巖溶地區(qū)橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

1、巖溶地區(qū)橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制0 引言我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，巖溶地貌分布極為廣泛。巖溶地貌即眾人熟知的喀斯專門貌（karst landform），此種地貌植被稀有，地形十分復(fù)雜。在巖溶地貌上建筑橋梁，難度極高，倘若不能嚴(yán)格控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，把握巖溶地區(qū)鉆孔技術(shù)，輕則降低橋梁承載力，削減使用壽命；重則造成大面積塌陷，嚴(yán)峻影響施工進(jìn)度，甚至造成重大施工事故。而在巖溶地貌上建筑橋梁，由于其地質(zhì)特性，鉆孔灌注樁又是不二抉擇。因此，本文主要針對(duì)巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)與其質(zhì)量控制舉行推薦。1 工程簡(jiǎn)介鄭徐客運(yùn)專線徐州特大橋位于江蘇省徐州市境內(nèi)，橋梁全長(zhǎng)28.82km，鉆孔灌注樁樁

2、徑有1m、1.25m、1.5m、2m四種類型。從勘探資料來看，灰?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育，巖溶裂隙發(fā)育于巖層中上部，層面埋深2.370.6m，掩蓋型巖溶是主要的不良工程地質(zhì)問題?？辈煦@孔見洞率達(dá)59.26%，溶洞一般發(fā)育在基巖面附近0.510m，呈單個(gè)或者串珠狀發(fā)育，溶洞發(fā)育19層，洞高為0.0520.7m。地下水位高，水系連通，巖溶區(qū)其基巖面起伏較大，巖溶在空間發(fā)育復(fù)雜，給鉆孔樁施工帶來了很大的困難，引起漏漿、卡鉆、坍孔、地面塌陷、混凝土灌注超方等問題。2 巖溶發(fā)育地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)對(duì)鉆孔樁的影響巖溶地區(qū)持力層基本為基巖，基巖層能夠承受較大載荷，但若是事先沒有對(duì)施工場(chǎng)地的地質(zhì)、地理環(huán)境舉行具體的分析考察，

3、倘若基巖層處于溶洞上方，并且沒有足夠的厚度，對(duì)樁基施工及囫圇橋梁質(zhì)量都有嚴(yán)峻的隱患。巖溶地貌的主要構(gòu)成為石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖三種，這三種巖石類型密度與強(qiáng)度都較大，沖擊鉆機(jī)工作負(fù)荷極大，如遇溶洞，引發(fā)大面積塌陷的幾率十分高，導(dǎo)致鉆機(jī)傾覆，簡(jiǎn)單造成施工事故。巖溶地區(qū)地形不規(guī)章，凹凸起伏，樁基難以與周圍持平，極易消失臨空面，造成樁基施工困難，進(jìn)度緩慢。巖溶地區(qū)地下水含量十分高，在舉行鉆孔時(shí)，涌水量常常超出預(yù)計(jì)，無論是對(duì)于鉆孔，還是混凝土的灌注都會(huì)帶來較大的影響。3 巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)相對(duì)于平凡地區(qū)的鉆孔灌注樁施工，巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁有以下幾個(gè)特點(diǎn)：巖溶地區(qū)鉆孔極易發(fā)生坍塌。倘若掩蓋層密度不

4、夠，在舉行鉆孔時(shí)輕則造成塌孔，重則造成地面大面積沉降，損壞鉆機(jī)。因?yàn)閹r溶地區(qū)巖層表面高低不平，地下水活動(dòng)豐盛，在鉆孔成型過程中，簡(jiǎn)單導(dǎo)致鉆孔的結(jié)構(gòu)、樣子發(fā)生變化，一旦結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，就會(huì)造成斜孔、彎孔的消失，同時(shí)又會(huì)引發(fā)漏水、漏漿的后果。鉆孔完成后，清孔工作開展困難，因石灰?guī)r，白云巖具有較好的透水性，需要對(duì)泥漿的性能指標(biāo)舉行嚴(yán)格控制，防止漏漿與塌孔事故的消失。同時(shí)，在鉆孔過程中或在清孔暫停時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部壓強(qiáng)的強(qiáng)烈變化，也簡(jiǎn)單造成塌孔。4 巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制巖溶發(fā)育地區(qū)鉆孔灌注樁施工與平凡地區(qū)的施工方式有所不同，在巖溶地區(qū)施工時(shí)，為保證鉆孔樁施工質(zhì)量，需要從以下幾方面舉行嚴(yán)格控制：4.1 鋼

