橋梁樁基溶洞處理施工技術

施工技術《橋梁樁基溶洞處理施工技術研究》橋梁樁基溶洞處處理施工技技術研究徐明項目部張張張松【摘要】溶洞的的的形成是是石灰灰?guī)r地區(qū)區(qū)地下下水長期期溶蝕蝕的結(jié)果果，石石灰?guī)r里里不溶溶性的碳碳酸鈣鈣受水和和二氧氧化碳的的作用用能轉(zhuǎn)化化為微微溶性的的碳酸酸氫鈣。本本文文主要闡闡述在在徐明高高速公公路橋梁梁樁基基施工過過程中中遇到的的溶洞洞問題、溶溶洞洞出現(xiàn)時時表現(xiàn)現(xiàn)特征、危危害害及處理理方案案?！娟P鍵詞】溶洞洞洞；填充充片石石注漿1工程概況徐明高速公路（江江蘇段）項目目起于寧宿徐徐高速公路，樁樁號K0+4413.7222，起點設設置睢寧西樞樞紐，采用異異型單喇叭的的樞紐形式，向向南經(jīng)胥灣村村東、方莊東東、曲頭村后后向南沿雙溝溝鎮(zhèn)與王集鎮(zhèn)鎮(zhèn)附近向南延延伸，在前焦焦營與徐店子子之間穿越，之之后與G1004交叉，設設置雙溝互通通，采用單喇喇叭的互通形形式，主線上上跨G1044后在其南側(cè)側(cè)約800mm與徐明高速速公路安徽段段相接并設置置主線收費站站一處，終點點樁號為K55+803..787，路路線全長5..390kmm。睢寧西樞紐A、D匝道橋位位場場地下伏伏上遠遠古界震震旦系系九頂山山組灰灰?guī)r中發(fā)發(fā)育有有埋藏型型溶洞洞，呈全全充填填狀～半半充填填狀，少少量無無充填有有掉鉆鉆現(xiàn)象，充充填填物為粉粉質(zhì)粘粘土，局局部為為粉土，夾夾少少量風華華巖碎碎塊及灰灰?guī)r薄薄層，部部分巖巖芯呈半半巖半半土狀，局局部部地段有有滲漏漏現(xiàn)象。2溶洞的形成溶洞的形成是石石石灰?guī)r地地區(qū)地地下水長長期溶溶蝕的結(jié)結(jié)果，石石灰?guī)r里里不溶溶性的碳碳酸鈣鈣受水和和二氧氧化碳的的作用用能轉(zhuǎn)化化為微微溶性的的碳酸酸氫鈣。由由于于石灰?guī)r巖層各各部分含含石灰灰質(zhì)多少少不同同，被侵侵蝕的的程度不不同，就就逐漸被被溶解解形成一一個或或多個溶溶洞。徐徐明高速速江蘇蘇段睢寧寧西樞樞紐A、D匝道橋樁樁基基礎溶洞洞成全全填充及及半填填充狀分分布，少少量為無無填充充溶洞。3溶洞出現(xiàn)時的的的現(xiàn)象溶洞雖然可以使使使用地質(zhì)質(zhì)勘探探技術進進行對對其研究究，但但是也只只是能能夠?qū)ζ淦浯嬖谠诩按蟾鸥盼恢弥媒o予確確定，而而無法準準確的的堪測出出溶洞洞的大小小以及及形狀，因因此此很難避避免溶溶洞給施施工帶帶來的諸諸多困困擾，具具體在在樁基礎礎的施施工中，當當遇遇到有地地下溶溶洞的時時候，一一般會出出現(xiàn)以以下現(xiàn)象象：①孔內(nèi)的泥漿水水水面下降緩緩慢慢并最終終達到到穩(wěn)定，這這就就說明地地下溶溶洞有間間斷、不不發(fā)育且且溶洞洞體積較較小。這這種溶洞洞一般般危害較較小，對對樁基施施工不不會造成成實質(zhì)質(zhì)上的影影響，因因此可以以不作作處理，正正常常施工即即可。②孔內(nèi)的泥漿下下下降迅速，這這時地面可能能出現(xiàn)了兩種種情況，第一一種是洞口無無異常，表明明溶洞頂以上上的覆蓋層比比較結(jié)實，能能夠很好的支支撐地面的重重物，但是為為了保證安全全，還是要立立即把機械移移走；第二種種情況是洞口口有了崩塌現(xiàn)現(xiàn)象，應立即即將鉆機移走走。