岩溶地质钻孔桩施工技术应用

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　　摘要:溶洞斜岩等是阻碍钻孔桩施工的难题,既影响施工进度,在安全与质量上也没有完全的把握,本文通过采取注浆、回填填充物、钢护筒跟进及采用填卵石、地质钻处理斜岩等措施,探讨了岩溶地区钻孔桩施工工艺及施工过程中需控制的各项参数。
　　关键词:岩溶地区 溶洞 斜岩 钻孔桩 施工技术
　　
　　一、工程概况
　　某地大桥是客运专线重、难点工程,该地段地质条件复杂,地表沉陷大,根据野外测绘及勘探成果表明,全部桥位处于盆地边缘的冲积平原区,上部为砾砂、卵石层,下部为强风化~弱风化石灰岩,由于石灰岩节理呈网状,裂隙发育,方解石脉充填,经长期溶蚀导致岩溶发育,地下溶洞发育,溶洞最小不到1 m,最大达到40 m,单桩最多穿过23层溶洞,且溶洞上面覆盖层多为砂类土、粉类土、砂卵石、淤泥层等,有些溶洞与地下水地下河连通。
　　二、工艺原理
　　根据地质资料,对有填充物的溶洞采取注浆,对无填充物、半填充物的溶洞采取填筑黏土、片石和低标号混凝土,或采用钢护筒跟进使溶洞与钻孔完全隔离,保证在钻孔时不漏浆导致孔内水头下降而塌孔,以及水下混凝土灌注时跑灌导致超灌或断桩,确保快速成桩。溶洞内斜岩光滑、硬度大,与钻锤接触面小,施工时钻锤易滑动造成偏位、扩孔,采取回填卵石打碎斜岩达到纠偏,或用地质钻在斜岩上先钻孔,再用钻锤打碎斜岩达到纠偏,确保快速成桩。
　　三、溶洞处理方法
　　3.1双液注浆法
　　压双液浆是钻孔前溶洞预处理方法之一,目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度(20 MPa以上),为确保施工效果,浆材配比需符合要求(现场配制试验),防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及塌孔等情况的发生,保障成孔及水下混凝土浇筑等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工,在钻孔桩施工之前进行,相当于在桩基础施工过程中,于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序,与桩基施工的各工序一起形成流水作业。
　　3.2灌砂、压浆法
　　灌砂、压浆也是溶洞预处理方案之一,施工前,根据地质资料确定溶洞大小、位置等情况,确定采用先灌砂,后压浆法(浆液一般采用水泥净浆)。灌砂可分几次进行,第一次灌砂时高度4 m~5 m,然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度进行注浆,待水泥浆初凝后,进行下一次灌砂、压浆,直至溶洞充满。
　　3.3填充黏土和片石法
　　填黏土块和片石处理方法,在钻孔进入岩溶地层时,孔内投入大量潮湿的黏土块和片石并立即补水,利用钻头冲击将黏土块和片石挤入溶洞及其裂缝中,堵住溶洞和岩溶裂缝,形成一个封闭的环形壁,完成钻孔桩成孔。岩溶地区的钻孔桩施工易发生漏浆,因此要备足黏土块和片石,出现漏浆要马上补充,保持孔内水头高于地下水位1.5 m。采用填充黏土、片石处理多层溶洞时,钢护筒必须穿透砂砾、卵石等透水层,坐落在不透水层上,以防止溶洞漏水、钻孔内水头急剧下降而造成塌孔。
　　3.4灌注低标号混凝土法
　　对于较大溶洞,一般采用填黏土块和片石的方法难以成孔,即使成孔后,在灌注水下混凝土时也可能被压垮致使超灌混凝土,此时可采用灌低标号混凝土的方法处理。施工准备和开孔方法同填黏土块和片石方法,当击穿溶洞顶壳发生漏浆时,为节约混凝土灌注量,可先填黏土块和片石,反复冲挤,待溶洞填筑基本饱满时,再灌低标号混凝土,混凝土灌至溶洞顶1 m以上,待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
　　3.5钢护筒跟进法
　　根据超前地质钻孔资料,如果溶洞特别大(洞高大于10 m),且为漏水溶洞,则采用钢护筒跟进法施工。根据桩孔穿过大溶洞的数量,确定内护筒级数,每增加一级,内护筒内径增加0.25 m,最小一级内护筒直径要大于桩径0.2 m。为保证钢护筒刚度,防止受压变形,钢护筒采用8 mm~10 mm的钢板卷制。下沉内护筒时,由大到小,分级根据钻进位置逐次下沉。
　　四、钻孔桩施工
　　4.1施工准备
　　根据地质资料,制定钻孔施工方案,进行技术交底;平整墩、台处场地,挖泥浆池,备足黏土、片石;按设计图纸正确测定桩孔中心线,并设置护桩。
　　4.2埋设护筒
　　护筒选用6 mm~10 mm厚钢板卷制焊接成圆形,直径比桩径大
　　40 cm ,长度2 m。单节护筒采用人工挖孔埋设,护筒底部50 cm采用黏土、水泥、碎石混合物换填并夯实,护筒四周分层填筑夯实黏土,埋设完毕后的护筒倾斜度不大于1%,顶面高出地面50 cm。多节钢护筒第一节人工埋设,钻孔达一定深度后,焊接第二节,在护筒顶放置护帽,将钢护筒冲击下沉,再焊接第三节,反复循环,直至达到需要深度。
　　4.3钻孔
　　冲击钻孔采用钻头冲击造浆。为防止塌孔,开孔时采用小冲程钻孔,低捶轻打,同时加入小于15 cm的片石、卵石、黏土(也可加入一定散水泥)加强造壁,反复冲击2次~4次后,孔深达3 m后加大冲程,正常进行钻进。根据地质柱状图,在接近溶洞时勤观察、检查钻头冲击岩层的响声,接近溶洞时低捶轻打,钢丝绳放长量控制在1 cm~2 cm,防止击穿岩壳时卡钻。
　　4.4清孔
　　为防止塌孔和泥浆沉淀,桩孔钻至设计标高后及时采用滤砂器和掏渣筒进行清孔,同时邀请监理、设计人员对孔深、孔径、孔的倾斜及孔位偏差进行实测检查,当各项指标符合规范要求后,即可停止清孔,吊装钢筋笼。
　　4.5灌注混凝土
　　混凝土在拌合站拌和,搅拌运输车运输,导管法灌注水下混凝土。灌注混凝土前,为减少孔底沉渣,采用滤砂器二次清孔。灌注开始后应连续进行,经常测量孔内混凝土顶面标高,保证导管埋深1 m~3 m。
　　五、结语
　　针对多层溶洞、斜岩等特殊地质复杂结构,采用上述处理方法的施工技术是成功的,该施工技术在类似岩溶地区钻孔桩施工中值得推广应用。
　　参考文献:
　　[1]陈文珍.岩溶路基整治施工技术[J].铁道标准设计,2009,(8)
　　[2]Xue Junfeng.龙麟宫隧道岩溶处理施工技术[J].铁道标准设计,2008,(9)

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