復雜巖溶地區(qū)超長深樁成孔技術(shù)

-PAGE8-復雜巖溶地區(qū)超長深樁成孔技術(shù)研究1前言1.1概述新建xx鐵路客運專線xx標共有橋梁11座，其中4座橋梁橋址位于巖溶發(fā)育區(qū)，在樁基礎(chǔ)施工時遇到溶洞，易發(fā)生坍孔、卡鉆、泥漿流失等情況，造成成孔困難，水下砼灌注過程中，也可能發(fā)生砼流失問題，造成成樁困難，如何確保成樁質(zhì)量是本課題研究的重點。1.2地質(zhì)特征我標段施工的五一水庫特大橋、老屋楊特大橋是位于溶洞發(fā)育區(qū)最具有代表性的橋梁，這兩座橋梁處于巖溶發(fā)育區(qū)域，巖溶可見率達75%以上，溶洞范圍廣、深度發(fā)育不一，普通深度為1～8m，最深溶洞達70余米，基巖面相差懸殊，溶洞或為空溶洞，或為充填溶洞，填充物多為流塑狀黏土;部分溶洞地下水流發(fā)育。大部分樁基為糖葫蘆串式溶洞，部分樁基處于半巖溶半填充物狀態(tài)，有的樁基巖層斜面較大且有探頭石。溶洞發(fā)育具有不規(guī)則無規(guī)律特性，即使有鉆探資料的，也不能完全確定鉆探資料與實際地質(zhì)狀況相符。2施工中常見問題2.1成孔過程中的常見問題巖溶地區(qū)的孔樁均采用沖擊鉆沖擊成孔。其成孔原理與其它地質(zhì)條件的鉆孔樁是一致的。但由于巖溶地區(qū)的特殊性，成孔過程要困難的多，成孔過程中遇到的問題也特別多。主要體現(xiàn)在以下幾方面：漏漿塌孔：當鉆進過程擊穿溶洞頂板時，孔內(nèi)泥漿突然下沉流失，這樣孔外壓力大于孔內(nèi)壓力，造成孔壁坍塌。也可能造成臨近地面塌陷，危及施工安全?？變?nèi)失水是溶洞區(qū)孔樁施工的最常見的問題，在我們已施工的溶洞區(qū)樁基中均不同程度的發(fā)生過這類情況。偏孔：由于溶洞發(fā)育的無規(guī)則性，溶洞頂板或穿過溶洞后的底板巖面常為傾斜的，或在溶洞中有巖石探入，造成一空一實、一軟一硬，常發(fā)生偏孔現(xiàn)象。處理偏孔的過程一般需較長時間，嚴重影響施工的總體進度?？s徑：常見于充填性溶洞，當溶洞內(nèi)充填物為軟-流塑狀粘土時，容易發(fā)生縮孔現(xiàn)象。3施工技術(shù)措施針對巖溶發(fā)育區(qū)孔樁施工中常見的諸多問題，我們主要采取了鉆孔前的預處理、延伸護筒、護筒跟進二次成孔工藝、回填等技術(shù)措施。3.1鉆孔順序按先長樁后短樁、先低位橋墩上的孔樁后高位上的孔樁，先周邊后中間的孔樁，有利于后續(xù)孔樁的施工。一個墩，長樁先施工，對截斷溶洞通道有利，利于后面短樁的施工，一座橋，由于水流總是由高向低，先施工低位孔樁，可部分截斷溶洞通道，利于高位橋墩的施工。我們所有橋梁孔樁的施工均是遵從這一原則。3.2施工前的預處理3.2.1巖溶注漿咽橋梁孔樁巖溶鐵注漿的目的主剃要是充填空溶浮洞尸,獄利于順利成孔意，是巖溶區(qū)孔搭樁施工的重要剝預處理措施。1.注漿條件堤并不是所有的激溶洞都需要注心漿，根據(jù)溶洞石發(fā)育情況選定棟注漿范圍。溶澡洞極為發(fā)育，睬且向四周延伸門的，如不采用炸注漿預處理，簽成孔十分困難奶，且超灌混凝爺土方量較大。你獨立小溶洞，可不是很發(fā)育，感貫通的可能性葬不大，一般考剪慮回填處理。2.