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【摘 要】 岩溶发育地段桥梁桩基成孔效率低、施工安全风险大。本文着重阐述岩溶常见形态及岩溶桩基常见事故处理。
【关键词】 岩溶;桩基;常见形态处理;常见事故处理
1.岩溶地质特征
本工程桥址区下伏基岩为石炭系(C)灰岩、砾状灰岩,岩溶形体主要为溶隙、溶沟沟槽、溶洞。岩溶属浅覆盖型,岩溶发育强度为较为发育,岩溶发育带主要位于季节变动带,垂直岩溶形态和水平岩溶形态发育。溶洞连通性较好。
覆盖层为粉质粘土、圆砾土、千枚岩全风化,厚度不大,溶洞高度较大,施工过程中可能引起溶洞塌陷。
2.岩溶常见形态的处理
2.1岩溶裂隙及小型溶洞的处理
对岩溶裂隙及小型溶洞尺寸定义为0.5m以下。一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时,工艺上要求进尺一段深度时必须回填一定量粘土,在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙,同时可以保持泥浆密度。裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。
主要处理措施为:
(1)改进护筒埋置方法,如加大护筒入土深度。
(2)入岩前,准备充足的水源和1~2台水泵,同时准备足够的粘土、片石。
(3)密切注意护筒内泥浆面的变化情况,当泥浆面迅速下降时,证明在漏浆,首先要赶快补水,然后将粘土和片石按大约1:1的比例往下投2~3m,再重新开钻。当再次漏浆时,仍按上述方法处理,即可逐步解决裂隙漏浆的问题。
2.2一般溶洞处理
一般溶洞是指洞高小于4m,连通性较差的溶洞。一般溶洞施工以预防为主。钻孔前在孔口附近贮备大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥,钻孔施工过程中,要求配备水泵和充足的水源,确保一旦漏浆,可以立即进行补水补浆。
对于空溶洞或半充填的溶洞,特别是超前钻显示漏浆的溶洞要有专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化。出现异常后首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水,同时及时提钻,防止埋钻,然后用铲车及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥,仍采用小冲程轻砸,用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用,直至孔中的泥浆停止下降,并慢慢上升,此后可用冲锤进行适当挤压,直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止,只有当漏浆现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。击穿溶洞顶板后,要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑,以防卡钻、内护筒及钢筋笼。
若溶洞内进尺过快,则在孔底已穿过溶洞底后,再次提升钻头,投入片石、粘土,重新进行冲砸,使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁,保证成孔质量。
每遇到一层溶洞,无论是否漏浆,是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为1:1的片石、粘土,然后用小冲程冲击投下的混合物,使其挤入裂隙、溶洞内,如此反复操作,多次挤入溶洞通道固壁。在钻进过程中,应适当增加粘土数量,提高泥浆密度。若溶洞漏浆后孔内仍有漏浆现象,可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压,使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内,使缝隙饱满,待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。
2.3大型溶洞处理
(1)回填封堵漏浆
遇到较大的溶洞,特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞,在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住,冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开,造成重新漏浆。为了堵住漏浆源,发现漏浆后,集中水泵向孔中补水以保持水头,同时立即向孔中抛袋装水泥5~10t,然后向孔中投入3~5m厚粘土、片石混合物,待漏浆停止后重新冲孔,冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前,然后停止6~10h。如此反复操作,直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。
