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        云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質(zhì)施工技術(shù)措施

        2017-11-06 08:40:22吳慶均艾朝偉中建二局三公司天津分公司
        大陸橋視野 2017年20期
        關(guān)鍵詞:片石鋼護筒護筒

        吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

        云貴高原喀斯特地貌鉆孔灌注樁溶蝕地質(zhì)施工技術(shù)措施

        吳慶均 艾朝偉 張 濤 田 開/中建二局三公司天津分公司

        以云南、貴州地區(qū)獨特、復(fù)雜的喀斯特地貌巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工為背景,介紹了喀斯特地貌下鉆孔灌注樁成樁過程中遇到溶蝕、溶洞的處理措施,以期為今后相同地質(zhì)地貌地區(qū)工程施工提供成熟的可借鑒的施工技術(shù)。

        喀斯特地貌;溶蝕;溶洞;處理措施

        一、概況

        我國巖溶地區(qū)分布廣泛,云南、貴州地區(qū)喀斯特地貌存在多種不良地質(zhì)條件,給鉆孔樁施工增添了極大的難度。

        本項目溶洞分布廣泛,鉆孔灌注樁施工過程中,通過查閱工程前期地勘資料及施工前的超前地質(zhì)鉆地勘等勘查手段查明巖溶發(fā)育程度顯示,溶洞發(fā)育無明顯規(guī)律,一孔多洞的情況較多,洞高0.5m~20m之間。

        工程實踐經(jīng)驗表明,巖溶地質(zhì)地區(qū)每年因不同程度巖溶災(zāi)害對樁基施工質(zhì)量影響極大,沒有有效處理措施將造成巨大的工期及經(jīng)濟損失。

        二、溶洞處理措施

        根據(jù)項目工程前期地勘報告及超前地質(zhì)鉆等地勘資料,從技術(shù)措施、經(jīng)濟措施等方面進行比較論證,根據(jù)溶洞高度制定不良地質(zhì)、特殊溶蝕的不同的施工處理措施。

        (一)施工前準備

        根據(jù)地質(zhì)資料預(yù)測施工中可能出現(xiàn)的問題,查閱有關(guān)施工工藝的試驗參考資料;

        制定針對性的施工方案,并專項交底;

        樁孔附近要備足回填材料(片石、水泥、袋裝粘土)和挖掘機、鏟車、水泵等機械;

        施工前選擇有代表性地段進行工藝性試驗,確定施工參數(shù),以作為正式施工的依據(jù)。

        (二)樁頂埋設(shè)鋼護筒

        鋼護筒采用鋼板卷制,厚度8mm,護筒內(nèi)徑應(yīng)比樁基直徑大200~300mm,采用振動錘振落,護筒頂標(biāo)高高出地面300mm且必須高于地下水位2.0m,可保持一定水壓力。鋼護筒周圍采用粘土夯實。

        圖1 埋設(shè)鋼護筒示意圖

        圖2 鋼護筒拉十字線埋設(shè)

        (三)泥漿池設(shè)置

        泥漿池尺寸根據(jù)樁長計算實際用量進行控制,同時必須設(shè)置一個沉淀池,將二次泥漿放置到沉淀池內(nèi),待泥漿內(nèi)砂沉淀后再流入泥漿池內(nèi)再次利用,提高了泥漿利用率,節(jié)約了成本。通過設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng),可保證二次泥漿的性能,提高了泥漿利用率及成孔的合格率。

        (四)鉆孔

        根據(jù)地質(zhì)柱狀圖,在接近溶洞時勤觀察、勤檢查,鉆頭沖擊巖層的響聲、抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩放長量控制為1~2cm,防止擊穿溶洞頂板時造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。鉆穿溶洞頂板時一旦漏漿,及時投放粘土塊、片石并補水補漿,保持孔內(nèi)水位高度。漏水嚴重時,可填充稻草和水泥等混合物,每次填滿后補漿補水,再重新沖擊鉆進,擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞,最終至不漏漿為止。通過溶洞層后,繼續(xù)鉆孔,直至設(shè)計深度。鉆進過程中泥漿要稍稠,現(xiàn)場泥漿池內(nèi)盡量多備些泥漿,在溶洞穿孔后及時補漿。加強鉆孔地質(zhì)檢查、復(fù)核,并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內(nèi)水位變化,防止不正常情況發(fā)生。

        (五)灌注混凝土

        灌注中導(dǎo)管提升時,要根據(jù)溶洞情況確定導(dǎo)管埋深,避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降,造成斷樁事故發(fā)生。樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高超灌1m以上,灌注完成后觀察30分鐘左右,如果混凝土面沒有變化才拔出導(dǎo)管。

        (六)溶洞具體處理措施

        1.片石回填處理措施,主要適用范圍及優(yōu)勢:適用于較小溶洞(溶洞高度小于3米),無填充物或半填沖,施工方法簡單,造價較低。

        采用正常成孔方法施工,當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時,反復(fù)投入黃土和片石,利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中,還可摻入水泥、燒堿和鋸末,以增大孔壁的自穩(wěn)能力。

