摘要:在樁基礎(chǔ)施工中經(jīng)常遇到溶洞等地質(zhì)問題,因此在溶洞地段進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工前,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探等有關(guān)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)溶洞的分布范圍,類型情況等地質(zhì)問題進(jìn)行分析,制定相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。
關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁、溶洞、處理;
引言
在溶巖發(fā)育豐富、覆蓋層不穩(wěn)定的特殊地層進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工時(shí),容易遇到溶洞等地質(zhì)問題,給樁基礎(chǔ)施工制造非常大的困難,容易出現(xiàn)掉鉆、卡鉆、漏漿、塌孔等難題。因此,根據(jù)地質(zhì)勘探等有關(guān)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采取針對(duì)性的溶洞處理方案,確保樁基礎(chǔ)順利施工,降低施工成本及保證樁基礎(chǔ)成樁質(zhì)量。
1.工程概況
郴州市富士大道西河坪田景觀橋橋型為拱橋。樁基部分共有96條樁,樁徑φ1500mm,樁長(zhǎng)30至50m不等,為端承樁。施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求樁底保證不少于4m的整體巖面,遇溶洞必須穿過,且穿過溶洞后進(jìn)入不少于3m。
根據(jù)《地質(zhì)勘察報(bào)告》場(chǎng)地內(nèi)自上而下分為:第四系人工填土,第四系沖洪積粉質(zhì)粘土,石灰系白云質(zhì)灰?guī)r。其中石灰系白云質(zhì)灰?guī)r呈灰白色為中風(fēng)化,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙較發(fā)育,見有方解石細(xì)脈呈網(wǎng)狀分布,巖溶發(fā)育明顯,溶洞分布較廣。
2.溶洞處理總體方案
在施工前根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及設(shè)計(jì)資料,對(duì)位于溶洞區(qū)域的樁位,采用地質(zhì)鉆于樁中心進(jìn)行超前鉆,必要時(shí)增加鉆位,根據(jù)超前鉆的結(jié)果,繪畫溶洞分布圖,準(zhǔn)確掌握溶洞的位置、大小、形狀以及性質(zhì)。
根據(jù)鉆探,樁位處發(fā)現(xiàn)了12個(gè)溶洞,最大的溶洞約14m。溶洞按其填充狀態(tài)有完全填充的、半填充的、空的三類;填充物主要是流砂及軟土。根據(jù)上述地質(zhì)條件,從經(jīng)濟(jì)及技術(shù)方面進(jìn)行比較,制定了前期靜壓注漿法、回填粘土碎石、全護(hù)筒法等施工技術(shù)來處理溶洞,取得非常理想的效果。
3.溶洞處理
對(duì)于溶洞的施工技術(shù)處理,要根據(jù)前期地質(zhì)資料及摸查結(jié)果,不同類型溶洞采取針對(duì)性手段,選擇差別化施工,以提高施工效率,降低施工成本并保證質(zhì)量和進(jìn)度。
3.1 小型溶洞、半填充及完全填充溶洞采用前期靜壓注漿法
普通水泥漿穩(wěn)定性差,容易出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象,并且在較大的空隙中注漿容易造成大量漿體流失;若水泥用量加大,漿體流動(dòng)性、分散性和可灌性又變差,并且成本加大。利用膨潤(rùn)土的粘結(jié)密封性、潤(rùn)滑性、增稠性及膠凝性,在水泥漿中加入膨潤(rùn)土可使?jié){液有足夠的穩(wěn)定性、保水性、有良好的流動(dòng)性并且粘度適中。