(2)钢护筒跟进法
遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时,为防止漏浆造成孔壁坍塌,采用预钻孔,然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时,采用护筒跟进法可达到較好的效果。即先采用较大直径的钻头(通过加焊合金钢加大)冲击至溶洞顶1.0m以后下内护筒至孔底,再换小钻头继续冲砸,直至击穿溶洞,然后回填粘土、片石混合物,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。
对于桩基穿越洞高较大的空洞时,采取下钢护筒的处理方案。冲击钻冲穿溶洞后,打入比孔口护筒稍小的钢护筒,用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面,在护筒内回填砼堵漏,待砼达到一定强度后再用冲击钻冲孔,穿过溶洞后,按正常工艺施工。
2.4多层溶洞处理
通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时,岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体,一般多出现漏浆、斜孔等病害,因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决。由于溶洞规模较小,钻探范围有限,钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞,因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况,而将一些深层的小型溶洞遗漏。这些小型溶洞在施工时才被发现,于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。
由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法。穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上,接着重新在护筒内钻孔,如还是漏浆,则采用下内护筒等方法进行处理。
2.5岩溶通道串浆、串孔处理
如有的钻孔暂时停钻或终孔时,由于受邻桩孔钻进影响,冲洗液互相串通,使岩粉和沉渣增多;在灌注砼时,砼有时会通过溶隙流入邻近正在施工的桩孔内,影响临近桩孔的正常施工。
遇到此种情况不可勉强向下施工,应根据地质资料进行判断。若溶洞不大,可向孔内回填粘土,并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料,使其形成具有一定强度和厚度的护壁,阻隔两孔,使之无法串通;若溶洞较大,可将整袋粘土抛入孔内,分层加入一定量的整包水泥包,防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。 施工时若发现各桥墩位处存在地下横向贯通溶洞,为避免相临桩孔在成孔和灌注砼时相互干扰,首先考虑调整施工顺序,采用间隔施工,协调好各个施工钻机之间的关系。当一个桩孔终孔进行清孔灌注砼时,相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具,以防止清孔不干凈影响砼的成桩质量。为防止砼进入相邻桩孔,在相邻桩孔内投入粘土封堵,待砼灌注完毕后,清理孔内的粘土,继续钻进成孔。
3.岩溶桩基常见事故处理
岩溶地区由于地层岩性软硬不一,裂隙发育,溶洞的位置、大小、深浅变化多,不能准确把握复杂的地质情况,另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物,增加了施工难度,因而施工中易出现问题。因此应有针对性地采取相应措施,防止桩基质量事故的发生。
(1)卡钻事故处理
卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确,在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击,使钻头冲破溶洞顶板岩石,钻头倾斜,卡在溶洞顶板岩石不同部位。
防止卡钻措施为:严格控制冲程,在施工过程中细心观察,根据不同的地质情况掌握好冲程。如在基岩中采用3~5m的冲程,在靠近溶洞约顶1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化钻进,要求轻锤慢打使孔壁圆滑坚固,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿,防止因冲程过长导致卡钻。经常检查钻机运转性能,故障隐患早发现早解决。
遇到卡钻时首先分析原因,然后对症下药:若卡在顶板岩石中部,可缓缓上下活动钻头,待松动后慢慢提出;若斜卡在顶板岩石中,可自制简易正绳器,将钻头拉正,缓缓提起;若卡在顶板岩石下部,则可利用大钻头上下松动,由下向上顶撞的办法,轻打卡点的石头将顶板岩石破碎后提出,也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎,再将大钻头提出。