注漿施工耕（索1靠）遷注漿孔的布設令注漿孔根據(jù)設婦計地質(zhì)剖面圖勾一般布置在鉆盞孔樁樁側(cè)四周幣一定范圍內(nèi)，泡對設計地質(zhì)資凡料顯示的孔鉆稻全部穿過溶洞貧的，布置四個圓注漿孔，即孔玉樁周邊四個眼漫對稱布置，對偵鉆探資料顯示市的部分溶洞深踏入孔樁內(nèi)的，電根據(jù)周邊孔樁濾地質(zhì)資料，判暖斷溶洞發(fā)育方孔向，在溶洞發(fā)腸育側(cè)加密鉆孔醋。扯（緣2肚）浙確定注漿控制財標準棵孔樁溶洞注漿乒為充填性注漿禾，一般將注漿嶺壓力控制防在鋤0.3Mp逃a雄以內(nèi)。為控制遭注漿范圍，對豐有地下流水、捏溶洞串通、溶儉洞規(guī)模大的采足用雙液注漿工潔藝，以確保注惰漿效果與控制萍注漿范圍。（3）鉆孔魚采培用無φ裂10倍0爽地質(zhì)鉆孔，根臨據(jù)設計地質(zhì)資脹料確定鉆孔深嫁度，設計資料栗顯示的為單層腳溶洞的，鉆穿捆溶洞頂板即可兇，為多層溶洞邊的需鉆穿底層左溶洞頂板。根貨據(jù)注漿鉆孔所毯揭示的地質(zhì)情卡況再次確認注遷漿方案。（4）注漿親注漿管路系統(tǒng)囑的試運轉(zhuǎn)：悲用耽1.貞5映～研2哲倍于注漿終壓外對系統(tǒng)進行吸紙水試驗檢查，僅并接好水、電艘；檢查管路系買統(tǒng)能否耐壓，屬有無漏水；檢喚查管路連接是須否正確；檢查爺設備機況是否皆正常；使設備格進行試運轉(zhuǎn)，適試運轉(zhuǎn)時間持為芒20mi捏n絲。毀注漿順序：有們地下流水的先某注雙液漿，然槳后根據(jù)溶洞大襪小采取以下順摧序施工。疾大溶洞：溶洞區(qū)內(nèi)灌注中粗擾砂毛→聾插入注漿球管色→衛(wèi)注漿。紫一般溶洞：直抹接注漿。肺孔樁巖溶注漿鋸要采用多次間燕隙注漿，壓力突不能過大，以撕免對環(huán)境造成圓污染。徹采取注漿預處叛理，可冤部分樣降低孔內(nèi)泥漿倡流失的風險且。采取習以章水河橋為橡列，大部分單痛樁成孔時間總在錢1秘0撥天左右。等應根據(jù)巖溶發(fā)冠育程度及溶洞既填充物情況選坡?lián)褡o筒跟進、兇粘土加片石沖晌擊、預注漿液休等工程措施，廁以便順利成樁凳。嚇熔古巖溶注漿處理鳥溶洞的效果評丈價泉巖溶注漿處理證溶洞對防止鉆往孔過程中孔內(nèi)兔失水造成的的仆塌孔具有較好塑的效果，與護葵筒跟進工藝配配合使用，夠大大縮短了施宵工周期漢，如土五一水庫潮特大橋部分孔拿樁的成孔時間且在亦4-14巾天左右。但對碎大的串通性溶閉洞，注漿范圍司、注漿量很難灑有效控制，超巴出量較大。部喪分溶洞注漿處驗理效果也難以蒸達到預期，如址五一水庫貪特大橋蜘10礙6樣＃窗墩，巖溶與河矩流串通，盡管永采取了注漿、居延伸護筒、回曬填等處理措施崇，但漏漿、塌傻孔情況仍未解頁決，愛4萌臺鉆機，平均寒一怎周宋不能成孔一根完。二是盤成樁擴孔系數(shù)送雖有降低但與疲其它地質(zhì)條件辮相比依然較大員。槳三是濃仍然無法解決推偏孔問題。博3橡.褲3潤就鉆孔過程中特烘殊情況的處理飄3介.襪3承.1唉幸塌孔1.回填便回填是處理溶患洞塌孔的基本隊和較為有效的杰方法?？透鶕?jù)溶洞大小夫備足窯水、粘土、片泳石等必備材料認，確保云在孔內(nèi)泥漿突首然流失判時，稠及時補充孔內(nèi)柔水頭，父不致發(fā)生即塌豎孔。旬鉆孔進入巖溶鉤地層時，投入尖大量潮濕的粘凍土塊和片石并墓立即補水，利產(chǎn)用鉆頭沖擊粘肺土塊和片石擠讓入溶洞及其裂南縫中醒，堵住溶洞和留巖溶裂隙，形唱成一個封閉的亞環(huán)形壁，完成騎鉆孔樁施工成勝樁。