摘要:在橋梁樁基礎(chǔ)施工中,遇到溶洞的情況并不少見。作為地下隱蔽工程,給施工帶來了很大困難,如處理方法不當(dāng),往往會造成掉鉆、卡錘、埋錘、梅花孔、漏漿、塌孔等事故的發(fā)生,甚至?xí){橋梁的運營安全。因此充分了解橋區(qū)樁位所遇溶洞的發(fā)育規(guī)律、基本形態(tài)、規(guī)模大小、溶穴頂板巖層厚度、完整性、洞內(nèi)充填物形狀等,采取有效的防治措施,保證施工的順利進行,十分重要。
關(guān)鍵詞:公路橋梁;樁基溶洞;防治技術(shù)措施
工程概況
該段高速公路全長33.066km,路基寬33.5m,許多橋梁均通過巖溶區(qū)。施工項目第15合同段處于石灰?guī)r地區(qū), 橋位地層由第四系沖積層及海陸交互沉積層、下石炭統(tǒng)灰層、炭質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖及其風(fēng)化層組成。沉積層主要由亞粘土、粗細(xì)砂、淤泥質(zhì)粘土、礫砂等組成,基底巖石絕大部分為灰?guī)r,僅局部為粉砂巖,巖面略有起伏,灰?guī)r分布區(qū)巖溶發(fā)育。橋梁樁基設(shè)計大部分為嵌巖樁,鉆孔資料顯示本標(biāo)段橋位大部分處隱伏巖溶分布區(qū),土洞、溶洞發(fā)育,溶土洞多達102個,洞大小不一,洞高約0.2~8.0m。由于工程地質(zhì)勘察無法做到一樁一孔,為此,我們進行地質(zhì)勘察補鉆后,依據(jù)變化的施工實際資料,按樁基溶洞處理原則采取相應(yīng)防治措施。
1、溶洞地質(zhì)樁基的施工方法
1.1常規(guī)成孔法:若溶洞內(nèi)充填物為可塑或軟塑的亞粘土,并且溶洞不漏水,這時不管溶洞有多大,也不管溶洞垂向數(shù)量多少,可不考慮溶洞的存在,而按照正常的地質(zhì)情況施工,可以采用沖擊鉆成孔。
1.2片石粘土筑壁法。溶洞內(nèi)無充填或半充填,溶洞高度不太大,一般在3m以內(nèi),但存在嚴(yán)重漏水,護筒內(nèi)水頭高度不能保持時,可采有片石加粘土(按1:1體積比)回填沖擊,使其形成泥石護壁。青綏特大橋、軍營跨線橋以及K97+069通道橋大部分樁基是采取這種方法成孔的,這也是個比較成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工時,鋼護簡必須穿透砂礫及卵石層等透水層,沉放在不透水的亞粘土層上,這樣可以防止由于溶洞漏水引起水頭高度急劇下降而造成的坍孔。
1.3鋼護筒跟進法。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壁的,可采取鋼護筒跟進法施工。該方法就是一邊沖孔,一邊接高護筒,并且將其震動下沉至已鉆成的孔內(nèi),用以隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的活動。鋼護筒跟進有兩種施工方法。一是沖擊鉆成孔鋼護筒跟進法。還有一種情況就是樁孔穿過多個溶洞,并且均已成功造壁,在下面沖孔時,上面已形成的泥石護壁坍塌漏水并且無法解決時,可以鋼護筒跟進到這個溶洞位置堵漏,漏幾個溶洞鋼護筒跟到幾個溶洞。在距孔口4~5m的位置設(shè)一個導(dǎo)向用的環(huán)形鋼筋,內(nèi)徑也是大于鋼護筒外徑10mm左右,錨固在砼護壁上,鋼護筒沿這兩個定向裝置下滑。
2、坍孔
2.1 預(yù)防坍孔的方法:(1) 在砂層較厚的情況下,分段采用回填片石粘土方式?jīng)_砸固壁,粘土與片石比例為6:4,沖砸過程中,不循環(huán)泥漿,采用0.8m小沖程輕擊慢錘進行施工,以減少對砂層擾動,使砂層形成一層堅韌的護壁,這種方法對砂層較厚的溶洞樁基預(yù)防坍孔比較有效。青綏特大橋18#~27#墩部分樁基都采用了以上方法進行護壁,即使溶洞出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,在回填片石粘土反復(fù)沖擊反復(fù)漏水的情況下,仍可有效防止坍孔現(xiàn)象。(2)采用沖擊鉆沖孔施工時,可將鋼護筒打設(shè)至亞粘土層上,再繼續(xù)沖擊成孔,也可避免坍孔。