圖1泥漿下降圖圖22孔口附近近地地面裂開開③孔內(nèi)的泥漿突突突然消失，且且洞口附近地地面突然塌陷陷，這種情況況一般發(fā)生在在溶洞位置比比較淺且體積積大的時候，溶溶洞頂部地質(zhì)質(zhì)較為軟弱，不不能夠?qū)Φ孛婷嬷匚锾峁┳阕銐虻闹瘟α?，一般此類類危害的突發(fā)發(fā)性比較強，使使鉆機直接傾傾斜，甚至掀掀翻，使施工工人員來不及及對其作出反反應，因而對對于人、機都都危害非常大大。圖3孔口坍塌鉆鉆機機傾斜及掀掀掀翻4溶洞樁基施工工工過程中出出現(xiàn)現(xiàn)的問題題及處處理方法法4.1坍孔如果有透水層，當當沖擊到溶洞洞后，猶豫突突然樓江造成成水頭高度集集聚下降，透透水層失穩(wěn)，形形成漏斗狀坍坍孔。坍孔的的原因有護筒筒腳底周圍漏漏水，孔內(nèi)水水位下降，或或在潮汐河流流中漲潮時，孔孔內(nèi)水位差減減小，不能保保持原有靜水水壓力，一級級護筒周圍堆堆放重物或機機械震動等，均均有可能引起起坍孔。①坍孔的預防：：：坍孔的預預防防在于“?？矗３Ｑa“?？淳褪鞘且蟾鞯氐貙拥氐刭|(zhì)情況況做到到心數(shù)有有數(shù)，隨隨時注意意鉆進進情況，隨隨時時觀察水水位情情況。“常補”就是當鉆鉆進進松散粉粉砂土土或者流流砂中中時，要要及時時補充較較大的的比重，粘粘度度的泥漿漿，甚甚至可補補充投投入?yún)⒂杏衅蚵咽恼痴惩粒舜送猓袑Ｈ巳素撠熦熝a水，以以保保證鉆孔孔內(nèi)必必要的水水頭高高度②坍孔后的處理理理A當成孔深度不不不大時，可可全全孔回填填粘土土，暫停停一段段時間后后再深深埋鋼護護筒到到不透水水層，方方可重新新鉆孔孔。B當成孔深度較較較大時，可可將將鋼護筒筒一直直坐落在在坍孔孔的喇叭叭口下下緣的亞亞粘土土層上，護護筒筒周圍回回填粘粘土，擠擠實再再重新鉆鉆孔。圖4坍孔4.2斜孔①原因：猶豫溶溶溶洞面傾斜斜或或出現(xiàn)探探頭石石致使鉆鉆頭沿沿軟土層層部位位下滑造造成斜斜孔。②處理方法A擴孔糾編法：：：此方法適適合合于淺孔孔階段段中（一一般不不超過100mm）鉆孔已已偏偏斜嚴重重的情情況下，采采取取加長粗粗徑鉆鉆具，并并使用用比原鉆鉆具直直徑至少少大一一級的鉆鉆具，從從孔口或或者從從孔口管管底部部位置擴擴下去去，可以以擴大大處理符符合要要求的鉆鉆機，矯矯正鉆機機的方方向，防防止繼繼續(xù)鉆進進中該該孔偏斜斜嚴重重發(fā)生的的情況況出現(xiàn)。B短鉆具法：在在在松軟巖層層或或者厚度度大的的覆蓋層層中鉆鉆進時，當當鉆鉆孔產(chǎn)生生一定定偏斜后后，可可利用較較短的的粗徑鉆鉆具進進行矯正正，因因為在上上述地地質(zhì)條件件下鉆鉆孔，孔孔徑一一般比較較大，而而短鉆具具在較較大孔徑徑內(nèi)較較易改變變方向向。主要要通過過用輕壓壓力滿滿轉(zhuǎn)速的的操作作方法，鉆鉆具具會因自自重垂垂向鉆進進。C換徑法：主要要要用比原正正常常鉆具小小一級級或者兩兩級直直徑長度度短于于1.5mm的鉆鉆具鉆進進。因因為短細細的鉆鉆具可在在較大大的孔徑徑內(nèi)接接近垂直直狀態(tài)態(tài)。D掃孔法：此方方方法是在某某一一灌漿段段鉆孔孔結(jié)束時時進行行孔斜測測量，發(fā)發(fā)現(xiàn)偏斜斜超過過允許值值情況況下，先先補進進行糾偏偏處理理，按正正常程程序繼續(xù)續(xù)灌漿漿，當快快要結(jié)結(jié)束時，用用比比例為0..55（或者0..66）：1的濃漿置置換換出孔內(nèi)內(nèi)稀漿漿，并待待凝224—28小時后后掃掃孔（用用鉆具具掃除孔孔壁和和孔底的的障礙礙物）。