某工程樁基問題的分析及處理

精品文檔-下載后可編輯某工程樁基問題的分析及處理【摘要】結(jié)合某大橋樁基工程施工實例，該工程施工中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，結(jié)合工程地質(zhì)情況分析樁基施工問題，同時總結(jié)了一些有效預(yù)防和解決塌孔的技術(shù)，以及本工程采取的處理方案，工程實踐效果顯著。

【關(guān)鍵詞】樁基施工；塌孔問題；處理技術(shù)

1．工程概況

喀什至伊爾克什坦公路烏瑞克河大橋橫跨烏瑞克河，橋址中心里程為BK60+450，是10-30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋。該橋下部結(jié)構(gòu)為：橋臺采用肋板式橋臺，鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑為φ=1.2m，共有360m/24根；橋墩采用柱式墩，鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑為φ=1.5m，共有1080m/54根。本橋BK60+222-BK60+662段地基土主要為圓礫土，揭示層厚25.10~25.300m，土黃色，稍密-密實，濕-稍濕，卵石含量約3%-20%，局部含石膏膠結(jié)，季節(jié)性凍土深度0.7m，密實狀。承載力基本容許值[fa0]=300kpa-600kpa，土石工程分級為Ⅳ級。其中個別鉆孔揭示有卵石層，揭示厚度小于0.5m。該橋位處地表水，水質(zhì)清澈，流量較大，主要由河流上游降水、融水及泉水等補(bǔ)給；地下水類型主要為第四系松散底層空隙潛水，賦存于表層透水性較強(qiáng)的礫石土層中，深度0.3-1.3m。本橋BK60+662-BK60+742段地基土分三層：1、粉土，揭示層厚1.00m，土黃色，干-稍濕，中密。2、礫砂，揭示厚度3.50m,土黃色，中密狀。3、圓礫土，揭示層厚22.5m，土黃色，中密，稍濕-濕，卵石含量約3%-20%，局部含石膏膠結(jié)。

2．樁基施工技術(shù)難點分析

本工程橋梁所處地實際地質(zhì)全部為砂礫石，中間夾雜泥沙，泥沙與礫石沒有黏結(jié)性，地面及以下6-8米有地下流動水。本橋于2022年7月26日正式開鉆，由于當(dāng)時對砂礫層對施工的影響認(rèn)識不夠。施工鉆到一定深度時，出現(xiàn)孔口坍塌，護(hù)筒隨之陷入的現(xiàn)象，造成施工一度陷入停滯狀態(tài)。其中以本工程2號墩6#樁為例，6#樁設(shè)計樁長20米，樁徑為1.5m，護(hù)筒埋深4米，7月26日下午開鉆，當(dāng)天鉆至8米時，出現(xiàn)塌孔，護(hù)筒隨之陷入。隨之，將鉆機(jī)轉(zhuǎn)移到1號墩6#樁，7月27日開鉆，護(hù)筒埋深4米，當(dāng)天鉆至9米時，出現(xiàn)塌孔，護(hù)筒也隨之陷入。7月28日，檢查發(fā)現(xiàn)1-6#樁基護(hù)筒里面的泥漿變成了清水，然后采取水泵抽除清除清水，當(dāng)抽至6#樁地面以下6米時，水泵的功率已經(jīng)無法再將清水抽出。

針對2次鉆孔過程中出現(xiàn)問題的研究，經(jīng)研究表明判斷塌孔的主要原因是，本橋橋址為圓礫石，中間夾雜泥沙，黏結(jié)性很差，而且地面及以下6-8米有地下流動水。地下水造成孔內(nèi)急速漏漿，導(dǎo)致泥漿護(hù)壁失穩(wěn)，砂層溜塌，最終導(dǎo)致孔口塌陷。另外，針對本工程情況，筆者總結(jié)了一些關(guān)于導(dǎo)致塌孔的原因以為同類工程清晰預(yù)見塌孔的存在。

（1）工程地質(zhì)水文地質(zhì)方面的因素。對于鉆孔地層主要在第四紀(jì)沉積層，砂層、雜填土層、卵礫石層、淤泥等地層均為不穩(wěn)定地層，當(dāng)泥漿液柱壓力不足以平衡地層壓力時，就會發(fā)生塌孔。另外，在鉆進(jìn)時土層一旦被鉆開，孔壁巖土所產(chǎn)生的應(yīng)力與泥漿液柱壓力產(chǎn)生一個壓差，此值若大于巖土的屈服強(qiáng)度，就會產(chǎn)生不同程度的剝落、掉塊和坍塌，在泥漿的浸泡下這些現(xiàn)象會更趨嚴(yán)重。