(2)掉钻、埋钻事故处理
①掉钻
掉钻后要及时摸清情况,钻头要装保险绳,保险绳要牢固、可靠。若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或坍孔土石覆盖,应首先清孔吸泥,使打捞工具能接触钻锤。先用测锤探测钻锤在孔底的情况,用打捞钩放入孔底,钩住钻锤保险绳再提起。如果钻锤倾倒,可派潜水员带钢丝绳下潜到孔底,将钢丝绳栓在钻锤顶上,再将钻锤提起。如果钻锤顶朝下,只能将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪上,再将钻锤提起。
若掉钻时已经到达设计孔深,打捞困难时可以考虑弃钻处理。弃置冲锤于孔底,清孔后,安装注浆管至孔底,抛入碎石,碎石顶面与冲锤齐平后,对上面的桩孔灌注成桩,再对下面的卡锤段碎石高压注浆固结,形成完整的桩。
②埋钻
埋钻也有两种情况:一是沉渣埋钻,二是塌孔埋钻,要避免沉渣埋钻,钻头不能长时间停留在孔底不动,要经常上下活动,使得泥浆不停地循环,这样就可以防止沉渣埋钻的现象发生,如发生塌孔埋钻,最主要的是要将主绳保住,利用回旋钻机扫孔和“反冲法”将钻头提出。
(3)钻孔偏斜处理
穿越溶洞时,对洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整的溶洞进行钻孔施工的关键是防止偏孔。钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况,以便判断是否偏孔。
基岩面大坡度倾斜且微风化层不连续,软硬不均,钻头容易沿坡面歪斜产生斜孔偏孔,当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时,则预示发生偏孔,应及时停钻。
(4)塌孔处理
塌孔主要是由于漏浆严重,补水来不及造成的。采用护筒跟进技术可有效防止塌孔事故,但由于投入费用较多,并非所有情况都适用,因此一般情况下主要预防措施是保持泥浆浓度和水头高度、采用中小冲程钻进、钻机和钻架安装稳定可靠。
根据孔壁稳定原理,护筒内设置一定高度的超高水头,以构成对孔壁的附加静水压力,这种静水压力连同孔壁土的圆环作用,方能对水中的孔壁起到稳定作用。一般超高水头保持2m~2.5m可以较好地满足护壁需要。
当遇溶洞、溶穴、溶槽,孔内水头突然损失造成塌孔时,如是小面积塌陷,且护筒无位移,除下沉内护筒外,可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等,以填充和堵塞溶洞,回填至内护筒底部以上2~3m,然后采用中小冲程重新钻进。溶洞发育严重时,如连通特大型溶洞或连通地下河溶洞,上述处治措施均不能有效处理好,即使多次回填片石粘土等也不能成功阻止漏浆;或者护筒变形,有较大横向位移,无法纠偏时,可拔出钢护筒,用粘土回填,并采用内护筒跟进穿过溶洞。
(5)漏浆处理
成桩过程中,注意控制漏浆等情况,如果这些情况控制不好,很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故,甚至会出现地面塌陷,影响周边建筑物的安全。
对陆上桩基,泥浆池均尽可能做大,保证有一定的贮浆量,同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物,补水管网接至孔口,一旦发生漏浆迅速补给泥浆、清水,同时大量填充。
出现漏浆一般处理措施是:及时向孔内补充泥浆;加稠保持泥浆浓度,起到减少孔内外的压力差,有效护壁减缓漏浆速度等作用,为处理漏浆争取时间。采用中小冲程钻进,向孔中回填粘土夹片石、块石等,反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。此法对于小裂隙和小溶洞、孤立溶洞的堵漏效果较明显,但对大溶洞(高度大于3m)、连通裂隙堵漏效果并不理想。
(6)砼流失及断桩处理
①灌注过程中加大导管埋深。砼灌至溶洞或裂隙处时,适当增加导管埋深,确认安全后,再提升导管。灌注砼过程中,导管下口埋深宜控制在4~6m。灌注时要勤测量砼面高程,对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断,防止砼面突然下降导管悬空造成断桩事故。
②对漏浆严重或多次漏浆的个别孔,应做到心中有数,在灌注时应加大砼灌注高度,一般考虑要超过设计高程1.5~2.0m,尽量避免在灌注完成拔出导管后砼面下降造成断桩。
③对于有比较大的溶洞的钻孔桩,砼灌注速度要尽可能地快一些,以免孔内护壁发生变化出现漏浆或坍孔等异常情况。
④若判断已经发生砼流失断桩,则停止继续灌注,流失情况趋于稳定后,待水下砼凝结形成一定强度,充填了桩孔周边溶洞,形成护壁后,重新冲孔。
4.结束语
本工程多座大桥溶洞较为发育,其中最大溶腔深度达43m,溶腔全细沙填充。桩基施工前通过认真分析地质勘察资料,研究讨论施工方案和对策,制定有针对性的事故处置预案,明确桩基施工顺序,做好岩溶桩基预处理,针对各岩溶形态采取了相应的处理措施,保证了本工程岩溶地段桩基的成桩质量和施工工期。