施工中注豬意以下幾點黎：村截（櫻1罩）層鉆至離溶洞頂術(shù)部族1燃墊米卡左右時，準備通足夠的小片石障（粒徑淡為盡1別0對～并20c秒m斥）和粘土，粘容土要做成泥球岔（您1設5炸～容20cm誼伴大?。?，對于序半充填和無充服填物的溶洞要烏組織足夠的水胳源。振（酷2膝）帖鉆至離溶洞頂估部珠1菌尤米乳左右時，臟在弄1醬～務1儀.5m烤帖范圍內(nèi)變換沖是程，逐漸將洞幸頂擊穿，防止喜卡鉆。肢（粉3閥）臺對于空溶洞或贏半充填的溶洞咐，在擊穿洞頂子之前，應有專斥人密切注意護強筒內(nèi)泥漿面的餡變化，一旦泥安漿面下降，應縮迅速補水，然槽后根據(jù)溶洞的冶大小恭按椒1季：農(nóng)1冠泊的比例回填粘鉗土和片石，進姥行沖砸堵漏，番只有當泥漿漏黑失現(xiàn)象全部消玩失后才轉(zhuǎn)入正尖常鉆進。如此牢反復使鉆孔順嫌利穿越溶洞。蒜（蹄4凡）拉對于溶洞內(nèi)填鉛充物為軟弱粘慘性土、宅淤泥閥或砂礫豪的溶洞，進入拘溶洞后也案必須染向孔內(nèi)投入粘眨土、片石混合贏物（比叫例企1掠：脖1會），沖砸固壁色。辛章水河特大收橋舌60遮#腥墩胃1右#李孔危的溶洞中充填武砂礫，鉆進過筆程中還較為順泡利，但清孔時草，發(fā)暈現(xiàn)越清孔，孔伸底沉碴越高的尸情況軟，經(jīng)取樣發(fā)現(xiàn)菊，沉碴為沙礫峽石，系溶洞內(nèi)叢充填物，未清宮孔時，泥漿比調(diào)重大，可穩(wěn)定么溶洞內(nèi)沙礫，愛清孔后，泥漿候比重降低，沙爪礫流出。經(jīng)反紛復清孔，才滿斧足要求。采取寫片石回填，有憑利固結(jié)沙礫，船減少清孔時間鑼。機（免5鮮）次鉆頭穿越溶洞口時要密切注意婚大繩的情況，僚以便判斷是否釣歪鉆。若歪鉆朋應箏按眨1掘：舌1渡納的比例回填粘盟土和片石至觀溶洞頂板泡0.5役雕米盡以上，重新沖蜻砸。列按此方法順利代施工比較足典型的飛如：保老屋楊坑特大橋餅38余#城墩煮2洲號孔，在鉆孔選施工過程中，逐沖擊鉆沖擊至敏地面以下找3.6餡m君時出現(xiàn)漏漿，竟通過補漿及回肺填黏土塊、片太石至不再漏漿冒后繼續(xù)施工，宋順利成樁。越五一水庫辱特大糊橋穗7羨#院墩木、贈9杜#療墩賞、校19反#港墩擔、緣22猴#魯墩夸、臺51攝#鏡墩所，病老屋楊特大捧橋拒1遵2凍＃咸、安1燃8咐＃刺、充3蜻9珠＃零、拆4反0濤＃墩受，按此方法處宏理淡，都順利成樁榨。2.護筒跟進悲鋼護筒有定位劇、保護孔口、萍維持超壓力的貪重要作用，其怪位置應埋設準吧確和穩(wěn)骨定。鋼護筒跟靠進是采用震動虛錘將鋼護筒下匪沉穿過覆蓋層屠而落到巖面。悠鋼護筒跟進一丟般分為單護筒預跟進和雙護筒礦跟進，根據(jù)設鞋計提供的地質(zhì)拜鉆探資料，鈴對溶洞深度在手1嬸5洽米咸以上且溶洞發(fā)渠育較大的空溶改洞一般采用雙鷹護筒成孔工藝撥，對溶洞離地俱面較近，一般栗1除5禾米封以內(nèi)的較大空必溶洞，采用旁單護筒繪延長護筒工藝遠。遺護筒跟進視情螞況采用單一護等筒跟進工藝或葛護筒跟進與鉆掏孔注漿一起使咸用的工藝。淘（艇1溜）直單護筒下沉犯鋼護筒根據(jù)樁票徑大小、地層勇條件分別采居用繁6蒸～療10m臉m迅厚鋼板卷制焊影接成圓形，直奮徑較樁徑大級50mm教，護筒長依據(jù)響地質(zhì)、水文情目況選定，由單然節(jié)或多節(jié)短護逢筒焊接而成。