5、護(hù)筒施工質(zhì)量控制 在巖溶低于鉆孔時(shí)，鋼護(hù)筒是必不行少的，良好的跟進(jìn)可以極有效避開塌孔、斜孔的消失，特殊是在大型溶洞之上舉行鉆孔施工時(shí)，尤其要控制鋼護(hù)筒施工質(zhì)量，主要體現(xiàn)在：鋼護(hù)筒的埋設(shè)位置需要準(zhǔn)確計(jì)劃，保證位置合理，要求鋼護(hù)筒中心豎直線與樁中心線重合。鋼護(hù)筒的打入深度越臨近基巖持力層，鋼護(hù)筒防護(hù)效果越好。在鋼護(hù)筒跟進(jìn)時(shí)，其傾斜角度保證在1%內(nèi)，并控制好巖面接觸孔隙。4.2 鉆孔施工質(zhì)量控制 在巖溶發(fā)育地區(qū)舉行鉆孔樁施工時(shí)，要特殊留意鉆進(jìn)過程中簡(jiǎn)單消失的塌孔、串孔、斜孔、卡鉆、掉鉆、地面沉陷等現(xiàn)象。在對(duì)巖土過渡段鉆孔時(shí)，刃腳塌孔是需要高度重視的；在舉行溶洞上端破除時(shí)，要防止鉆頭斷裂、卡鉆或吊繩斷

6、裂；在舉行溶洞部分穿越時(shí)，鉆頭極易發(fā)生傾斜，從而導(dǎo)致斜孔的消失，鉆頭穿越溶洞時(shí)要留意大繩的搖擺狀況，以便推斷是否歪鉆。因?yàn)閹r溶地區(qū)巖層面錯(cuò)綜復(fù)雜，有竹筍狀、斜坡面、波浪形巖面，樁基施工至溶洞位置時(shí)簡(jiǎn)單造成偏孔。若消失斜鉆偏孔的狀況時(shí)，應(yīng)按1：1的比例回填粘土和片石至彎孔處1.52.0m以上，重新沖砸。片石的強(qiáng)度要求高于樁基偏孔處巖層強(qiáng)度，經(jīng)過反復(fù)填孔沖砸才干有效處理偏孔。若巖層與片石硬度不全都，沖擊過程中仍然是偏向于硬度小的回填物方向，施工過程中采用此方法也存在著回填次數(shù)多、沖孔時(shí)光長(zhǎng)、糾偏效果不顯然等弊端，此時(shí)應(yīng)對(duì)斜巖實(shí)行灌注高標(biāo)號(hào)水下混凝土，高度以超過斜巖面1.52.0m為宜，以保證在沖孔

7、過程中沖擊面一直保持平衡，從而達(dá)到糾偏的目的。4.3 清孔 成孔之后，先使用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的泵吸、氣舉等功能將孔舉行首次清理，然后使用大功率空氣壓縮機(jī)對(duì)內(nèi)壁舉行二次清理，確保孔內(nèi)整潔?？椎壮猎穸葢?yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)設(shè)計(jì)無詳細(xì)要求時(shí)，對(duì)于柱樁不應(yīng)大于50mm，摩擦樁不應(yīng)大于100mm。5 巖溶地區(qū)巖溶樁基施工處理5.1 巖溶樁基施工總體原則 每個(gè)墩臺(tái)樁基施工前技術(shù)人員仔細(xì)研究設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)剖面圖，按照勘查資料分析推斷溶洞類型，實(shí)行相應(yīng)的處理預(yù)案。并向鉆機(jī)作業(yè)隊(duì)操作人員就地質(zhì)狀況、打算工作、處理方法及平安留意事項(xiàng)等舉行具體交底。巖溶樁基施工實(shí)行先長(zhǎng)樁后短樁、先外圍樁后中間樁的方法，同時(shí)根據(jù)先易后難

8、的總體施工原則，即把巖面狀況較平、無溶洞或惟獨(dú)單只小溶洞的樁基先施工成孔，基本摸清溶洞地質(zhì)狀況、把握溶洞處理措施后，再處理較大溶洞。巖溶樁基在鉆孔施工中常常消失塌孔、串孔、斜孔、卡鉆、掉鉆、地面沉陷等現(xiàn)象。在混凝土灌注過程中，混凝土流失較大，常常消失混凝土面驟然下降等狀況。按照不同的狀況，綜合采用回填片石碎石加粘土、水泥、注漿以及鋼護(hù)筒跟進(jìn)的施工方法對(duì)溶洞舉行處理，加大處理力度，從而在保證平安的前提下加快鉆孔樁施工進(jìn)度。5.2 溶洞處理方案 對(duì)于小型的單個(gè)溶洞（不論有無填充物），都可采用回填片石、碎石+粘土及注漿的方法舉行處理。對(duì)于較大的串珠型溶洞舉行提前預(yù)注漿處理。如有以下狀況時(shí)：多層串珠狀