4.3漏漿①在沖擊成孔中中中，由于有有的的溶洞與與地下下暗河或或其他他溶洞相相同，泥泥漿迅速速流走走，水頭頭高度度急劇下下降，造造成漏漿漿，施施工時要要在孔孔邊備足足一定定數(shù)量的的片石石和粘土土,一旦出現(xiàn)現(xiàn)漏漏漿,要及時回回填填片石、粘粘土土沖擊造造壁,,并馬上補補水水,防止水頭頭高高度繼續(xù)續(xù)下降降。②意外跑漿：地地地質(zhì)資料揭揭示示無溶洞洞或只只有很小小的溶溶洞，但但突然然發(fā)生跑跑漿，估估計是擠擠破了了旁邊大大溶洞洞的洞壁壁，或或小溶洞洞與旁旁邊的大大溶洞洞是相連連的。采采取投放放片石石、粘土土，整整袋水泥泥堵塞塞起到護護壁作作用，使使鉆孔孔順利通通過巖巖溶區(qū)。4.4埋鉆埋鉆是由坍孔造造造成的。施施工工中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)漏漿漿應立即即將鉆鉆頭提到到孔外外,如果未及及時時提鉆,漏漿后坍坍孔孔,鉆頭便被被埋埋在孔中中。①人工挖土鋼護護護筒跟進法法。樁樁孔進尺尺100m以內(nèi),地下水易易于于控制,沒有大的的承承壓力,人可以下下到到樁孔中中去邊邊挖坍落落的泥泥石,邊護筒跟跟進進,一直挖到到鉆鉆頭位置置,護筒也跟跟進進到鉆頭頭位置置。②真空吸渣法。將將將導管置置于坍坍孔的底底部,,用9m3空壓機通通過過50～66mmmm鋼管壓壓入入空氣吸吸出沉沉渣。這這種方方法適用用于坍坍孔石頭頭的粒粒徑不大大于225mmm的的情況。③還可用強力泵泵泵沖孔，以以求求用沖洗洗液沖沖散坍塌塌物，并并排出孔孔外，才才強力開開泵的的情況下下串動動鉆具，并并逐逐步擴大大串動動范圍，此此方方法可針針對于于不太嚴嚴重的的埋鉆事事故。④若填埋很厚，其其其程度比比較嚴嚴重，上上述方方案都無無法實實施的情情況下下，可將將填埋埋物以上上的鉆鉆桿反上上來，然然后下入入同徑徑鉆具送送水鉆鉆進，待待將填填埋物鉆鉆掉，并并沖洗干干凈后后用絲錐錐撈取取事故鉆鉆具4.5其它注注注意問題題①遇到較大的土土土洞、空溶溶洞洞時，或或連體體薄層深深洞迅迅速跨塌塌，出出現(xiàn)掉錘錘現(xiàn)象象，在快快到溶溶洞項板板2mm距離位置置時時應低錘錘輕沖沖擊、慢慢沖擊擊，減少少溶洞洞大面積積跨塌塌掉錘現(xiàn)現(xiàn)象。②混凝土坍落度度度以18～20cmm為宜宜；澆筑筑導管管必須密密閉良良好，澆澆筑時時先放置置隔水水塞，澆澆注混混凝土必必須連連續(xù)、快快速；；混凝土土灌注注比理論論計算算偏大是是孔中中有漿浸浸入溶溶洞，在在溶洞洞地區(qū)澆澆筑樁樁基混凝凝土應應增加，備備料料應不少少于八八十立方方米。5溶洞處理的原原原則①每根樁必須由由由地質(zhì)鉆機機鉆鉆探，詳詳細記記錄地質(zhì)質(zhì)狀況況、溶洞洞深度度、高度度、填填充物類類型，畫畫圖列表表，未未制訂詳詳細施施工方案案提供供詳實依依據(jù)。②對填充進行土土土工試驗，分分析其物理力力學性能，檢檢測容重、含含水量、孔隙隙率等，為注注漿參數(shù)計算算提供依據(jù)。③根據(jù)地質(zhì)鉆探探探資料及填填充充物狀況況，對對每根樁樁設計計出相應應的溶溶洞處理理方案案、成孔孔方法法及施工工措施施。④對每種處理方方方案，都要要進進行仔細細的計計算，施施工前前在橋位位外進進行溶洞洞注漿漿及鉆孔孔試樁樁試驗，取取得得經(jīng)驗數(shù)數(shù)據(jù)，完完善施工工方案案，指導導施工工。6溶洞處理方案案案6.1片石粘土土土筑壁法法溶洞內(nèi)無充填或或或半充填填，溶溶洞高度度不太太大，一一般在在3m以內(nèi)，但但存在嚴嚴重漏漏水,護筒內(nèi)水水頭頭高度不不能保保持時，可可采采用片石石、粘粘土和整整包水水泥(按1m3：3m3：0．