,分析原因主要是碎石层护壁不够牢固,导致个别大孤石滚落造成卡钻。

采取措施:根据钻进记录显示,钻进过程中在碎石层中曾发生过偏孔现象,因此推断孔位位置有较大孤石,而卡钻位置又与偏孔位置基本一致,因此根据应急预案采用钢轨制小钻头反复冲击的方法,将大孤石卡钻部分砸碎,解决了卡钻问题。

2.4.3清孔时发生漏浆

采取措施:现场采用向孔内补充浆液的方法,但泥浆面一直稳定在孔口下6.5m不上升。遂向孔内回填10m堵漏,并反复冲砸,仍不成功,此时孔底沉碴厚度为34cm。在用捞碴筒捞碴后,仍不满足柱桩桩底沉碴厚度要求。在报经设计及监理同意后,采用沿钢筋笼埋设2根压浆管,待混凝土灌注结束2天后,向桩底压入水泥浆的方法处理。

2.4.4水下混凝土灌注过程中漏浆

本工程右幅某桩设计孔深27.49m,钻孔过程中在孔深22.5m处发生漏浆,漏浆高度7m。灌注水下混凝土时,当混凝土面高度到16m时,突然发生混凝土漏失,混凝土面从16m迅速降至21m左右。

采取措施:由于事先做好了应急准备,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,避免了断桩事故的发生。

2.5施工安全注意事项

(1)钻架的滑轮要灵活(应采用滚珠轴承,滑轮直径不小于绳径的18倍,严禁使用轮缘已破损的滑轮。)

(2)钢丝绳要勤检查、勤保养,断丝超过规定值的要及时更换。钢丝绳的卡子要经常检查,松动的卡子要及时补拧。

(3)起落钻头速度应均匀,不得突然加速,避免碰撞护筒和孔壁。

(4)施工中要注意:风、水、电安全可靠,井孔周围清洁整齐,有足够的照明,交通道路的脚手板、防滑栏杆等平顺牢固。

(5)出现漏浆时,钻头要迅速提起,以避免后来提起时出现塌孔拉翻钻机。

(6)对工人应进行安全教育、操作规程教育,严防发生工程质量和人身事故。

3结束语

此特大桥岩溶地质复杂,施工前通过仔细研究各工点的地质情况,针对不同的地质采取了高压注浆、抛填片石等处理方案,很好地解决了施工出现的问题,并在施工中总结和调整方案。保证了钻孔以及灌注的顺利进行。

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1)安全操作规程

为了确保混凝土泵车作业的安全性,避免造成人身或设备事故,必须严格遵守下列安全操作规程。

(1)场地选择。应尽可能远离高压线等障碍物。

(2)作业前的检查。操作台的电源开关应位于“关”的位置;混凝土排量手柄及搅拌装置换向手柄应位于中位。

(3)支腿操作。混凝土...『阅读全文