9、溶洞；樁身有一半位于溶洞上或二根以上的樁身位于同一溶洞上；因溶洞位置多次填片石不易成孔；土石分界線處，多次漏漿簡(jiǎn)單造成坍孔；溶洞上部存在砂性土、粉質(zhì)粘土（沖擊振動(dòng)時(shí)富水砂性土、粘土可能液化）；溶洞內(nèi)有流塑體導(dǎo)致不易成孔的；溶洞頂板厚度較薄小于3m的。除采用回填片石+粘土及注漿的方法舉行溶洞處理外，須要時(shí)需采用一層或多層鋼護(hù)筒全程跟進(jìn)至溶洞底的方法舉行鉆孔施工，鋼護(hù)筒入巖深度不小于1m。對(duì)于無充填溶洞或半充填的溶洞，在擊穿洞頂之前，要親密留意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，一旦泥漿面下降，應(yīng)快速補(bǔ)漿，然后按照溶洞的大小按6：4的比例回填片石、粘土及整包水泥后，沖擊擠壓密實(shí)，惟獨(dú)當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象所有出現(xiàn)后才轉(zhuǎn)入

10、正常鉆進(jìn)，如此反復(fù)使鉆孔順當(dāng)穿越溶洞。碰到特大型空溶洞或半充填的溶洞時(shí)，先在孔口附近打算好足夠的塊石、粘土、水泥及鋼護(hù)筒。在洞頂打穿時(shí)，一旦發(fā)覺漏漿，要快速填堵，防止塌孔。將打算好的片石、粘土、水泥按6：4的比例拋入，并準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)漿，直至孔中的泥漿停止下降，并慢慢升高，此時(shí)可用沖錘舉行適當(dāng)擠壓，靜置24小時(shí)水泥凝固后開頭沖孔，經(jīng)過反復(fù)拋片石、粘土、水泥，再沉入預(yù)備好的鋼護(hù)筒后連續(xù)鉆進(jìn)，須要時(shí)可采用多層鋼護(hù)筒，以確保施工平安和順當(dāng)成樁。當(dāng)溶洞有流砂或泥流，且處理溶洞時(shí)未下鋼護(hù)筒，灌注過程中簡(jiǎn)單沖破本來回填片石粘土所制造的護(hù)壁，影響樁身質(zhì)量的，可采用鋼筋籠處于溶洞位置處焊接鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒高度超過溶洞上

11、下各1m。5.3 沖程控制 在鉆至離溶洞頂部1m左右時(shí)，需減小沖程，漸漸將洞頂擊穿，防止大力沖程對(duì)溶洞結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致溶洞坍塌。同時(shí)要防止卡鉆，并打算足夠片石和粘土。在擊穿洞頂前，需要時(shí)刻關(guān)注鋼護(hù)筒內(nèi)泥漿面變化，對(duì)漿面下降的狀況下，要準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)漿，按照溶洞大小按6：4的比例回填片石、粘土及水泥，同時(shí)沖擊擠壓密實(shí)，直至漏漿狀況出現(xiàn)即可轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。6 常見質(zhì)量問題的處理及控制在巖溶地區(qū)舉行鉆孔灌注樁施工時(shí)，因?yàn)榈刭|(zhì)緣由，難免會(huì)消失一些質(zhì)量問題，對(duì)于常見問題倘若能夠準(zhǔn)時(shí)處理，可以有效避開后期對(duì)工程整體質(zhì)量的影響。6.1 漏漿 漏漿可以分為兩類：顯然漏漿與持續(xù)漏漿。倘若基巖表面被地下水溶蝕，泥漿至此便會(huì)消