2.2 坍孔的處理方法:(1)當(dāng)成孔深度不大時,可全孔回填粘土,并暫停一段時間后,再深埋鋼護筒至不透水層方可重新鉆孔。(2)當(dāng)成孔深度較大時,可將鋼護筒一直打設(shè)至坍孔的嗽叭口下緣的亞粘土層上,護筒周圍回填粘土,擠實,再重新鉆孔。
2.3 卡鉆的原因和處理方法:(1)沖擊鉆刃腳磨鈍、孔徑變小,造成卡鉆。應(yīng)經(jīng)常對沖擊鉆進行補刃。(2)孔不圓,形成梅花孔。最好用6刃和4刃鉆頭打圓孔,不用一字鉆。(3)鉆頭在沖擊填充的片石時,迸起的石塊將鉆頭和孔壁的空隙擠住,鉆頭不能上下。可用小沖擊鉆沖動,或用沖吸的方法將卡在鉆頭的石碴松動再提出。(4)鉆頭沖破溶洞頂板,掉入溶洞,鉆頭傾斜,提不出來,應(yīng)放小炮炸頂板巖。一般用藥量為300 -500g即可,一次不行可反復(fù)幾次。
3、樁基溶洞處理防治技術(shù)措施
3.1 防止卡錘、掉鉆措施:根據(jù)地質(zhì)情況,不管溶洞上部采用人工挖孔還是沖擊鉆成孔,常規(guī)處理時,溶洞頂面以上部位的孔徑按設(shè)計樁徑加大20cm左右,沖孔時采用導(dǎo)向圈。鉆至溶洞頂板巖層時,及時檢測剩余厚度,不斷補充片石等。
3.2漏水、漏漿處理措施:漏漿嚴(yán)重時,采用片石加粘土、水泥回填,再沖擊開孔,或用鋼護筒法。采用鋼護筒方案發(fā)生漏漿情況,則復(fù)打比上層鋼護筒直徑小的鋼護筒,拋適量片石、粘土,用沖錘密擊封堵鋼護筒腳,以達到堵漏目的。為保證堵漏目的實現(xiàn),采用注漿法施工。
。1)用注漿泵注漿,注漿壓力不宜太大,控制在0.5~1.0MPa范圍,具體壓力值由現(xiàn)場試驗確定。速度為15~2OL/min,其目的是使?jié){液滲透到填充物內(nèi)(包含灌入的砂或碎石),然后固結(jié),滲透最小直徑定為3.0m,以保證沖鉆成孔時有足夠的固結(jié)體。注漿時注漿管必須插到填充物的底部,然后邊注漿邊緩慢上提,提管速度不宜太快,根據(jù)注漿速度確定,應(yīng)使?jié)B透半徑控制在允許范圍內(nèi)。
。2)單花管注漿,管頭花管段長度為100cm,孔眼直徑和間距根據(jù)現(xiàn)場試孔后確定,注漿管外徑為70mm,比鋼套管內(nèi)徑要小。注漿時,通過注漿泵上的PQ儀分析確定注漿的速度和結(jié)束時間,壓入量根據(jù)滲透半徑、固結(jié)體積計算。
。3)為防止?jié){液流失太遠(yuǎn)造成浪費,采用間歇注漿方式,使得先注入的漿液與砂子(或碎石)初步膠結(jié)后再注漿,循環(huán)注漿多次,直至達到規(guī)定最小注漿量和注漿壓力控制值為止。
3.3漏混凝土的預(yù)防:我們在施工中,溶洞頂板沖透并在洞內(nèi)形成封閉護壁后,再拋填粘土、片石、水泥等充填物,并超過溶洞頂板高度,進行復(fù)打,重新沖擊形成強度更好、厚度更大、穩(wěn)定性更好的護壁。影響全巖面判定的因素較多,而現(xiàn)有的樁基技術(shù)規(guī)范、規(guī)程等均未列出統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn),受地質(zhì)條件復(fù)雜的影響,全巖面的判斷往往意見不一,成為質(zhì)量控制的一大難題。實際施工中,根據(jù)巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性、復(fù)雜性及工程特點,經(jīng)過試樁檢驗,主要從4個方面來進行全巖面的綜合判斷。第一,以樁孔實際見巖高程時算起,至少進尺50cm后,可申報全巖面檢驗,超前鉆孔柱狀圖揭示的巖面高程只作為參考。第二,查閱機臺施工記錄,可將基巖進尺速度0.1~0.2m/h作為進入全巖面的控制速度。第三,可觀察井口鋼絲繩的擺動情況,錘頭觸巖面時會出現(xiàn)輕微反彈。第四,使用細(xì)目篩網(wǎng)撈取巖渣,巖屑含量50%~70%,且含泥、含砂量小于4%時,認(rèn)為入巖。
4、結(jié)語
在溶洞地區(qū)進行橋梁樁基施工是比較困難的,如何在施工中實施對樁基質(zhì)量的有效控制顯得尤為重要。工程經(jīng)質(zhì)量監(jiān)測部門檢測,樁基檢測合格率達100%。溶洞處理取得了較好的質(zhì)量效果,這也進一步證明了樁基施工中溶洞處治工藝的實用性。
參考文獻:
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