        (1)摻加比例:為有效利用片石,片石與粘土的比例為3:7,參加水泥時,摻加比例為每米2包,摻加鋸末時,摻加比例為粘土的10%。

        (2)摻加方法:片石采用強度≥30MPa石灰?guī)r,石塊粒徑以15~50cm為宜。

        摻加粘土采用水泥袋包裝后投放效果更佳。投放方法為以整袋投放為佳。摻加方法為:片石、粘土袋(可選擇添加水泥、鋸末)分層間隔摻加,回填至溶洞頂板1米以上。

        (3)根據(jù)地質(zhì)柱狀圖,在接近溶洞時勤觀察、勤檢查,憑手握沖擊主繩的手感,沖擊巖層的響聲,抽取的巖樣來判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶時主繩松繩量應(yīng)為1~2cm,防止穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時,一旦漏漿,要及時投放粘土塊、片石并補水,以保持孔內(nèi)水位高度。

        2.素混凝土回填處理方案

        采取正常成孔方法施工,當(dāng)鉆穿溶洞漏漿時或遇到傾斜顏面時填入低標(biāo)號混凝土,間隔一定時間后采用沖擊鉆成孔。主要適用范圍及優(yōu)勢:適用于中、小溶洞,有無填充物均可采用此方案。施工方法簡單,造價相對較高。

        (1)混凝土標(biāo)號及配合比:混凝土可采用C20(C15、C10也可)素混凝土,為盡快提高混凝土強度,節(jié)約施工時間,應(yīng)在混凝土中摻加一定早強劑,提高混凝土早期強度。

        (2)摻加方法:對于傾斜巖面,為校正孔位,回填素混凝土應(yīng)與斜巖面頂面平齊,對于溶洞處,回填頂面高于溶洞頂板50cm。

        (3)施工注意事項:回填48H后回填混凝土強度達到70%后,且應(yīng)在樁基范圍取芯檢驗填充效果,待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

        3.鋼護筒跟進加固方案

        采用鋼護筒跳進法:一面沖孔,一面接鋼護筒,并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)。主要適用范圍及優(yōu)勢:適用于特大溶洞(溶洞高度大于3米)、無填充溶洞、半填沖溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時。

        (1)鋼護筒的選擇:

        內(nèi)護筒長度和內(nèi)徑的確定:護筒長度L=(h+H)m(h為超前鉆確定的溶洞高度,H為溶洞頂?shù)降孛婕?0厘米的高度);單層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm,多層護筒最內(nèi)層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10cm,其外面一層護筒內(nèi)徑大于內(nèi)層護筒外徑10cm,并以此類推。鋼護筒孔徑要準確,連接順直,用卷揚機成型。鋼護筒要有一定的剛度,單個大溶洞用單層護筒,兩個大溶洞用雙層護筒,并以此類推。

        (2)內(nèi)護筒的沉放:

        當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時要反復(fù)提升沖錘,在頂部厚度范圍上下慢放輕提,沖錘不明顯受阻,說明頂部已成孔并且圓滑垂直的,此時用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護筒,用吊機(或樁機自生重量)把內(nèi)護筒放入外護筒內(nèi)沉至孔底,必要時用振動錘下沉。

        圖三 鋼護筒護壁成孔示意圖(D+40cm=D2+20mm=D1)

        三、結(jié)語

        本工程樁基施工范圍巖溶發(fā)育,基巖面溶溝溶槽等溶蝕現(xiàn)象嚴重,結(jié)合以往工程實踐經(jīng)驗,根據(jù)實際情況對溶洞進行分類并采取不同處理方案。施工過程中加強溶洞處理后沖擊成孔的技術(shù)措施落實。通過技術(shù)措施縮短了施工工期,達到了工程質(zhì)量、施工進度與經(jīng)濟效益的雙贏。

        本文結(jié)合項目實踐經(jīng)驗,對巖溶地區(qū)樁基施工作了初步探討,希望在同類工程施工中提供參考。謬誤之處,敬請指正。

        [1]孫愛軍, 趙英爽.客運專線鐵路巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準設(shè)計, 2008(10):46-48.

        [2]高海金.淺析橋梁溶洞樁基施工中的溶洞處理[J].建材與裝飾旬刊, 2011(9):370-371.

        吳慶均,男,1973年01月出生,中建二局三公司天津分公司唐山京科園項目經(jīng)理。

        艾朝偉,男,1973年9月出生,中建二局三公司天津分公司黨委書記,西南科技大學(xué)、本科。

        張濤,男,1983年12月2日出生,畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué),土木工程專業(yè),就職于中建二局第三建筑工程有限公司。

        田開,男,1986年02月出生,中建二局三公司天津分公司唐山京科園項目總工程師。

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