巖溶地質(zhì)鋼護(hù)筒跟進(jìn)法樁基施工工藝

巖溶地質(zhì)鋼護(hù)筒跟進(jìn)法樁基施工工藝樁基作為一座橋梁的重要組成部分，樁基的施工質(zhì)量決定了整座橋梁的總體質(zhì)量，決定著橋梁的可使用年限。貴陽地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，貴陽市區(qū)便處在一較大巖溶盆地。貴陽市軌道交通1號線7標(biāo)段施工的下麥西1號雙線大橋所處地質(zhì)環(huán)境就是巖溶強(qiáng)發(fā)育地段，且地下巖層見溶率較高，因此對樁基施工提出了更高的要求。下麥西1號橋0-2#樁基施工時就是采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法來處理較大溶洞的，事實證明鋼護(hù)筒跟進(jìn)法處理高大溶洞是保證質(zhì)量和安全，縮短工期的一種穩(wěn)妥可靠的施工方案。文章就是對巖溶地質(zhì)處采用沖擊鉆成孔、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工樁基的工藝予以闡述，希望對以后類似地質(zhì)條件下樁基施工有所幫助。標(biāo)簽：巖溶地質(zhì)；溶洞；鋼護(hù)筒跟進(jìn)；樁基施工Abstract： Pilefoundationisanimportantpartofabridge.Theconstructionqualityofpilefoundationdeterminestheoverallqualityofthewholebridgeandtheusefullifeofthebridge.BecausethegeologicalstructureofGuiyangiscomplex，theurbanareaofGuiyangislocatedinalargekarstbasin.ThegeologicalenvironmentofXiamaixiNo.1double-linebridgeunderconstructionofNo.7sectionofGuiyangRailTransitLine1isintheareaofstrongkarstdevelopment，andthedissolutionrateofundergroundrockisrelativelyhigh，sothehigherrequirementsforpilefoundationconstructionareputforward.Inthe#0-2pilefoundationconstructionofXiamaixiNo.1Bridge，thesteelcasingtubefollow-upmethodisusedtodealwiththelargekarstcave.Ithasbeenprovedthatthesteelretainingtubefollow-upmethodisasafeandreliableconstructionschemetoensurethequalityandsafetyandtoshortentheconstructionperiod.Thispaperexpoundstheconstructiontechnologyofpilefoundationinkarstgeologybymeansofpercussivedrillingandsteelcasingtubefollow-upmethod，hopingtobehelpfultopilefoundationconstructionundersimilargeologicalconditionsinthefuture.Keywords：karstgeology；karstcave； steelcasingtubefollow-up；pilefoundationconstruction1工程概況貴陽市軌道交通1號線下麥西站?將軍山站區(qū)間，下麥西1號雙線大橋為8x30m跨徑高架橋梁，設(shè)計全長251.04m。樁基采用直徑1.25m鉆孔樁，0#臺6根樁基、8#臺5根樁基、1#?7#墩各4根樁基，全橋共計39根鉆孔樁。根據(jù)地質(zhì)情況，選用沖擊鉆和旋挖鉆來完成本橋的樁基施工。