12、失持續(xù)漏漿。在持續(xù)漏漿時(shí)，可能會(huì)消失斜孔的現(xiàn)象，防止持續(xù)漏漿的方法是在鋼護(hù)筒內(nèi)添加硅酸鋁鹽，增強(qiáng)孔內(nèi)漿量，同時(shí)減小鉆機(jī)沖程。顯然漏漿消失在破除溶洞上層時(shí)，對(duì)此的處理方法是快速將鉆錘提起，按照漏漿狀況拋填片石、粘土和水泥混合物，（片石和粘土比例為6：4，每填高3m填袋裝水泥500kg），回填高度一次以2m3m為宜，混合物回填至溶洞頂以上35m，然后補(bǔ)漿至孔口，待漿面穩(wěn)定后采用低沖程舉行沖擊。6.2 偏孔 因?yàn)閹r溶區(qū)巖層結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，巖面樣子不一，硬度不一，在鉆孔施工中極易消失偏孔、歪鉆。因此，需施工人員時(shí)刻留意大繩狀況，以便推斷是否歪鉆。如消失歪鉆狀況，對(duì)此的補(bǔ)救方法是回填片石，同時(shí)保證回填片石

13、強(qiáng)度，反復(fù)填孔沖砸，直至取直，或灌注水下砼，灌至彎曲部分之上，確認(rèn)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后再重新舉行鉆孔。6.3 塌孔 塌孔有兩種狀況：一種是孔口坍塌。另一種是孔內(nèi)坍塌。塌孔事故應(yīng)力求預(yù)防為主，一旦發(fā)生應(yīng)準(zhǔn)時(shí)處理。保證鉆孔時(shí)泥漿質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)滿意規(guī)范要求，并有足夠的水頭高度；起落鉆頭時(shí)對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心，在不同土層中選用不同的沖程；塌孔不嚴(yán)峻者可回填粘土和水泥后加大泥漿比重、加高水頭，連續(xù)鉆進(jìn)；塌孔嚴(yán)峻者應(yīng)使用片石、粘土、水泥回填，換孔位鉆進(jìn)，待其它孔位完成后再復(fù)鉆。6.4 卡錘 分析錘頭卡住位置及詳細(xì)狀況，不宜強(qiáng)提，一般實(shí)行晃大繩及其他措施，使錘頭松動(dòng)后再提起。因錘頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡錘，優(yōu)先采用水下爆破的

14、方法舉行處理。在整體巖層中此方法簡(jiǎn)單奏效，砂土地層中不宜實(shí)行此方法處理。因?yàn)闄C(jī)械故障導(dǎo)致錘頭在濃泥漿中滯留時(shí)光過長(zhǎng)造成的錘頭無法提升現(xiàn)象，應(yīng)實(shí)行插入高壓水管置換泥漿的方法舉行處理?？ㄥN主要以預(yù)防為主，溶洞位置宜用小沖程進(jìn)尺，準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)焊錘頭，保證孔徑圓順。6.5 混凝土面下降 混凝土面下降一般為灌注過程下降和灌注完成后下降兩種。灌注過程下降為隨著混凝土面的升高，混凝土對(duì)孔壁壓力增強(qiáng)，極易造成平凡封堵溶洞位置孔壁破碎，混凝土擠入溶洞，混凝土面下降。灌注結(jié)束后混凝土面下降為溶洞位置混凝土滲漏造成混凝土面下降。混凝土面下降的處理及控制主意有：溶洞發(fā)育樁基使用多層鋼護(hù)筒跟進(jìn)。加大導(dǎo)管埋深，溶洞樁基一般埋深

15、48m，個(gè)別樁基在不影響混凝土灌注的狀況下盡量加大埋深?；炷潦褂镁從齽?，延伸初凝時(shí)光。灌注過程時(shí)刻觀看孔口排漿量，常常探測(cè)混凝土面高程。混凝土正常下灌但孔口不排漿或水頭下降，應(yīng)加快灌注速度并繼續(xù)灌注，同時(shí)測(cè)量混凝土面狀況。如連續(xù)灌注但混凝土面不升高也不下降、導(dǎo)管埋深5m以上，則暫停灌注，待混凝土穩(wěn)定后再連續(xù)灌注，同時(shí)檢測(cè)導(dǎo)管埋深，考慮拆管，盡量使導(dǎo)管口離開泄露面后連續(xù)灌注。若混凝土灌注過程中消失混凝土面下降現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)灌注使混凝土注滿溶洞，既保證了該樁灌注勝利，同時(shí)為下步后續(xù)樁基的施工奠定了較好的地質(zhì)條件。灌注結(jié)束后導(dǎo)管不宜馬上拆卸，4m底管應(yīng)埋至混凝土面下至少半小時(shí)，如無顯然下降再開頭拆管。溶洞樁基應(yīng)超灌23m，以防灌注結(jié)束后混凝土滲漏造成混凝土面下降，導(dǎo)致樁長(zhǎng)不足，影響樁頭施工質(zhì)量。7 成品樁