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        巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

        2019-03-20 13:10:12劉紅明
        港工技術(shù) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:漏漿鋼護(hù)筒塊石

        劉紅明,隋 藝

        (1.上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司,上海 200125;2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,天津 300222)

        本文結(jié)合廣東玉湛高速公路巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工實(shí)例,探索和總結(jié)在巖溶地區(qū)灌注樁施工方法,結(jié)合施工過程中出現(xiàn)的問題分析原因制定應(yīng)對措施,總結(jié)出施工過程關(guān)鍵控制點(diǎn)。為類似項(xiàng)目提供參考資料。

        1 工程概況

        廣東玉湛高速公路工程路線長100.932 km。橋梁29 876 m,共計(jì)135座,其中:特大橋7 556 m,4座;大橋17 605 m,62座;中小橋4 715 m,69座。本工程位于華南加里東褶皺系粵西隆起帶內(nèi),大地構(gòu)造位置上處于區(qū)域性四會-吳川大斷裂帶西段,次級斷裂主要是廉江-信宜斷裂帶、遂溪斷裂。

        全線隱伏巖溶主要以中風(fēng)化灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r為主,位于第四系松散層或帽子峰或帽子峰組砂巖層之下,形態(tài)不一,巖溶的埋藏深度變化較大,規(guī)模大小不一,洞高3.2~6.9 m不等,一般都有充填物,充填物為砂層、軟塑粉質(zhì)粘土、卵石土等。經(jīng)地質(zhì)勘探,鉆孔探測遇洞率大于10 %,線巖溶率大于30 %,巖溶發(fā)育程度極強(qiáng)。

        2 溶洞的分類及常用的處理方法

        根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)勘查資料顯示的溶洞情況,分為三種類型:第一種小溶洞,高度小于3 m;第二種中溶洞,高度 3~10 m;第三種大溶洞,高度大于10 m。鉆孔灌注樁施工溶洞處理方法主要有充填法、鋼護(hù)筒跟進(jìn)方法等。

        2.1 充填法

        對于第一種小溶洞,通常采用充填法,根據(jù)地勘資料確定填充物,如果溶洞內(nèi)無充填物基本為空洞,可以充填干沙或碎石,如果溶洞內(nèi)有部分填充物,填充物松散或者呈軟塑狀,通常采用充填片石土的方式,片石與粘土的比例一般為 1:2,回填高度為溶洞頂板以上1 m處。粘土裝進(jìn)水泥袋后投入效果更好。回填以后再重新開始鉆孔施工。

        小溶洞施工過程中,接近溶洞頂部的時(shí)候,要減小油門和沖程,減慢沖擊速率,并認(rèn)真觀察泥漿情況,溶洞一旦擊穿就會發(fā)生漏漿現(xiàn)象,觀察泥漿面如果泥漿面出現(xiàn)下降但下降速率較慢,此時(shí),馬上補(bǔ)充泥漿保持泥漿面穩(wěn)定,然后按方案的比例回填片塊石和粘土的混合物,待回填材料穩(wěn)定后再繼續(xù)施工。如果發(fā)現(xiàn)泥漿面下降較快,及時(shí)補(bǔ)充泥漿的同時(shí),可以回填混凝土等膠體材料進(jìn)行封堵,穩(wěn)定后再施工。

        2.2 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

        鋼護(hù)筒跟進(jìn)就是在經(jīng)過溶洞地層時(shí),采用鋼護(hù)筒作為護(hù)壁,避免漏漿和塌孔,鋼護(hù)筒一般采用振動(dòng)錘進(jìn)行振沉。

        中溶洞和大溶洞通常采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工法。如果一層鋼護(hù)筒不夠,較大溶洞采用多層鋼護(hù)筒進(jìn)行施工保護(hù)。

        2.3 施工工藝

        1)樁基內(nèi)護(hù)筒跟進(jìn)的施工工藝流程:

        場地平整、定位、埋設(shè)外鋼護(hù)筒、沖孔至溶洞頂(回填片石或 C20混凝土)、溶洞頂部處理、下放內(nèi)鋼護(hù)筒、正常成孔至樁底高程(終孔)。

