公路桥梁桩基溶洞处理防治技术措施

【前言】公路桥梁桩基溶洞处理防治技术措施由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。二、 桩基溶洞防治技术及工艺措施 2.1溶洞地质勘察补钻 岩溶地区桥梁桩基施工,首先要逐桩勘察,在充分了解桩位溶洞分布规律等基本情况下,选择既能保证质量,又安全,同时尽可能降低成本的施工方案。对溶洞区桩基施工前一般采用物探,或其它如电磁波层析CT探测等方法探明溶...

摘要:在桥梁桩基础施工中,遇到溶洞的情况并不少见。作为地下隐蔽工程,给施工带来很大困难,如处理方法不当,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生,甚至威胁桥梁运营安全。因此充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等,采取稳妥的防治措施,保证施工的顺利进行,十分重要。

关键词:公路桥梁;桩基溶洞;防治技术措施

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

该高速公路标段全长122.34km,路基宽33.5m,许多桥梁均通过岩溶区。施工项目第25标段处于石灰岩地区,地质构造上属于华南褶皱带的一部分,区域地质构造轮廓主要有NE向及EW向构造带。桥桩基设计为嵌岩桩。设计地质资料显示有少量小溶洞。但在施工中发现地质资料不准确,溶洞较为发育。为此,我们进行地质勘察补钻后,依据变化的施工实际资料,按桩基溶洞处理原则采取相应防治措施。

二、 桩基溶洞防治技术及工艺措施

2.1溶洞地质勘察补钻

岩溶地区桥梁桩基施工,首先要逐桩勘察,在充分了解桩位溶洞分布规律等基本情况下,选择既能保证质量,又安全,同时尽可能降低成本的施工方案。对溶洞区桩基施工前一般采用物探,或其它如电磁波层析CT探测等方法探明溶洞的具体情况。因此,我们在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较大后,选择逐桩超前钻探,并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m,确保桥梁的安全可靠性。根据物探资料显示,该灰岩地质情况如下:

(l)地层分布

灰岩地区地层大致分布有4层,即:人工填土层、冲洪积层、残积和岩层。冲洪积层呈软塑至可塑状态,孔隙潜水量大,渗透性能好;残积层呈流塑至可塑状态,与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态;岩层基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。

(2)岩溶发育特征表现为:自上而下,由强变弱。基岩面上分布着溶沟

、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚至呈串珠状自上而下分布,深部为古老溶洞,分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。浅部溶洞充填物多,深部充填物少,充填物呈全充填一半充填一无充填,呈流塑一软塑状态。构造裂隙发育,地下水活动频繁地方溶洞较为发育。

(3)地下水特征

灰岩地区地下水按其赋存介质可分为三种类型,即:①赋存于冲洪积及残积层的孔隙水,渗透性强;②赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水,连通性好,水量丰富; ③赋存于构造断裂带中的裂隙水,连通性强。以上通过地质补钻情况揭示溶洞较为发育,洞内漏水,分布复杂。钻孔施工过程中较易出现漏浆、地面塌陷等事故,这些都增加了施工难度且影响进度。

2.2工程实施原则及工艺选择

2.2.1实施注意事项

根据地质揭示溶洞地质情况和规律,拟定以下施工注意事项：

(l)每根桩必须用地质钻机钻探,详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型,画图列表,为制定相应施工方案提供详实依据;

(2)对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等,为注浆参数计算提供依据;

(3)根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施;

(4)对每种处理方案,都要进行仔细的计算,施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案,指导施工;

(5)遇到大溶洞时,必须请监理工程师和设计单位核查,明确处理方案,并报监理批准后实施。

2.2.2实施工艺选择

施工中采取先易后难的策略,分期分批地组织安排施工,从中摸索经验,以便在比较复杂的溶洞区基桩加以改进并完善施工方法。施工中遵循堵洞护壁,重锤轻击的原则。针对本桥,具体溶洞处理工艺为:

(1)基桩处于单层或层数不多的溶洞区,洞高较小,洞内有亚粘土、砂等填充物和无填充物等情况,为降低成本,采用常规施工方法。

(2)对于基桩处在多层溶洞,洞高较大,洞内有填充物,但各层洞内填充物不同,或无填充物及半填充状况,甚至洞内在相邻桩位形成串珠状的情况,采取钢护筒的方案。即钢护筒变径分节跟进的方法,分段成孔,分节下沉,接长。