【关键词】 岩溶;桩基;常见形态处理;常见事故处理
1.岩溶地质特征
本工程桥址区下伏基岩为石炭系(C)灰岩、砾状灰岩,岩溶形体主要为溶隙、溶沟沟槽、溶洞。岩溶属浅覆盖型,岩溶发育强度为较为发育,岩溶发育带主要位于季节变动带,垂直岩溶形态和水平岩溶形态发育。溶洞连通性较好。
覆盖层为粉质粘土、圆砾土、千枚岩全风化,厚度不大,溶洞高度较大,施工过程中可能引起溶洞塌陷。
2.岩溶常见形态的处理
2.1岩溶裂隙及小型溶洞的处理
对岩溶裂隙及小型溶洞尺寸定义为0.5m以下。一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时,工艺上要求进尺一段深度时必须回填一定量粘土,在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙,同时可以保持泥浆密度。裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。
主要处理措施为:
(1)改进护筒埋置方法,如加大护筒入土深度。
(2)入岩前,准备充足的水源和1~2台水泵,同时准备足够的粘土、片石。
(3)密切注意护筒内泥浆面的变化情况,当泥浆面迅速下降时,证明在漏浆,首先要赶快补水,然后将粘土和片石按大约1:1的比例往下投2~3m,再重新开钻。当再次漏浆时,仍按上述方法处理,即可逐步解决裂隙漏浆的问题。
2.2一般溶洞处理
一般溶洞是指洞高小于4m,连通性较差的溶洞。一般溶洞施工以预防为主。钻孔前在孔口附近贮备大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥,钻孔施工过程中,要求配备水泵和充足的水源,确保一旦漏浆,可以立即进行补水补浆。
对于空溶洞或半充填的溶洞,特别是超前钻显示漏浆的溶洞要有专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化。出现异常后首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水,同时及时提钻,防止埋钻,然后用铲车及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥,仍采用小冲程轻砸,用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用,直至孔中的泥浆停止下降,并慢慢上升,此后可用冲锤进行适当挤压,直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止,只有当漏浆现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。击穿溶洞顶板后,要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑,以防卡钻、内护筒及钢筋笼。
若溶洞内进尺过快,则在孔底已穿过溶洞底后,再次提升钻头,投入片石、粘土,重新进行冲砸,使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁,保证成孔质量。
每遇到一层溶洞,无论是否漏浆,是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为1:1的片石、粘土,然后用小冲程冲击投下的混合物,使其挤入裂隙、溶洞内,如此反复操作,多次挤入溶洞通道固壁。在钻进过程中,应适当增加粘土数量,提高泥浆密度。若溶洞漏浆后孔内仍有漏浆现象,可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压,使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内,使缝隙饱满,待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。
2.3大型溶洞处理
(1)回填封堵漏浆
遇到较大的溶洞,特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞,在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住,冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开,造成重新漏浆。为了堵住漏浆源,发现漏浆后,集中水泵向孔中补水以保持水头,同时立即向孔中抛袋装水泥5~10t,然后向孔中投入3~5m厚粘土、片石混合物,待漏浆停止后重新冲孔,冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前,然后停止6~10h。如此反复操作,直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。
(2)钢护筒跟进法
遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时,为防止漏浆造成孔壁坍塌,采用预钻孔,然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时,采用护筒跟进法可达到較好的效果。即先采用较大直径的钻头(通过加焊合金钢加大)冲击至溶洞顶1.0m以后下内护筒至孔底,再换小钻头继续冲砸,直至击穿溶洞,然后回填粘土、片石混合物,采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实,再转入正常钻进。
对于桩基穿越洞高较大的空洞时,采取下钢护筒的处理方案。冲击钻冲穿溶洞后,打入比孔口护筒稍小的钢护筒,用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面,在护筒内回填砼堵漏,待砼达到一定强度后再用冲击钻冲孔,穿过溶洞后,按正常工艺施工。
2.4多层溶洞处理
通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时,岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体,一般多出现漏浆、斜孔等病害,因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决。由于溶洞规模较小,钻探范围有限,钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞,因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况,而将一些深层的小型溶洞遗漏。这些小型溶洞在施工时才被发现,于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。
由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法。穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上,接着重新在护筒内钻孔,如还是漏浆,则采用下内护筒等方法进行处理。
2.5岩溶通道串浆、串孔处理
如有的钻孔暂时停钻或终孔时,由于受邻桩孔钻进影响,冲洗液互相串通,使岩粉和沉渣增多;在灌注砼时,砼有时会通过溶隙流入邻近正在施工的桩孔内,影响临近桩孔的正常施工。
遇到此种情况不可勉强向下施工,应根据地质资料进行判断。若溶洞不大,可向孔内回填粘土,并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料,使其形成具有一定强度和厚度的护壁,阻隔两孔,使之无法串通;若溶洞较大,可将整袋粘土抛入孔内,分层加入一定量的整包水泥包,防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。 施工时若发现各桥墩位处存在地下横向贯通溶洞,为避免相临桩孔在成孔和灌注砼时相互干扰,首先考虑调整施工顺序,采用间隔施工,协调好各个施工钻机之间的关系。当一个桩孔终孔进行清孔灌注砼时,相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具,以防止清孔不干凈影响砼的成桩质量。为防止砼进入相邻桩孔,在相邻桩孔内投入粘土封堵,待砼灌注完毕后,清理孔内的粘土,继续钻进成孔。
3.岩溶桩基常见事故处理
岩溶地区由于地层岩性软硬不一,裂隙发育,溶洞的位置、大小、深浅变化多,不能准确把握复杂的地质情况,另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物,增加了施工难度,因而施工中易出现问题。因此应有针对性地采取相应措施,防止桩基质量事故的发生。
(1)卡钻事故处理
卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确,在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击,使钻头冲破溶洞顶板岩石,钻头倾斜,卡在溶洞顶板岩石不同部位。
防止卡钻措施为:严格控制冲程,在施工过程中细心观察,根据不同的地质情况掌握好冲程。如在基岩中采用3~5m的冲程,在靠近溶洞约顶1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化钻进,要求轻锤慢打使孔壁圆滑坚固,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿,防止因冲程过长导致卡钻。经常检查钻机运转性能,故障隐患早发现早解决。
遇到卡钻时首先分析原因,然后对症下药:若卡在顶板岩石中部,可缓缓上下活动钻头,待松动后慢慢提出;若斜卡在顶板岩石中,可自制简易正绳器,将钻头拉正,缓缓提起;若卡在顶板岩石下部,则可利用大钻头上下松动,由下向上顶撞的办法,轻打卡点的石头将顶板岩石破碎后提出,也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎,再将大钻头提出。