        2)鋼護(hù)筒制作,鋼護(hù)筒壁厚δ=12~18 mm的鋼板,孔深10 m以下時(shí)采用12 mm厚的鋼板,孔深10 m以上時(shí)采用14~18 mm厚的鋼板,在廠家用機(jī)械集中卷制加工制作,焊縫全部為雙面坡口,每節(jié)制作長度為 4.5~7.5 m,制作內(nèi)鋼護(hù)筒的內(nèi)徑D′=d+20 cm(d為設(shè)計(jì)樁徑),外鋼護(hù)筒的內(nèi)直徑為D=d+40 cm,制作好后運(yùn)至施工現(xiàn)場。

        以直徑1.6 m的樁為例,將φ1.6 m的鉆頭擴(kuò)大至φ1.8 m,正常鉆進(jìn)至溶洞上方約1 m處,采用25 t汽車吊輔助20 t振動(dòng)錘,先將內(nèi)鋼護(hù)筒分節(jié)打入土層中至巖面,再進(jìn)行回鉆成孔。在下沉鋼護(hù)筒的施工過程中,振動(dòng)錘必須平穩(wěn),牢固的焊在內(nèi)鋼護(hù)筒頂部,并在護(hù)筒頂面的平面位置一定要居中,盡可能避免因偏心造成護(hù)筒產(chǎn)生偏斜。同時(shí)采用水平尺嚴(yán)格控制好各節(jié)護(hù)筒連接的垂直度,不得超過施工規(guī)范要求的 1/200,力求鋼護(hù)筒垂直入土。若一旦發(fā)現(xiàn)有偏斜的趨勢,馬上進(jìn)行糾正,將可能發(fā)生偏斜的不利因素消除在萌芽狀態(tài)中。

        內(nèi)護(hù)筒沉入巖面后,先采用沖錘進(jìn)行成孔一定深度后(1.5~2 m),及時(shí)采用25 t汽車吊輔助振動(dòng)錘將內(nèi)護(hù)筒下沉至進(jìn)尺巖面高程處;然后再進(jìn)行沖孔、下內(nèi)剛護(hù)筒;與之循環(huán)反復(fù)進(jìn)行至樁底設(shè)計(jì)高程處;同樣,在施工過程中嚴(yán)格測量、控制好各節(jié)護(hù)筒連接的垂直度,不得超過施工規(guī)范要求的1/200。

        多層護(hù)筒施工,每一級外側(cè)的護(hù)筒內(nèi)徑要大0.2 m左右,最小一級鋼護(hù)筒要大于灌注樁直徑0.2 m,振沉鋼護(hù)筒時(shí),按從大到小的順序進(jìn)行施工。

        對于巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工,必須要進(jìn)行逐樁超前鉆,施工前,要認(rèn)真研究地質(zhì)勘察報(bào)告、超前鉆探資料,逐樁分析樁徑范圍內(nèi)溶洞的具體情況,掌握溶洞的分布、大小、深度、填充狀態(tài)等。結(jié)合地勘資料,編制有針對性的應(yīng)急處理措施,并根據(jù)溶洞情況逐樁制定施工方案。合理配置設(shè)備,做好設(shè)備選型,按照預(yù)案提前準(zhǔn)備好溶洞處理所用黏土、片石等相關(guān)材料,便于出現(xiàn)問題及時(shí)處理。

        3 施工過程中遇到的問題及處理措施

        3.1 漏漿

        鉆孔施工過程中,要認(rèn)真觀察泥漿情況,進(jìn)入溶洞時(shí)會發(fā)生漏漿現(xiàn)象,泥漿會流進(jìn)溶洞空隙。發(fā)生漏漿時(shí),繼續(xù)鉆進(jìn)很容易塌孔。

        處理措施:

        1)發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí),應(yīng)立即停止沖孔,馬上補(bǔ)充泥漿防止塌孔,并根據(jù)地勘資料和預(yù)案措施進(jìn)行處理。

        2)如果漏漿速度較慢,可以按方案的比例回填粘土與片塊石的混合物,填充物應(yīng)填至溶洞以上1 m左右,穩(wěn)定后繼續(xù)施工,此時(shí)要采用小沖程。

        3)如果溶洞側(cè)向空洞較大,回填粘土與片塊石的混合物效果不理想時(shí),可以采用回填素混凝土的方法,待混凝土初凝后繼續(xù)施工。

        4)必要時(shí),要采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn)的方法進(jìn)行處理。

        3.2 偏孔

        偏孔在溶洞地區(qū)鉆進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn),且處理起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力,對成本和工期影響較大。

        處理措施:

        1)如果偏孔不嚴(yán)重,可以改用小沖程,在偏孔位置反復(fù)提錘沖擊直到孔位恢復(fù)正常。

        2)如果偏孔較為嚴(yán)重,用提錘反復(fù)沖擊的方法無法正孔時(shí),可以先少量回填土石混合物再繼續(xù)施工。

        3)如果偏孔極為嚴(yán)重,前兩種方法無效時(shí),一般還可以采用孔底爆破法,但操作太復(fù)雜,很少采用。

        3.3 坍孔

        施工時(shí),溶洞一旦被擊穿,泥漿會馬上流入溶洞內(nèi),如果溶洞內(nèi)無填充且空間較大,漏漿速度必然很快,如果此時(shí)不能馬上補(bǔ)充新的泥漿,樁孔就會因?yàn)槭ツ酀{保護(hù)而坍塌;另外,如果鉆頭擊穿溶洞,可能導(dǎo)致鉆頭傾斜碰撞孔壁而坍塌。

        處理措施:

        1)如果坍孔不嚴(yán)重,可以按比例回填粘土塊石混合料,一般填至坍塌位置以上2 m左右,等回填料穩(wěn)定后再繼續(xù)施工。

        2)如果坍孔較為嚴(yán)重,可以把樁孔全部回填,穩(wěn)定后繼續(xù)施工,必要時(shí)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工。

        3)當(dāng)坍孔非常嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即對孔口周圍進(jìn)行封閉,以防發(fā)生危險(xiǎn),并將坍塌處填滿,需要過一段時(shí)間,回填料自然沉積密實(shí)以后再繼續(xù)施工,必要時(shí)護(hù)筒跟進(jìn)施工。

        3.4 卡鉆

        當(dāng)沖擊鉆擊穿溶洞后,如果溶洞比樁徑小或者傾斜時(shí),樁錘進(jìn)入溶洞后很容易卡住,或者溶洞局部坍塌將樁錘埋住也會造成卡鉆。

        處理措施:

        1)如果卡的不是很結(jié)實(shí),鉆進(jìn)無法提升時(shí),可以用吊機(jī)幫助提升鉆頭。

        2)如果卡的非常結(jié)實(shí),吊機(jī)等設(shè)備也無法取出,就只能抽干泥漿,位置較淺時(shí)直接挖出,位置較深時(shí),下方鋼護(hù)筒人工取出。

        4 施工關(guān)鍵點(diǎn)控制

        4.1 施工前控制要點(diǎn)

        1)巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工必須進(jìn)行逐樁超前鉆,掌握溶洞具體情況并制定好應(yīng)急處理措施。

        2)巖溶地區(qū)灌注樁施工一般沖擊鉆,沖擊鉆具有提錘速度快的特點(diǎn),沖機(jī)沖錘穿過溶洞頂板時(shí),可以快速提錘避免埋錘事故。

        3)材料準(zhǔn)備要充足,備足泥漿、泥包和片塊石,以便在擊穿溶洞漏漿時(shí)補(bǔ)充泥漿和堵塞溶洞。

        4)鉆機(jī)就位,鋪設(shè)較長的鋼板樁,增大受力面積,并對鉆機(jī)底座進(jìn)行加固,能有效地防止塌孔導(dǎo)致鉆機(jī)傾倒。

        4.2 施工過程中控制要點(diǎn)

        1)研究超前鉆探資料,接近溶洞頂板時(shí)減小沖擊速度和沖程,防止突然擊穿大量失漿,并加大泥漿容重。

        2)施工人員應(yīng)注意觀察孔內(nèi)泥漿面的變化,發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)立即提錘停止施工,并立即補(bǔ)充泥漿,避免泥漿面下降過快導(dǎo)致塌孔,并向孔內(nèi)按比例投放事先準(zhǔn)備好的黏土和片塊石的混合物等,泥漿面穩(wěn)定后,改用小沖程繼續(xù)施工。

        3)如果塌孔應(yīng)馬上停止施工,根據(jù)塌孔情況進(jìn)行處理,塌孔嚴(yán)重時(shí),要確保人員設(shè)備的安全再進(jìn)行處理。

        5 結(jié) 語

        巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工控制復(fù)雜,突發(fā)情況較多,在巖溶地區(qū)施工必須要有詳細(xì)的地勘資料,針對每根樁制定專門的施工方案和應(yīng)對措施,預(yù)案要有針對性,過程處置要靈活,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工過程監(jiān)控,出現(xiàn)問題及時(shí)分析處理,達(dá)到保證成孔質(zhì)量降低施工成本的目的。

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