(3)实施中根据工程实际,加强注浆防渗漏控制和成孔、岩面的检验等。

2.3桩基溶洞处理防治技术措施

2.3.1 防止卡锤、掉钻措施

根据地质情况,不管溶洞上部采用人工挖孔还是冲击钻成孔,常规处理时,溶洞顶面以上部位的孔径按设计桩径加大20cm左右,冲孔时采用导向圈。钻至溶洞顶板岩层时,及时检测剩余厚度,不断补充片石等。保持抛进充填物厚度,做到抛了又冲,冲了又抛,不断循环,以小冲程、慢进尺进行。

2.3.2冲孔进度

冲孔过程中,冲击锤采取重锤轻击,进尺控制在80cm/h,提钻高度控制在50～80cm左右。

2.3.3漏水、漏浆处理措施

钻孔冲透溶洞时,注意保持孔内泥浆面水头。如发现泥浆面下降,立即提出冲锤,向孔内补浆或加水。漏浆严重时,采用片石加粘土、水泥回填,再冲击开孔,或用钢护筒法。采用钢护筒方案发生漏浆情况,则复打比上层钢护筒直径小的钢护筒,抛适量片石、粘土,用冲锤密击封堵钢护筒脚,以达到堵漏目的。为保证堵漏目的实现,采用注浆法施工。根据地质情况在每一根桩的中心位置或桥墩承台的四角钻注浆孔。钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探,通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。

(1)用注浆泵注浆,注浆压力不宜太大,控制在0.5～1.0MPa范围,具体压力值由现场试验确定。速度为15～2OL/min,其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂或碎石),然后固结,渗透最小直径定为3.0m,以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插到填充物的底部,然后边注浆边缓慢上提,提管速度不宜太快,根据注浆速度确定,应使渗透半径控制在允许范围内。浆液选用水泥浆,用32.5级水泥,水泥浆配合比为水:水泥=0.8:1.0。若需用水泥砂浆,则配合比采用水:水泥:砂=1:1:0.8,需要用双液浆时,水玻璃的含量根据现场试验确定。

(2)单花管注浆,管头花管段长度为100cm,孔眼直径和间距根据现场试孔后确定,注浆管外径为70mm,比钢套管内径要小。注浆时,通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间,压入量根据渗透半径、固结体积计算。

(3)为防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,使得先注入的浆液与砂子(或碎石)初步胶结后再注浆,循环注浆多次,直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。

(4)注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,注浆顺序由现场自行掌握。

2.3.4 抛填物选择

冲孔到达溶洞时,针对洞内充填物的不同,需相应抛填不同材料护壁。如洞内填充物为亚粘土,则抛填片石和粘土(5:1),并适当加砖块和水泥,以便形成稳定护壁。如洞内填充物为砂,则主要抛填粘土和片石或砖块(1:4),防止塌孔埋钻,加强护壁效果。

2.3.5防止斜孔

冲击钻成孔过程中,有时出现岩面倾斜。简单处理是抛填质地紧硬的小片石浆岩面找平,以小冲程钻进,以免造成斜孔、卡钻。但如果孔位岩面倾斜度较大,或一半岩、一半土的情况,则直接灌注混凝土,待混凝土达到一定强度后,重新钻进。

2.3.6 漏混凝土的预防

在对有溶洞的桩成孔灌注水下混凝土时,可能会出现混凝土的压力把已形成的护壁破坏,混凝土浆漏入溶洞的情况。因此,我们在施工中,溶洞顶板冲透并在洞内形成封闭护壁后,再抛填粘土、片石、水泥等充填物,并超过溶洞顶板高度,进行复打,重新冲击形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。勘察资料及实际施工表明,本地区属岩溶发育区,因此,全岩面的正确判断成为本工程成孔施工的关键。影响全岩面判定的因素较多,而现有的桩基技术规范、规程等均未列出统一的判定标准,受地质条件复杂的影响,全岩面的判断往往意见不一,成为质量控制的一大难题。实际施工中,根据岩溶地区地质条件的特殊性、复杂性及工程特点,经过试桩检验,主要从4个方面来进行全岩面的综合判断。第一,以桩孔实际见岩高程时算起,至少进尺50cm后,可申报全岩面检验,超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只作为参考。第二,查阅机台施工记录,可将基岩进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度。第三,可观察井口钢丝绳的摆动情况,锤头触岩面时会出现轻微反弹。第四,使用细目筛网捞取岩渣,岩屑含量50%～70%,且含泥、含砂量小于4%时,认为入岩。

三、结束语

由于切实做好施工组织安排和加强现场的技术管理工作,并对各种问题及时采取对应措施,如上述采取的一系列施工工艺,故在施工过程中未发生过安全及质量事故,并顺利完成该桥所有钻孔灌注桩施工。工程经质量监测部门检测,桩基检测优良率达99%。溶洞处理取得了较好的质量效果,这也进一步证明了桩基施工中溶洞处治工艺的实用性。