該法針對(duì)小型溶洞、半填充及完全填充溶洞。溶洞預(yù)處理施工是在樁基施工之前進(jìn)行注漿目的是為了加固溶洞填充物流砂、軟土和填滿溶洞空間并達(dá)到20mpa強(qiáng)度以上,防止樁基施工時(shí)出現(xiàn)泥漿流失、掉鉆、坍孔等問題,保障樁基成孔及水下混凝土澆注等一系列施工順利完成。
對(duì)于溶洞中的軟土等土體,漿液是通過劈裂和擠密作用加固土體;針對(duì)半填充溶洞,漿液是通過填充滿溶洞;對(duì)于溶洞中的砂、礫,漿液通過滲透板結(jié)砂和礫。這樣,通過漿液不斷的加固,一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙,充填溶洞的空間,提高溶洞中土體的承載力和抗剪力形成擋土墻,防止坍孔;在樁體周圍形成防水帷幕,防止流砂和保證護(hù)壁泥漿不流失。
(1)布孔:在超前鉆有溶洞的樁位四周均布4個(gè)灌漿孔。鉆孔:孔徑80mm,孔深要求達(dá)到最深溶洞的底部。
(2)材料:普硅425#水泥、水、膨潤(rùn)土。
(3)工藝:水灰比0.5,膨潤(rùn)土與漿液比例3%~4%。采用雙液灌漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔灌漿,要求少量多次、反復(fù)灌漿。
(4)主要施工機(jī)械設(shè)備:bw250泥漿泵,bw150泥漿泵,100型鉆機(jī),泥漿攪拌機(jī)和貯漿槽,高壓灌漿管及其配件。
3.2 無填充物溶洞的處理
(1)對(duì)于封閉的較小及中等無填充物溶洞,采取先填充碎石、干砂,然后回填粘土充實(shí)樁孔形成泥壁,如若還漏漿和塌孔等,就采取注漿措施,按前期靜壓注漿法處理。
(2)溶洞內(nèi)無填充物需向洞內(nèi)填充砂子的,選擇一個(gè)合適的孔位,放入并固定鋼套管,將注砂管與鋼套管相連接,在注漿前灌砂。用壓風(fēng)機(jī)將干砂壓入,為防止洞內(nèi)高壓阻止灌砂,利用其它孔作為減壓孔。待達(dá)到計(jì)算的填充體積,壓力穩(wěn)定,即可停止。
(3)對(duì)于一些溶槽、溶溝、小裂隙等,沖孔時(shí)可采取投放片石、粘土,甚至投入整袋水泥堵塞起到護(hù)壁作用,保證泥漿不流失,使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。
3.3大型無填充溶洞的處理
溶洞較大,洞內(nèi)無充填物或流塑充填物,漏水很嚴(yán)重,采取片石加粘土反復(fù)打密,仍然無法形成泥石護(hù)壁的,可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。并根據(jù)超前鉆的結(jié)果,確定護(hù)筒打入深度。該方法就是一面沖孔,一面接高護(hù)筒,并且將其震動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi),達(dá)到隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水活動(dòng)的目的。
鋼護(hù)筒跟進(jìn)有兩種施工方法。一是沖擊鉆成孔鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。還有一種情況就是樁孔穿過多個(gè)溶洞,并且均已成功造壁,在下面沖孔時(shí),上面已形成的泥石護(hù)壁坍塌漏水并且無法解決時(shí),可以鋼護(hù)筒跟進(jìn)到這個(gè)溶洞位置堵漏,漏幾個(gè)溶洞鋼護(hù)筒跟到幾個(gè)溶洞。
全護(hù)筒工藝投入高成本,因此在對(duì)中小型和有充填的大型溶洞盡量不選用此方法。
(1)護(hù)筒跟進(jìn)施工工藝。首先要選定地點(diǎn)填滿鋼護(hù)筒,然后進(jìn)行鉆孔作業(yè)、安放輔助護(hù)筒,通過振動(dòng)護(hù)筒穿越溶洞并進(jìn)入至溶洞的底部密封土層,通過護(hù)筒注入泥漿,完成鉆孔。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的溶洞需要采取不同的護(hù)筒施工方式,對(duì)于單層溶洞采用一層鋼護(hù)筒處理;對(duì)于多層和不規(guī)則的溶洞,采用2-3層的護(hù)筒。具體施工工藝:在第一層護(hù)筒完成后,對(duì)護(hù)筒的底部進(jìn)行封閉,防止注漿時(shí)因?yàn)橥饬Τ霈F(xiàn)漏漿。第二層護(hù)筒施工時(shí)要在護(hù)筒外側(cè)焊耳筋固定護(hù)筒,嚴(yán)格控制護(hù)筒的長(zhǎng)度,護(hù)筒的長(zhǎng)度不能超過第一層護(hù)筒底部的深度。