(2)掉钻、埋钻事故处理
①掉钻
掉钻后要及时摸清情况,钻头要装保险绳,保险绳要牢固、可靠。若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或坍孔土石覆盖,应首先清孔吸泥,使打捞工具能接触钻锤。先用测锤探测钻锤在孔底的情况,用打捞钩放入孔底,钩住钻锤保险绳再提起。如果钻锤倾倒,可派潜水员带钢丝绳下潜到孔底,将钢丝绳栓在钻锤顶上,再将钻锤提起。如果钻锤顶朝下,只能将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪上,再将钻锤提起。
若掉钻时已经到达设计孔深,打捞困难时可以考虑弃钻处理。弃置冲锤于孔底,清孔后,安装注浆管至孔底,抛入碎石,碎石顶面与冲锤齐平后,对上面的桩孔灌注成桩,再对下面的卡锤段碎石高压注浆固结,形成完整的桩。
②埋钻
埋钻也有两种情况:一是沉渣埋钻,二是塌孔埋钻,要避免沉渣埋钻,钻头不能长时间停留在孔底不动,要经常上下活动,使得泥浆不停地循环,这样就可以防止沉渣埋钻的现象发生,如发生塌孔埋钻,最主要的是要将主绳保住,利用回旋钻机扫孔和“反冲法”将钻头提出。
(3)钻孔偏斜处理
穿越溶洞时,对洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整的溶洞进行钻孔施工的关键是防止偏孔。钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况,以便判断是否偏孔。
基岩面大坡度倾斜且微风化层不连续,软硬不均,钻头容易沿坡面歪斜产生斜孔偏孔,当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时,则预示发生偏孔,应及时停钻。
(4)塌孔处理
塌孔主要是由于漏浆严重,补水来不及造成的。采用护筒跟进技术可有效防止塌孔事故,但由于投入费用较多,并非所有情况都适用,因此一般情况下主要预防措施是保持泥浆浓度和水头高度、采用中小冲程钻进、钻机和钻架安装稳定可靠。
根据孔壁稳定原理,护筒内设置一定高度的超高水头,以构成对孔壁的附加静水压力,这种静水压力连同孔壁土的圆环作用,方能对水中的孔壁起到稳定作用。一般超高水头保持2m~2.5m可以较好地满足护壁需要。
当遇溶洞、溶穴、溶槽,孔内水头突然损失造成塌孔时,如是小面积塌陷,且护筒无位移,除下沉内护筒外,可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等,以填充和堵塞溶洞,回填至内护筒底部以上2~3m,然后采用中小冲程重新钻进。溶洞发育严重时,如连通特大型溶洞或连通地下河溶洞,上述处治措施均不能有效处理好,即使多次回填片石粘土等也不能成功阻止漏浆;或者护筒变形,有较大横向位移,无法纠偏时,可拔出钢护筒,用粘土回填,并采用内护筒跟进穿过溶洞。
(5)漏浆处理
成桩过程中,注意控制漏浆等情况,如果这些情况控制不好,很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故,甚至会出现地面塌陷,影响周边建筑物的安全。
对陆上桩基,泥浆池均尽可能做大,保证有一定的贮浆量,同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物,补水管网接至孔口,一旦发生漏浆迅速补给泥浆、清水,同时大量填充。
出现漏浆一般处理措施是:及时向孔内补充泥浆;加稠保持泥浆浓度,起到减少孔内外的压力差,有效护壁减缓漏浆速度等作用,为处理漏浆争取时间。采用中小冲程钻进,向孔中回填粘土夹片石、块石等,反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。此法对于小裂隙和小溶洞、孤立溶洞的堵漏效果较明显,但对大溶洞(高度大于3m)、连通裂隙堵漏效果并不理想。
(6)砼流失及断桩处理
①灌注过程中加大导管埋深。砼灌至溶洞或裂隙处时,适当增加导管埋深,确认安全后,再提升导管。灌注砼过程中,导管下口埋深宜控制在4~6m。灌注时要勤测量砼面高程,对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断,防止砼面突然下降导管悬空造成断桩事故。
②对漏浆严重或多次漏浆的个别孔,应做到心中有数,在灌注时应加大砼灌注高度,一般考虑要超过设计高程1.5~2.0m,尽量避免在灌注完成拔出导管后砼面下降造成断桩。
③对于有比较大的溶洞的钻孔桩,砼灌注速度要尽可能地快一些,以免孔内护壁发生变化出现漏浆或坍孔等异常情况。
④若判断已经发生砼流失断桩,则停止继续灌注,流失情况趋于稳定后,待水下砼凝结形成一定强度,充填了桩孔周边溶洞,形成护壁后,重新冲孔。
4.结束语
本工程多座大桥溶洞较为发育,其中最大溶腔深度达43m,溶腔全细沙填充。桩基施工前通过认真分析地质勘察资料,研究讨论施工方案和对策,制定有针对性的事故处置预案,明确桩基施工顺序,做好岩溶桩基预处理,针对各岩溶形态采取了相应的处理措施,保证了本工程岩溶地段桩基的成桩质量和施工工期。