（2）機(jī)械或物理原因?qū)е滤?。機(jī)械或物理因素包括如下幾個方面：1）泥漿液流的沖蝕；2）回拉擴(kuò)孔（回拖鋪管）過快，開泵過猛，產(chǎn)生孔內(nèi)液柱壓力激動；3）當(dāng)導(dǎo)向孔曲率較大時，鉆具或鉆頭（回擴(kuò)頭）回轉(zhuǎn)不碰撞、擠壓孔壁及鉆頭鉆具攪動泥漿沖蝕孔壁等因素，皆能促使孔壁坍塌；4）泥漿及濾液對孔壁巖土的長時間浸泡，降低巖土內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，也會發(fā)生塌孔；5）當(dāng)鉆進(jìn)地層含有泥頁巖時，泥頁巖的水化膨脹和裂解是造成塌孔的關(guān)鍵。

3．樁基塌孔處理技術(shù)

3.1塌孔預(yù)防技術(shù)

孔壁坍塌一般是因預(yù)先未料到的復(fù)雜的不良地質(zhì)情況、鋼護(hù)筒未按規(guī)定埋設(shè)、泥漿粘度不夠、護(hù)壁效果不佳、孔口周圍排水不良或下鋼筋籠及升降機(jī)具時碰撞孔壁等因素造成的，易造成埋、卡鉆事故，應(yīng)高度重視并采取相應(yīng)措施予以解決。

真正預(yù)防塌孔才是確保工程施工順利的關(guān)鍵，筆者通過結(jié)合實踐，總結(jié)了一些預(yù)防塌孔的經(jīng)驗技術(shù)如下：1）泥漿液柱壓力≥泥頁巖的孔隙壓力；2）盡量減少水進(jìn)入孔壁巖土或孔壁四周的水滲出。3）對于由于地質(zhì)因素而造成的塌孔可以提高泥漿密度，以較高的液柱壓力來平衡巖土側(cè)壓力和垂直壓力；若地層松散或破碎嚴(yán)重，用高屈服值（動切力）和較大的動塑比（動切力和塑性黏度的比值）比值的泥漿鉆進(jìn)和循環(huán)。4）而對于由于機(jī)械因素造成的塌孔，則可以調(diào)整并保持合適的泥漿密度和流變性能（控制動塑比值），使泥漿具有一定的液柱壓力，保持泥漿在環(huán)形空間中的低返速，呈平板流型的狀態(tài)。

3.2塌孔處理技術(shù)

（1）選擇膨潤土調(diào)至泥漿，控制泥漿相對密度，經(jīng)過多少試驗，當(dāng)泥漿相對密度調(diào)至1.07-1.08時滿足施工條件，開鉆前先將泥漿灌在需鉆孔的地面上，使其具有一定的黏結(jié)性，也能有效的防止空口坍塌。

（2）埋設(shè)鋼護(hù)筒（壁厚1cm），鉆樁時注意控制泥漿濃度和鉆進(jìn)深度，邊埋深鋼護(hù)筒邊注漿。

（3）隨施工進(jìn)尺的速度，提起鉆頭，接長鋼護(hù)筒，接頭處焊接牢固，并用φ20mm鋼筋對接幫焊加固。

（4）在護(hù)筒頂部蓋一塊1cm厚的鋼板，提起鉆頭，用鉆頭輕砸鋼板，輕砸時控制好孔位中心，將護(hù)筒接至8米長，將地下流動水隔離在樁基外面，安排專人負(fù)責(zé)校正鋼護(hù)筒，護(hù)筒采用十字交叉法校正，施工中一旦發(fā)現(xiàn)偏差，測量人員隨時過來復(fù)核，當(dāng)鋼護(hù)筒埋深深度達(dá)到8米時，能有效隔離地下水，并保證不會再次塌孔。

（5）在護(hù)筒盡量回填粘土，并用鉆頭夯實。

（6）加大混凝土生產(chǎn)和運輸能力，采用混凝土集中拌合站，生產(chǎn)能力為40m3/小時，灌注橋墩樁基時保證4臺罐車同時運輸。

（7）灌注時加大混凝土的初存量，正?；炷恋某醮媪繛?.5m3-2m3，我們將混凝土的初存量調(diào)至3m3，避免因首盤混凝土數(shù)量不夠造成導(dǎo)管埋深不夠而斷樁。

（8）加大導(dǎo)管埋深，一般控制導(dǎo)管埋深不少于2米，灌注時勤于測量混凝土的高程。

（9）當(dāng)澆筑快結(jié)束時，導(dǎo)管內(nèi)砼高度減少，壓力差減小，而導(dǎo)管外泥漿稠度增加，比重增大，在砼頂上升困難時，在孔內(nèi)加水稀釋。

（10）因為護(hù)筒埋深較深，一定要控制超灌混凝土高度，一般比設(shè)計高度高出1米。

（11）注意拔鋼護(hù)筒的時間，鋼護(hù)筒在混凝土灌注結(jié)束后立即拔出，因為鋼護(hù)筒埋深較深，困難時需要采用2臺25T吊車同時起吊。

4．結(jié)語

通過結(jié)合烏瑞克河大橋樁基施工過程中存在的問題，提出以上幾項控制處理措施。工程實踐表明這些處理措施有效地解決了砂礫地區(qū)橋梁