設(shè)計要求樁底以中風(fēng)化灰?guī)r作為持力層，樁基嵌入風(fēng)化巖層不小于2m，且不小于設(shè)計樁長。2不良地質(zhì)情況場區(qū)為可溶巖分布區(qū)，地表出露洼地、殘丘及巖溶泉等巖溶現(xiàn)象，地表巖溶強(qiáng)發(fā)育，地下巖溶主要受斷層破碎帶影響，巖溶形態(tài)主要為巖溶管道及豎向串珠狀溶洞，地勘結(jié)果顯示，37個鉆孔中有12個鉆孔見溶洞共計16個，見溶率為32.4%，溶洞洞徑一般為0.4?5m，0#臺為最大15.6m溶洞。溶洞以全填充溶洞為主，填充物為軟塑?流塑狀粘土，少量為空溶洞。強(qiáng)發(fā)育巖溶對橋梁墩臺基礎(chǔ)影響較大。2.2斷層破碎帶線路于樁號YD1K0+950附近與仁和場逆斷層第一支相交，交角約75°，斷層破碎帶及影響帶寬度10?20m，帶內(nèi)構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖體較破碎，對破碎帶內(nèi)樁基影響較大。3針對不良地質(zhì)情況采取的樁基施工措施0#和8#橋臺樁基穿過較大溶洞，我部采用鋼護(hù)筒下底處理措施施工樁基；1#、3#、7#橋墩樁基穿過較小溶洞，采用黃泥夾片石處理措施。本文以0-2#樁基為例，對鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工樁基工藝予以闡述。4鋼護(hù)筒跟進(jìn)法樁基施工工藝4.1鉆孔設(shè)備0#臺樁長28m，采用沖擊鉆鉆進(jìn)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，1.25m樁徑正常情況下采用1.2m直徑錐錘即可滿足成孔后樁徑要求。采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工，鋼護(hù)筒直徑為d+10cm，d為樁基直徑，故本項目下底鋼護(hù)筒直徑為1.35m，沖擊鉆錐錘直徑應(yīng)換成1.4m，以便于鋼護(hù)筒順利下沉。4.2鋼護(hù)筒加工鋼護(hù)筒采用壁厚10mm鋼板卷制而成，第一節(jié)鋼護(hù)筒長度為2m，內(nèi)徑1.6m，為外護(hù)筒；其余每節(jié)制作長度為6m，內(nèi)徑1.35m，為內(nèi)鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒在廠家集中機(jī)械卷制成型后運(yùn)至現(xiàn)場，焊縫全部為雙面坡口。4.3施工方法下置鋼護(hù)筒的目的：主要是防止鉆進(jìn)至溶洞時護(hù)壁泥漿流失，造成孔壁坍塌，同時可有效控制偏孔。下置鋼護(hù)筒，既可以保證樁體順利穿過溶洞層完美成孔的目的；同時也避免了樁體混凝土在溶洞層無限超灌注，甚至無法成樁的情況，避免不可控的成本浪費(fèi)。4.3.1開鉆場地平整后由測量員放出樁位，埋置外鋼護(hù)筒前現(xiàn)場施工人員自行引出十字保護(hù)樁。根據(jù)護(hù)筒直徑開挖樁位處，下放第一節(jié)外鋼護(hù)筒，保證護(hù)筒頂高出地面30?50cm。再次將沖擊錘對中，正式開鉆。根據(jù)地勘資料和設(shè)計數(shù)據(jù)確定0#臺處原地面以下4.5m處開始出現(xiàn)約16m深的大溶洞，故直接用1.4m直徑?jīng)_擊鉆錐錘，以備后續(xù)順利打入內(nèi)鋼護(hù)筒。鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常量測孔深，在鉆至3.5m深左右時停鉆，開始打入內(nèi)鋼護(hù)筒。4.3.2打入內(nèi)鋼護(hù)筒內(nèi)鋼護(hù)筒下沉，采用25T汽車吊輔助沖擊鉆錐錘（5.5噸），通過鉆錐自重，將內(nèi)鋼護(hù)筒緩緩壓入已鉆出的孔樁內(nèi)，直至巖層面，然后再進(jìn)行成孔鉆進(jìn)。首先，內(nèi)鋼護(hù)筒要分節(jié)下沉，其次，鉆錐通過內(nèi)鋼護(hù)筒頂部的橫擔(dān)，牢牢固定在內(nèi)鋼護(hù)筒的頂部，通過25噸汽車吊調(diào)整鉆錐重量來調(diào)整控制內(nèi)鋼護(hù)筒下沉的速度。