佛山市里橫路跨線橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

佛山市里橫路跨線橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

巖溶地區(qū)基礎(chǔ)施工形勢(shì)地質(zhì)情況分類佛山至北港高速公路主干線穿越橋技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的情況很典型。在這項(xiàng)工作中，我們以該橋樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為例，對(duì)該樁區(qū)域的鉆孔樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精確研究，并對(duì)其他類似地質(zhì)條件下的鉆孔樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參考。1、項(xiàng)目1:k30+126.27k233.32里橫路跨線橋工程,是佛山市一環(huán)線的重要組成部分,位于佛山市東部,為佛山市干線公路網(wǎng)“縱5”的一部分,又是規(guī)劃佛山一環(huán)的“東環(huán)”。本項(xiàng)目的起點(diǎn)樁號(hào)為K30+601.27,終點(diǎn)樁號(hào)為K31+173.27,橋梁全長(zhǎng)572m,分上下行兩座橋,每座橋?qū)挾?9.5米。上部構(gòu)造主跨采用跨度30m和45m后張法預(yù)應(yīng)力砼T梁其余均為跨度20m先張法預(yù)應(yīng)力砼空心板。不同樁徑共132根樁基。2、土洞穴和巖溶樁基礎(chǔ)所處地段為石灰?guī)r地區(qū),根據(jù)物探和逐樁超前鉆資料顯示,橋位處溶巖發(fā)育嚴(yán)重,土洞和溶洞同時(shí)存在,而且土洞較大,土洞和溶洞存在不明確的因素。根據(jù)地質(zhì)勘查資料和對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查,決定基礎(chǔ)全部采用沖擊鉆進(jìn)行施工,并根據(jù)溶洞的發(fā)育情況采取了回填塊石、粘土以及鋼護(hù)筒跟進(jìn)的措施保證工程質(zhì)量。3、該地區(qū)樁基建設(shè)的困難和技術(shù)措施3.1施工困難3.1.1有關(guān)方面構(gòu)造的地質(zhì)構(gòu)造設(shè)計(jì)塌孔是由于樁錘沖穿(或鉆穿)溶洞頂板(或土洞),跑漿之后引起的(俗稱溶洞塌方)。里橫路跨線橋Pm15#-3樁基于10月13日開鉆,10月17日凌晨8:00,當(dāng)沖孔至-25m時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿,孔內(nèi)水位迅速下降,在泥漿流失的過(guò)程中,孔內(nèi)坍塌厲害,地面開裂,沖孔鉆機(jī)沉陷。事后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看,塌孔下口直徑為6.5m,上口塌陷直徑為10.5m,可見深度7m,并且塌孔范圍還有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告(鉆孔編號(hào)為ZK15-3-1),Pm15#-3樁基持力層以上均為砂性土質(zhì),依次為:砂土層厚18.1m(層底標(biāo)高-15.26m)、微風(fēng)化灰?guī)r層厚0.6m(層底標(biāo)高-15.86m)、溶洞5.1m(層底標(biāo)高-20.96m,填充物為中粗砂、鉆進(jìn)嚴(yán)重漏漿)、微風(fēng)化灰?guī)r層厚7.0m(層底標(biāo)高-27.96m)、溶洞0.4m(層底標(biāo)高-28.36m)、微風(fēng)化灰?guī)r層厚0.90m(層底標(biāo)高-29.26m)溶洞0.3m(層底標(biāo)高-29.56m)、微風(fēng)化灰?guī)r層厚8.00m(層底標(biāo)高-37.56m)。事故發(fā)生后業(yè)主、總監(jiān)辦、施工單位組織各方分析了事故原因,決定此樁補(bǔ)鉆三個(gè)鉆孔(三角形布置),根據(jù)后來(lái)鉆探顯示溶洞間相互連通且大小不一,溶洞內(nèi)有的有填充物,有的為空洞。各溶洞上下之間頂板薄厚不一,決定采取下鋼護(hù)筒護(hù)壁的辦法來(lái)處理。即采用厚度為8mm,內(nèi)直徑為2.0m的鋼護(hù)筒(Pm15#-3樁基設(shè)計(jì)直徑為1.6m),護(hù)筒長(zhǎng)度以穿過(guò)砂性土、溶洞,保證不漏漿為宜。3.1.2成孔的準(zhǔn)確度沖擊鉆孔時(shí),沖擊錘向巖中軟弱方向滑移形成斜孔、彎孔。碰到斜孔樁,錘體落下去,一邊著力,一邊懸空,很難成孔,即使成孔也是斜孔,達(dá)不到規(guī)范要求的規(guī)定斜率。要不斷地重復(fù)投放片石和黃泥找平,重復(fù)沖鉆直至通過(guò)斜巖面從而糾正偏孔位,如偏移量過(guò)大用回填片石無(wú)法糾偏時(shí),可采用水下灌注混凝土的辦法糾偏,灌注的混凝土面高于斜面1~2m(混凝土標(biāo)號(hào)不少于C30),等到混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度之后(至少3d)再繼續(xù)鉆進(jìn)。