75tt比例例，順序序為袋袋裝水泥泥、袋袋裝粘土土、片片石)回填沖擊擊，用用0．5～0．8m小沖沖程程，不循循環(huán)泥泥漿干打打幾分分鐘，使使回填填物充分分密實實，再加加漿提提高水頭頭到正正常高度度，等等水泥初初凝具具有一定定強度度，將漏漏漿處處堵住后后再使使用小沖沖程繼繼續(xù)鉆進進，形形成人工工泥石石護壁。如如此此反復多多次回回填片石石、粘粘土和整整包水水泥，反反復沖沖擊直至至形成成泥石護護壁并并不再漏漏漿為為止，這這也是是個比較較成熟熟的施工工方法法。粘土土片石石筑壁法法施工工時，鋼鋼護筒筒必須穿穿透砂砂礫及卵卵石層層等透水水層，坐坐落在不不透水水的亞粘粘土層層上，這這樣可可以防止止由于于溶洞漏漏水，水水頭高度度急劇劇下降而而造成成的坍孔孔。嚴嚴禁因為為鋼護護筒短，沒沒座座在亞粘粘土層層上，造造成坍坍孔，導導致鉆鉆頭被埋埋在孔孔內(nèi),護筒埋置置采采用鋼護護筒跟跟進法。圖5片石圖6粘粘土土6.2常規(guī)成孔孔孔法當溶洞內(nèi)有充填填填物，是是可塑塑或軟塑塑的亞亞粘土，并并且且溶洞不不漏水水的情況況下，這這時不管管溶洞洞有多大大，也也不管溶溶洞垂垂直數(shù)量量有多多少，都都可以以不考慮慮溶洞洞的存在在，而而按照正正常的的地址情情況施施工，采采用沖沖擊鉆成成孔，洞洞內(nèi)的圖圖紙和和溶洞外外的圖圖紙沒有有什么么區(qū)別，可可以以按無溶溶洞的的情況施施工6.3鋼護筒跟跟跟進法溶洞較大，單層層層或者多多層溶溶洞成垂垂直穿穿珠帶狀狀情況況下，采采用鋼鋼護筒跳跳進法法施工，該該方方法就是是一邊邊沖孔，一一邊邊接高護護筒，并并且將其其震動動下沉至至已鉆鉆成的孔孔內(nèi)，當當樁孔穿穿過多多個溶洞洞并且且成功造造壁，在在下面沖沖孔時時，上面面已形形成的泥泥石護護壁坍塌塌漏水水并且無無法解解決時，可可以以鋼護筒筒跟進進到這個個位置置堵漏。圖7鋼護筒跟進進圖圖8振動錘下下鋼鋼護筒6.4注漿法溶洞層數(shù)較多，為為串珠狀，溶溶洞位置勘測測準確，溶洞洞大于0.55m小于3m，土層中中有較厚的砂砂層，溶洞漏漏漿會引起坍坍方的情況下下，采用預先先壓注水泥漿漿，待水泥漿漿壓注工作完完成24小時后開開始鉆進。壓壓注時壓力控控制不大于00.4Mpaa，并直到穩(wěn)穩(wěn)定兩秒后再再進行下一個個孔的注漿，或或相鄰孔冒漿漿為止。6.5帷幕注漿漿漿法針對高度大于888m的溶洞洞，采采用帷幕幕注漿漿法，注注漿采采用水泥泥砂漿漿注漿，單單管管注漿，注注漿漿壓力為為0..5—1.0MMppa，注漿漿范范圍為整整個溶溶洞高度度，帷帷幕的范范圍以以樁中心心以外外5m，每隔隔一一米提管管一次次，注漿漿孔間間距3—5m，根據(jù)據(jù)測測量放樣樣成梅梅花形布布置。在在距離樁樁周邊邊5米的范圍圍布布置鉆孔孔位置置，鉆孔孔位置置不得隨隨意調(diào)調(diào)整，鉆鉆孔位位置需設設置護護樁。選選用合合適地質(zhì)質(zhì)鉆機機或者潛潛孔鉆鉆機并配配置好好壓漿機機，保保證注漿漿工作作與鉆樁樁工作作同步，成成孔孔空閑時時間不不宜過長長。鉆鉆孔采用用隔行行跳打，不不得得漏鉆，要要求求孔壁垂垂直。成成孔后，及及時時安放注注漿管管，連接接注漿漿機，調(diào)調(diào)整設設備，拌拌合水水泥漿，拌拌合合好的漿漿液中中不得有有結(jié)塊塊，確保保設備備工作正正常。先先將注漿漿管位位置設置置在距距離孔底底0..5m處，注注漿開始始采用用0.4MMppa的注漿漿壓壓力，在在預定定的位置置上，采采用低壓壓送漿漿，在漿漿液充充足后采采用11.0MMpaa的壓力持持壓壓應大