值得注意的是，鉆錐在內(nèi)鋼護(hù)筒頂部的位置必須居中，防止因重心偏移造成護(hù)筒傾斜。下沉過程中，要不斷的通過水平尺矯正內(nèi)鋼護(hù)筒的垂直度，確保傾斜度？芨1%L，若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)偏斜的過大，立即糾正，嚴(yán)格控制傾斜度不能超標(biāo)，消除一切可能影響傾斜度的不利因素。內(nèi)鋼護(hù)筒下沉完畢以后，利用沖擊錐錘進(jìn)行下一步成孔作業(yè)，一般成孔深度為1.5?2m之后，及時下沉內(nèi)鋼護(hù)筒至進(jìn)尺的巖面標(biāo)高位置；然后再進(jìn)行沖孔、繼而下沉內(nèi)鋼護(hù)筒。周而復(fù)始，循環(huán)重復(fù)上述工序，直至達(dá)到樁底設(shè)計高程處。在施工過程中，垂直度的檢測要及時跟進(jìn)，嚴(yán)格把關(guān)，各節(jié)鋼護(hù)筒連接的垂直度必須控制在允許偏差范圍內(nèi)。內(nèi)鋼護(hù)筒的連接焊縫，采用雙面坡口滿焊，節(jié)與節(jié)之間的接縫除要焊接外，還要用5cm寬、1cm厚度的加強(qiáng)焊接。連接焊完的兩節(jié)內(nèi)鋼護(hù)筒，整體要平』廊豎向成直線。這是成孔質(zhì)量控制的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。4.3.3鋼護(hù)筒垂直度控制內(nèi)鋼護(hù)筒下沉的過程中，除用水平尺檢測控制外，還需制作專門的支架加以支撐框合，支架設(shè)置2米高，控制內(nèi)鋼護(hù)筒在地面以上相對豎直，在內(nèi)外鋼護(hù)筒之間設(shè)置專門的卡具與之調(diào)整豎直度，測量人員使用全站儀全程控制垂直度，具體如圖4。兩節(jié)鋼護(hù)筒焊接時，下部鋼護(hù)筒采用墊鐵調(diào)平（必要時用汽車吊吊起調(diào)節(jié)），水平尺檢測，符合要求后，對接上部鋼護(hù)筒，接口要對齊，初步點焊連接，用全站儀控制垂直度，用墊鐵進(jìn)一步精平調(diào)整，直至完全滿足垂直度要求，再進(jìn)行全面焊接。隨著內(nèi)鋼護(hù)筒不斷下沉，這項工序循環(huán)進(jìn)行。4.3.4內(nèi)鋼護(hù)筒跟進(jìn)至溶洞位置的處理措施根據(jù)設(shè)計文件詳細(xì)的地質(zhì)資料，精準(zhǔn)確定溶洞頂面地質(zhì)高程位置，防止鉆錐在破進(jìn)溶洞前，由于處理不當(dāng)，突然破進(jìn)溶洞層，造成中途卡鉆現(xiàn)象，給施工帶來不必要的麻煩，造成施工受阻，甚至影響施工進(jìn)度，造成巨額經(jīng)濟(jì)損失。首先，應(yīng)該在距離溶洞頂1米處停止鉆進(jìn)，穩(wěn)妥安放內(nèi)鋼護(hù)筒。這就要求工程技術(shù)人員必須熟知地勘資料，做到精準(zhǔn)定位；其次，在溶洞頂范圍內(nèi)鉆進(jìn)，要求減慢鉆進(jìn)速度，提錘高度不能超過50cm，進(jìn)尺進(jìn)度控制在每小時60-80cm范圍內(nèi)。在即將擊穿溶洞頂時，千萬不要強(qiáng)烈沖擊，防止卡鉆危險。最后，鉆進(jìn)溶洞后，很有可能出現(xiàn)泥漿流失現(xiàn)象。這種情況下，盡快提出鉆頭，立即回填事先準(zhǔn)備好的黃泥片石，然后用沖擊錘反復(fù)沖砸，直至將溶洞空間填滿，形成護(hù)壁，然后跟進(jìn)下沉內(nèi)鋼護(hù)筒，直至穿過溶洞。4.3.5內(nèi)、外護(hù)筒間空隙處理措施（1） 在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部1m范圍內(nèi)回填砂子、碎石，在中部回填中砂。（2） 用高壓噴射灌漿方法對回填體進(jìn)行灌漿處理。灌漿后，內(nèi)護(hù)筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)，固結(jié)強(qiáng)度要求要達(dá)到30Mpa，其抗?jié)B系數(shù)要達(dá)10-7m/s。進(jìn)行灌漿處理后，就可以繼續(xù)重新沖孔成樁。