(2)內(nèi)、外護(hù)筒間空隙及內(nèi)護(hù)筒與溶洞底部間空隙的處理。使用護(hù)筒跟進(jìn)施工,需要利用泥漿對(duì)兩層護(hù)筒進(jìn)行加固保障其具有抗擊力的目的,具體的施工方法是在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm 范圍內(nèi)回填砂、碎石,中部回填中砂,然后用高壓噴射灌漿法對(duì)回填體進(jìn)行灌漿處理。灌漿后,內(nèi)護(hù)筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié),固結(jié)強(qiáng)度要求達(dá)到30MPa。灌漿處理達(dá)到要求后,重新鉆孔施工。
(3)護(hù)筒跟進(jìn)施工控制。對(duì)于特大型溶洞的處理,在護(hù)筒跟進(jìn)作業(yè)時(shí)需要及時(shí)觀察溶洞前面的實(shí)際情況,掌握溶洞情況是安全施工的重要環(huán)節(jié)。位于特大型溶洞地層中的鉆孔樁,容易發(fā)生大面積坍塌和掉鉆等意外情況。因此在鉆孔施工前一定要掌握溶洞的形狀和特征,為護(hù)筒跟進(jìn)作好充分準(zhǔn)備,根據(jù)溶洞的埋深、產(chǎn)狀、發(fā)育層數(shù)等確定護(hù)筒跟進(jìn)深度、跟進(jìn)層數(shù)。護(hù)筒跟進(jìn)法在鉆孔作業(yè)過程中,應(yīng)該做好應(yīng)急預(yù)案制度,時(shí)刻具有處理危險(xiǎn)事故的意識(shí)。
(4)為保證鋼護(hù)筒順利下滑,要求樁孔要豎直,無歪斜、縮頸。鋼護(hù)筒孔徑要準(zhǔn)確,連接要順直,用卷板機(jī)成型。鋼護(hù)筒要有一定的剛度,鋼板厚為8 ~ 10mm為宜。在護(hù)筒跟進(jìn)很困難時(shí),可采用沖擊鉆成孔鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。施工中應(yīng)充分利用沖擊鉆的擴(kuò)孔性能,使鋼護(hù)筒能順利下沉。一般鉆頭外徑和鋼護(hù)筒內(nèi)徑空隙控制在3 ~ 5cm,保證沖擊店在護(hù)筒內(nèi)順利提升或下沖為度??梢韵认略诖笞o(hù)筒后下小護(hù)筒,然后割掉在大護(hù)筒下緣以上的內(nèi)護(hù)筒,以保證樁砼與外護(hù)筒的連接。
護(hù)筒跟進(jìn)施工是為了避免溶洞施工上體不發(fā)生坍塌事故,但是在實(shí)際的施工過程中,當(dāng)護(hù)筒跟進(jìn)施工到某一位置時(shí),就有可能受到作用力的原因,采用振動(dòng)外向錘很難一次性成功,通常施工經(jīng)常采用邊鉆孔邊跟進(jìn)的工藝。尤其是當(dāng)出現(xiàn)斜體地質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí),采取護(hù)筒跟進(jìn)作業(yè),就會(huì)存在一定安全隱患,因?yàn)樽o(hù)筒是對(duì)某一個(gè)方向進(jìn)行外力支撐,使得斜體另一端的地質(zhì)缺失保護(hù),尤其是溶洞出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時(shí)造成漏漿而發(fā)生意外。因此,在護(hù)筒跟進(jìn)施工前,必須采用超前鉆進(jìn)行鉆探,充分了解溶洞具體情況,保證護(hù)筒施工安全。
4 結(jié)束語
由于溶洞的地質(zhì)、大小、形狀及填充度不同,因此在施工的過程中要根據(jù)不同的溶洞采取不同的施工工藝,保障鉆孔施工順利開展,通過針對(duì)性施工可以提高施工的效率,降低施工成本并保證成樁質(zhì)量。
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