匠鋼護筒的埋設流過程為：第一濾節(jié)由人工埋設灌，使筒頂高出罵地面斥30cm瓣，焊接第二節(jié)循后，在護筒頂訊放置打粗板紙(謊50mm烘厚鋼板制穩(wěn)作河)洗，利用鉆機提某起鉆頭，將鋼船護筒沖擊入土歡，然后沖孔，惹孔深達到護筒依底后，再焊接秒第三節(jié)護筒，醉如此循環(huán)，直促至達到需要深墨度。深度根據(jù)役土層和溶洞發(fā)琴育情況確定。鵝老屋楊是特大悅橋輕2瀉3椒#沾墩均采用護筒艦跟進技術(shù)，有錯效避免了孔口絕坍塌。襲（冒2尤）診雙護筒下沉飄施工先大鉆頭漁鉆進，大護筒易跟進，詞穿越溶洞后采鴨用砂礫土進行稻回填，之后再惠采用與設計孔展徑筋一致的鉆頭鉆涉進，采用晝相配套的較小臉護筒重新成孔處的二次成孔工尤藝，確保成孔嬸質(zhì)量。耕鋼護筒的直徑捧及加工數(shù)量應超根據(jù)設計樁徑泳和地質(zhì)鉆探資灶料來確定；鋼洪護筒分節(jié)長度娃根據(jù)吊裝能力頁和條件確定，逮如果是深水施懶工，一般為遇6盟米幫、決8齡米雀、受1廟0封米廢；如果是旱地托施工，一般罩為互2不-榮4薯米予。同時鋼護筒抬在加工時焊接替縫必須符合設堅計要求，不得鞏漏水。妨為保證鋼護筒獵下沉位置準確怖，可安裝導向輔架進行定位；洗當鋼護筒在施鵲工過程中出現(xiàn)哲傾斜，應立即賄停止作業(yè)，查繼明原因并進行膠糾偏。貓護筒埋設好后估，護筒中心與單設計樁位中心飲偏差不得超過依50mm釘，斜度不得大姐于嫂1正%士。銹采用護筒跟進累工藝挖很大程度上可槽降低塌孔風險狹，提高成孔效千率，但億仍免不了舌發(fā)生孔壁坍塌即的情況，由于距施工中很難作靜到隨鉆進護筒榴隨跟進，一般最均差匪1距米堤左右，也常發(fā)眾生孔內(nèi)泥漿突兆然流失造成塌類孔情況。如番老屋楊濕特大橋售33秒#規(guī)墩賢5作#僅孔，鉆孔至控21.5洪m聯(lián)高程，護筒跟胳進至貼21.9師m遷高程，發(fā)生孔睬內(nèi)泥漿突然流蜻失，造成塌孔矛。穩(wěn)謹使偏終孔帶茂在孔內(nèi)回填片謹石和粘土塊老1.5m堪左右，同時調(diào)銅整鉆機沖程于剛0.6m好左右，然后繼扎續(xù)沖孔，混合納填料經(jīng)反復沖露砸在孔內(nèi)形成孩高出頂板處有磚一個較堅硬的責混合柱體，具猾有足夠傳遞沖銜擊能，達到破打碎斜面的目的價。同時形成堅健實、圓順的過網(wǎng)渡孔口，為以賓下的鉆孔作業(yè)縱起到良好的導覆向作用。當斜芹面傾斜嚴重或制樁位置于溶洞逃邊緣時，在鉆某進中鉆頭偏向激軟土一側(cè)，用量該法無法解決巡偏孔或彎孔的付問題時，采用追填充水下砼方科法處3魚d詳后重鉆。采取壓反復幾次回填嬌大片石或混凝秤土后，一般可堪以解決。但地煮質(zhì)差異很大，質(zhì)巖面傾羽角勾45附0朗以上時，糾偏鼠十分困難，如曠五一水庫特徹大橋丟106脅#爸墩聚5棍#齡孔炕，慘6貝#繡孔分別在依31貴m蠅，挨33芽m呢高程位置發(fā)生阻嚴重偏孔，采走取了改進鉆頭輪形式、小鉆頭驕先行、回填片付石、回填混凝路土等諸多措施南，但進展十分客緩慢洽。熄2洪根孔樁的成孔梨時間均超過添了位5僅0鋸天。憂裁亡卡鉆、掉鉆庸在施鉆過程中科由于施工不當餓，在穿越頂板青厚度時經(jīng)常發(fā)栽生卡鉆頭，或測由于嚴重失漿炭，孔內(nèi)失去壓有力平衡，引起串塌孔埋鉆頭等蠅現(xiàn)象。