4.3.6穿越溶洞后鉆進(jìn)順利穿過溶洞后，改用能夠滿足正常設(shè)計孔徑要求的1.2m直徑鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計樁底標(biāo)高。清孔達(dá)標(biāo)后下鋼筋籠，灌注樁基混凝土，至此整根樁基施工完成。4.3.7水下混凝土灌注（1） 下導(dǎo)管：導(dǎo)管口距底部不得大于30cm，首批灌注砼的數(shù)量要能滿足導(dǎo)管首次埋置深度大于等于1m以及填充導(dǎo)管底部的需要，保證砼灌注的連續(xù)性。（2） 在砼灌注的過程中，做好灌樁記錄，導(dǎo)管埋深應(yīng)控制在2-6m。（3） 為了防止鋼筋骨架可能出現(xiàn)上浮，當(dāng)灌注的砼距鋼筋骨架底1m左右時，應(yīng)適當(dāng)降低砼灌注的速度。當(dāng)砼上升到底口4m以上時，開始提升導(dǎo)管，使其底口高度高于鋼筋籠骨架底部2m以上，然后就可以恢復(fù)正常的灌注速度。（4） 灌注的樁頂高程應(yīng)比設(shè)計高出0.5-1.0m，以保證砼強(qiáng)度及質(zhì)量，超高的部分樁頭接樁時再予鑿除。（5） 本次實際灌注方量42m3，設(shè)計方量35m3，超灌7m3。5鉆孔過程中常見問題及處理措施5.1塌孔處理方法（1） 當(dāng)鉆進(jìn)成孔深度不大時，可全部回填粘土，并經(jīng)過一段時間沉淀后，再將鋼護(hù)筒深埋至不透水層，壓實后方可重新鉆孔。（2） 當(dāng)鉆進(jìn)成孔深度較大時，可將鋼護(hù)筒繼續(xù)深埋，一直座落在塌孔的嗽叭口下緣的亞粘土層上，護(hù)筒周圍回填粘土，擠實，再重新鉆孔。5.2卡鉆的原因和處理方法（1） 沖擊鉆鉆頭刃腳磨鈍、導(dǎo)致成樁孔徑變小，造成卡鉆。必須經(jīng)常對沖擊鉆進(jìn)行補(bǔ)刃。（2） 成孔不圓，出現(xiàn)梅花孔。最好使用4刃及以上的鉆頭鉆圓孔，一般不使用一字鉆頭。（3） 鉆頭在沖擊填充的黃泥片石時，有可能石塊將鉆頭和孔壁的空隙擠住，導(dǎo)致鉆頭無法上下移動。此時可用小沖擊鉆沖動，或用沖吸的方法將卡在鉆頭的石碴處理松動，再提出鉆頭。（4） 卡鉆時不宜強(qiáng)提，免得拉壞機(jī)械，拉斷鋼絲繩，掉鉆頭。5.3偏孔偏孔是由于孔底巖石表面傾斜或出現(xiàn)探頭石，致使鉆頭在沖擊的過程中沿軟的、低的部位下滑造成的。解決此類問題的方法是回填片石，用小沖程配合打緊繩的方式反復(fù)沖擊，直至調(diào)正過來為止。如果采用過大的沖程會使成孔不圓，造成偏孔，一般應(yīng)采用1?2m的沖程為宜。本工程在施工0-2#樁基時，在地勘資料顯示的斷層破碎帶位置處出現(xiàn)了多次反復(fù)的偏孔，現(xiàn)場采取將巖面高的一側(cè)沖擊錐錘鉆刃補(bǔ)厚的措施，如此在沖擊鉆進(jìn)時能將斜巖高的一側(cè)鑿平后，再在同一平面鉆進(jìn)。此法對處理斜巖處的偏孔問題相當(dāng)有效。5.4漏漿在沖擊成孔過程中，由于有的溶洞可能與地下暗河或其他的溶洞相連通，一旦出現(xiàn)此類情況，泥漿會迅速流走，水頭高度急劇下降，從而造成漏漿。在遇到溶洞的樁基施工過程中，要在樁孔邊準(zhǔn)備備足量的片石和粘土，一旦出現(xiàn)漏漿，就要及時得回填片石粘土，進(jìn)行沖擊造壁，并且要馬上加水，防止水頭高度繼續(xù)下降導(dǎo)致塌孔。6對鋼護(hù)筒跟進(jìn)法樁基施工工藝的評價內(nèi)鋼護(hù)筒按沉入20m計算，直徑1.35m,10mm厚鋼板面積：3.14x1.35x20=84.78m2，重量：84.78m2x78.5kg/m2=6655.23kg,6.65x4500元=29925元。黃泥和片石可在附近下麥西車站挖方段處就地取材，不產(chǎn)生材料成本。而前期在施工本標(biāo)段將軍山車站大橋1-1#樁基時采用的是C20素混凝土回填的施工工藝來處理溶洞（9.2m左右的溶洞），此過程共計使用C20混凝土85m3（按每立方米C20混凝土400元成本計算，混凝土費(fèi)用34000元），下麥西1號橋0#臺處溶洞更大，若同樣采用C20素混凝土回填方法施工，C20混凝土用量肯定會增加，造價也就會更高。而且采用素混凝土回填過程中必須需要有一定的時間間隔，如此工時跨越較長，對現(xiàn)階段較緊張