3.1.3貿(mào)易錘出現(xiàn)埋錘卡錘的原因和形式多種多樣,石灰?guī)r硬度高,故在某斷面上不能很快開成圓形,而是類似于梅花形,沖擊成十字槽或梅花形狀,即稱為梅花孔,當(dāng)錘體斷面跟樁孔梅花形斷面不吻合時(shí)就被卡住了。出現(xiàn)梅花孔后可用片、卵石混合粘土回填鉆孔重新沖擊。掉錘、埋錘是由于樁錘突然沖穿溶洞頂板,錘體懸空,瞬時(shí)拉力過(guò)大,鋼線繩被拉斷,造成掉錘。如隨即產(chǎn)生塌方就造成埋錘。另一種掉錘情況是由于卡錘時(shí)提錘用力過(guò)大,拉斷鋼絲繩而掉錘。3.2關(guān)鍵技術(shù)措施3.2.1處理土孔和孔的沉降狀態(tài)的預(yù)防措施3.2.1.做好地質(zhì)準(zhǔn)備開鉆前組織樁機(jī)手詳盡了解該樁位的地質(zhì)情況,準(zhǔn)確了解樁機(jī)沖進(jìn)情況,并密切觀察溶洞或土洞的深度位置做好地質(zhì)核查、技術(shù)交底、材料機(jī)械準(zhǔn)備。3.2.1.溶洞施工處理先易后難、先小后大、先低成本后高成本。即優(yōu)先考慮采用拋填粘土、片石的常規(guī)做法;若還有漏漿,向孔內(nèi)拋填一定數(shù)量的整包水泥和砂,用沖錘沖擊水泥包,來(lái)封堵裂隙,待砂漿終凝后,再行施工。當(dāng)此法不湊效時(shí),采取對(duì)樁周圍進(jìn)行維幕灌漿或?qū)變?nèi)澆注素砼來(lái)封堵裂隙和空洞。對(duì)于既無(wú)填充物又相互貫通的溶洞,先用上述方法試沖,若不成功則沉放內(nèi)徑為孔徑的鋼護(hù)筒來(lái)處理。根據(jù)里橫路跨線橋已探明溶洞的類型、深度及裂隙情況,溶洞施工處理方法大致分類如下:(1)深度在1.5m以內(nèi),地層裂隙不大,漏漿不太嚴(yán)重時(shí),向孔內(nèi)拋粘土、片石對(duì)裂隙進(jìn)行堵塞。(2)溶洞深度在1.5~3.0米以內(nèi)或裂隙很發(fā)育,漏漿嚴(yán)重時(shí),可往孔內(nèi)分層拋入粘土、30~50cm大小不等的片石,并用沖錘擊打碎,便于滲入洞穴內(nèi)。若不能封堵裂隙,再向孔內(nèi)拋中粗砂1~2米(指鉆孔的深度),再按1:6或1:6.5的比例把水泥(按整包不拆散)拋入鉆孔內(nèi),后用沖錘以0.5~1.0m沖擊水泥包,使水泥均勻地與砂拌合成沙漿狀,滲透于裂隙,此時(shí)停止沖擊,待砂漿終凝后,再繼續(xù)施工。(3)溶洞深度在3.0米以上,漏水特別嚴(yán)重時(shí),先按法1、2執(zhí)行,若不成功采取下套管灌素混凝土或下打鋼護(hù)筒進(jìn)行堵塞。3.2.2反復(fù)塌孔的預(yù)防對(duì)個(gè)別難于處理的孔位,若孔口坍塌,可采用埋置深護(hù)筒(約7~8m粘土層)的辦法處理,防止上部反復(fù)塌孔。若孔內(nèi)發(fā)生坍塌,先判明坍塌位置,回填砂、碎石、粘土和稻草到塌孔位置以上1~2m,在進(jìn)行沖擊。對(duì)于局部小坍塌或因裂隙或泥漿置換后而少量漏漿的,采用拋填袋裝水泥,用沖錘小沖程反復(fù)沖搗,加強(qiáng)保護(hù)壁強(qiáng)度,防止再次坍塌,一般能很快堵住。3.2.3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符根據(jù)地層情況控制沖程和沖擊速度,要經(jīng)常檢查鋼絲繩及連接裝置是否安全可靠。埋錘、卡錘、掉錘后應(yīng)及時(shí)摸清現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,不宜強(qiáng)行提拔,以避免發(fā)生塌孔埋沒沖擊錘事故。打撈方法可采用偏心鉤、鋼繩套及潛水員打撈等常規(guī)方法。卡鉆嚴(yán)重時(shí),可采用“振動(dòng)爆破法”處理。4、地質(zhì)鉆進(jìn)資料4.1合理安排施工順序,施工時(shí)根據(jù)所在地質(zhì)情況安排鉆孔樁鉆孔順序,這樣可及時(shí)封閉和堵塞各樁孔間的巖溶孔洞和通道,使施工順利進(jìn)行。4.2鉆進(jìn)工程中,隨時(shí)測(cè)定傾斜度,隨時(shí)檢測(cè)泥漿指標(biāo)使其符合要求,同時(shí)應(yīng)該注意地層變化,在地層變化處均應(yīng)撈起渣樣,判明與地質(zhì)鉆探資料有無(wú)差異,并填寫好鉆孔記錄表。4.3樁基成孔后的清孔對(duì)于沉淀較厚的深孔,清孔方法采用掏渣法、換漿法、抽漿法、噴射法等方法配合進(jìn)行,在清孔過(guò)程中控制好泥漿比重,防止塌方。4.4在巖溶發(fā)育、地下水豐富的地區(qū),鋼護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)穿過(guò)砂卵石層,以防突遇溶洞漏漿,造成孔口坍塌。4.5水下砼的灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,不得中斷。保證混凝土生產(chǎn)和運(yùn)輸能力,并提前準(zhǔn)備。4.6混凝土擴(kuò)散量大是石灰?guī)r地區(qū)樁施工的顯著特點(diǎn),灌注過(guò)程中適當(dāng)加大導(dǎo)管埋深,一般控制在4~8m,和加大第一次開管的混凝土方量(如加大混凝土漏斗體積)等來(lái)解決。隨時(shí)測(cè)量混凝土面高程,并與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比,填寫好水下砼灌注記錄,防