釘小張叮特大橋瘡5宣號墩帖6稠號孔樁施工時霧發(fā)生因塌孔埋撫樁事故，后采榆取下鋼護筒人遙工清理至埋鉆詞位置，取出鉆賓頭，重新鉆孔勢，歷時近呆2獸個月。為了避族免或者減少這尊種事故的發(fā)生轎，利用緩沖原妄理來攻克這個葵難關(guān)。既是當俊鉆進接近穿越凳頂板進入溶洞座前，在頂板已滅成孔段內(nèi)回填柴混合材料泳1m拜左右。同時變帶為小沖程，先光放小鉆頭沖擊俱，然后再用標第準鉆頭擴孔成解樁。這個辦法允效果明顯，能業(yè)起到緩沖作用詞，大大減少了舍因一錘擊穿頂喊板，造成卡鉆判和因失漿過急呼造成埋鉆的現(xiàn)問象發(fā)生。有利災于施鉆的順利沸進行。急3.4纏轟灌注混凝土過夸程中的問題與演處理兆溶洞區(qū)的孔樁好灌注與其它地挺質(zhì)條件沒有區(qū)柿別叨,慮但對溶洞發(fā)育矮區(qū)由于昆成孔過程中溶際洞是否哀完全充謊填忠,僚施工中難以掌道握敵,妹所兆以詞,司也不可避免的氏出現(xiàn)了一些問澆題，典型的有晉：勒老屋楊嬌特大橋盈21計#公墩賄4框#辣孔由于地質(zhì)異屠常，在灌注完童成后發(fā)生孔樁較混凝土下沉，育現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)情況謀后方及時扒出鋼筋效籠重新回填處辦理，胡避免了鋼筋籠塔拔不出來影于響成孔進度。腦經(jīng)事后分析原步因得出，石該豆樁顯成孔過程并不鍬特別困難，設挺計地質(zhì)資料顯拒示溶洞也較小觸，此后的地質(zhì)乒補鉆顯示，混浸凝土均在離樁醉底懶2披～悔3m晉位置向外擴散爸，由于混凝土理的壓力破壞了擠原離孔太底癢2高～葬3m涌位置處的溶洞恰，混凝土流失騙下沉。際在此以后遇到依該類情況時采圍用以下兩種方隱法有效的解決克了這個問題。撈一方面不論溶鮮洞大小，是否譜有充填，都應裹回填片石。側(cè)另贊一方面灌注完藍成后應靜待一旨定時間，及時衡觀測孔內(nèi)泥漿困變法情況，念不要急于提升株導管，發(fā)現(xiàn)異夢常，要及時補活充混凝土，以親防造成廢樁。榮最后的導管埋獨深應適當深些堆，不能局限于澤規(guī)范卸1奶～犯3m劈的繭規(guī)定，以確保盒發(fā)生異常時有花補救措施。4.總結(jié)采（溜1何）卻作好施工預案舉，確保順利成蓬孔瘡。昂預先編制溶洞座處理方案（預觀注漿、鋼護筒赴跟進或預備泥層球土及片石土榜等），且向每眾一位操作工人戰(zhàn)及現(xiàn)場管理人燦員清楚交底?；疾㈦S著施工的瓣進展，對地質(zhì)阻情況進一步了逃解，隨時修訂丈技術(shù)措施，確渾保發(fā)生異常時株能及時處理。項（樣2謎）根據(jù)地質(zhì)情談況，合理選擇罰泥漿指標獄。涂在一般地層進非行鉆孔樁施工丟，泥漿護壁的掀效果好壞是成爪孔的關(guān)鍵。但豈在巖溶地區(qū)除啦在施工中加強濫泥漿護壁外，圈還存在一個通扶過溶洞的造壁災問題。這是因蓋為溶洞內(nèi)填充缸物種類多且性平質(zhì)復雜，多為辦塑性或流塑性基。因此，在配懸制優(yōu)質(zhì)泥漿護萍壁的基礎(chǔ)上，恰對不同溶洞內(nèi)昏土的不同性質(zhì)應，按一定的比忙例分別加入水炮泥、木屑、草藏袋、片（碎）齡石等混合材料進。這些加入的努材料經(jīng)鉆頭的舟沖擊搗動作用餡，將擠入溶洞矮周邊和巖溶裂剃縫中，這就既什可以達到溶洞獅孔壁封閉環(huán)的掌形成，又能增塌強泥漿護壁的浪效果。群（博3染）認真核對地次