黄土地区深桩基施工技术成果

时间:2022-05-30 03:48:42

黄土地区深桩基施工技术成果

摘要:本文以西北地区某铁路专用线大桥为例,通过对该桥桥址处黄土地区深桩基施工技术进行研究,以机械钻进黄土裂隙地层、强风化泥岩、砂岩夹泥岩层、流砂层等不良地质积累施工数据和参数,总结黄土地区桩基施工经验和技术参数,大大提高了同类桩基的施工效率。

关键词:湿陷性黄土地层;深桩基施工;流砂层

Abstract: In this paper, a special railway line bridge northwest area as an example, through the study of construction technology of deep pile foundation of the bridge site in loess area, loess mechanical drilling in fractured formation, strong weathered mudstone, sandstone and mudstone strata, flow of bad geological sand accumulation construction data and parameters, summarize the construction experience and technical parameters pile foundation in loess area, greatly improve the construction efficiency of similar pile foundation.

Key words: collapsible loess deep foundation construction; fluidized bed;

中图分类号:U445.4文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)

1 工程概况

1.1 XX大桥整体工程概况

XX大桥是西北某铁路专用线殊结构的铁路桥梁,其孔跨的形式为(60+104+60)m连续梁+3-32简支梁,桥梁全长340.63米。本桥跨跃V型深沟部分采用(60+104+60)m连续梁跨越,连续梁的单孔跨度为全线最大(104m),本桥桩基共计67根,其中连续梁部分的桩基直径为φ150cm,普通简支梁部分桩基直径为φ125cm,桩基最深长达80米。

1.2工程地质特征及条件

1.2.1地形地貌

桥址区域位于黄土梁峁区,地形起伏较大,地面高程介于1587-1676米之间,前台桥址为一深切“V”字型冲沟,该沟向小里程一侧地势相对较陡峻,向大里程方向地势相对较平缓,地表多为耕地。

1.2.2地层岩性

根据地质调查及钻探揭示,桥址区地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土,黏质黄土,中更新统风积黏质黄土,下第三系泥岩夹砂岩。

1.3水文地质特征

桥址区冲沟内,本次调查期间无地表水流,为一季节性流水冲沟,勘探深度范围未见地下水。

1.4不良地质及特殊岩土

1.4.1不良地质

桥址区不良地质主要为坡面溜坍,集中出现于前台深切冲沟沟岸两侧,沿沟岸基本断续均有分布,规模大小不等,形态各异,底部横向宽度约为40-55米,局部可达60米,纵向长度约为15-20米,最大可达25米,溜坍体内物质主要组成为第四系全新统滑坍堆积砂质黄土,厚约为1-5米,坡面溜坍体顶部坎面较陡,近乎直立,下部临空面较大,多数处于不稳定或极限平衡状态,随时都有继续下滑的可能,对工程有一定影响,可经工程处理(如清除或坡面防护)。

1.4.2特殊岩土

工程范围内地表分布的砂质黄土具有Ⅳ级(很严重)自重湿陷性,湿陷土层厚度约为25~30米,由于砂质黄土具有湿陷性,表现为冲沟沟岸一带多发育有黄土陷穴,规模大小不等,形态各异,陷径多为5-15米,深4-9米不等,部分底部连通呈串状,其顶部以黄土桥形式相连。

1.4.3场地稳定性、适宜性评价

1.4.3.1场地内地形起伏大,沟谷深切,第四系地层较厚,地层相对较单一,主要为砂质黄土,底部为第三系泥岩夹砂岩。

1.4.3.2、场地内不良地质发育,主要以坡面溜坍形式沿前台沟谷两岸集中出现,导致前台沟岸两侧多为不稳定斜坡。

1.4.3.3、场地内广泛分布砂质黄土具有Ⅳ级(很严重)自重湿陷性,湿陷性土层厚度约为30米,由于湿陷性作用导致多发育有黄土陷穴。

综合以上条件,确定该桥工程地质条件较差。

2XX大桥在特殊地质围岩条件下的桩基础施工工艺

2.1桩基础施工特点

本桥桩基础施工采用钻孔桩法进行施工,其桩基础施工地处山间台地地段,为多年沉积土形成,台地段裂隙发育,暗穴众多,地表浅裂缝纵横贯通并切入地面以下25~30米深度。复杂的地表裂缝及暗穴,无法按照常规的桩基础护壁法进行施工,施工进度严重滞后,并存在较大的安全和质量风险。该桥群桩、深桩的施工难度在桩类的施工范畴内尤其是在西北湿陷性黄土地区尚属首例。国内外有过类似的桩基础施工技术研究,但桩身范围地质的如此复杂较为罕见,开展该地质条件下桩基础施工技术研究对于克服同类条件下的深桩、群桩施工难题有着重要的参考价值,根据实际情况形成完整的应用技术,对于加快本条线路和类似项目的整体桩基础施工进度具有重要的意义,同时具有很高的学术价值。

2.2桩基础施工过程中控制难点:

本研究课题的技术关键是:对自重湿陷性黄土、暗穴多、垂直裂隙发育的台地桩基础施工进行技术研究,突破复杂地质影响和制约桩基施工进度的地质难题。通过对桩基范围内上部较松软湿陷性黄土且垂直裂隙纵横贯通发育地段与桩尖处强度较大泥岩及其他岩层的综合技术处理措施,实现提高复杂地质条件下桩基础施工效率。

2.3桩基础具体施工优化调整过程

2.3.1钻孔初步确定施工工艺

根据以往施工经验,本桩基础施工过程中,初步确定具体施工工艺如下:

本桥的钻进成孔及泥浆护壁一项,因地质条件复杂,成为桥梁桩基础施工过程中的特殊环节、关键工序。钻进成孔一工序,过程中多次进行工艺调整,耗费了大量的时间,并且出现了严重坍孔、重新回填再次钻孔及反复施工调整的情况。

泥浆护壁工序,普通的粘土造浆从稠度、拌制时间等方面做了多次调整,始终没有达到预期的效果,因此对此项难关做了专项研究并不断实践调整,最终通过更换材料、调整造浆时间等参数达到了预期的效果,并顺利穿越了复杂地层段落。

以本桥1~5号墩桩基础施工为例,该桥墩地质条件复杂,具体地质情况及施工工艺调整过程如下:

2.3.2钻孔机械的选用

根据以往类似工程的施工经验以及本桩基础的具体地质条件,本桥梁桩基础工程最初确定采用循环钻机进行施工,采用循环钻机需要全孔泥浆护壁。在该类型钻机钻进的过程中,由于5~30m范围内为黄土裂隙段,采用全孔泥浆护壁屡次没有效果,循环钻机每当钻进到30m左右的时候,护壁泥浆会随着地表30米范围内的裂缝而渗出,无法进行泥浆护壁,循环钻机发挥的作用有限。后根据现场的实际情况确定采用机锁型旋挖钻进行施工。该种钻机的特点为采用抗振桁架桅杆,采用卷扬加压的方式,此种加压方式在增大钻机钻进压力的同时也延长了钻机的加压行程,既可以在单轴抗压强度不大于100MPa,可钻性小于8级的岩层施工,也可以在湿陷性黄裂缝范围内钻进施工,由于桩尖处地基承载力较大,岩层强度较大,旋挖钻钻杆需配备机锁杆。

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