论文部分内容阅读
摘要:文章介绍了高速公路桥梁桩基施工中遇到溶洞的地基处理方法,并就钻孔方法选择、施工中的典型问题、施工前的防范措施和主要施工措施几个方面探讨了溶洞桩基施工技术要点。
关键词:溶洞;桩基;冲击钻进成孔
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)09-0025-02
在高速公路桥梁桩基施工中,岩溶现象普遍存在,给桥梁基础施工带来了较大的困难。本文探讨了高速公路桥梁溶洞桩基的施工技术。
1溶洞地基处理方法
在地基下出现溶洞时,应会同设计部门研究处理,一般采取以下加固措施进行处理:
(1)首先用勘测方法探明溶洞的形态、深度和范围,以便采取相应的处理方法。
(2)当溶洞埋深较浅时,可用高压射水清除溶洞中的淤泥,灌注混凝土进行填充;当溶洞较深且狭窄、洞内土壤不易清除时,可在洞内打入混凝土桩。
(3)当岩溶处在基础底面,溶洞窄且深时,可用钢筋混凝土板盖在溶洞上面,跨越溶洞。
(4)对埋藏较深,溶洞内有部分软粘土时,可用钻机钻孔,从孔中灌入砂石混合料水泥砂浆封闭。
(5)当溶洞很大很深,采用开挖或灌浆施工困难时,可根据情况采用钻孔桩基础或沉入桩基础穿越。
2溶洞桩基施工技术要点
2.1钻孔方法选择
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔、旋转钻机成孔、冲击钻进成孔、冲抓钻进成孔等,对于岩溶地区桩基础施工方法,已查文献采取人工挖孔、冲击钻孔及静压管桩等方法,而冲击钻成孔灌注桩应用最为普遍。冲击钻是利用钻头自身重量冲击成孔,适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石,孔径80 cm～200 cm,孔深小于50 m。岩溶地区由于有岩溶发育,造成岩面倾斜比较大,基底岩石软硬不均,局部岩石呈陡壁分布,所以,钻孔设备一般选用“冲击型”钻机。
2.2施工中可能发生的几个典型问题
(1)漏浆。当钻孔遇到充填物的溶洞;溶洞互相贯通;岩层裂隙发育,泥浆沿裂隙漏失;或溶洞及裂隙富含地下水,地下水随暗河流失时容易出现漏浆,泥浆迅速流入溶洞空间。
(2)塌孔。若大体积溶洞或溶洞间有连通,由于漏浆因浆面急剧下降,且在短时间内不能通过补浆使浆面恢复到一定高度而导致塌孔。或桩孔穿过溶洞时出现涌水,孔内泥浆压力失衡也会出现孔壁坍塌。
(3)地面沉陷。当突然停电、停水,泥浆迅速漏失,导致地面以下5 m～10 m处厚砂层严重流沙,塌孔引起桩周围地面整体塌陷。或当溶洞埋深较浅且溶洞很大时,当冲锤突然穿透溶洞顶板时,泥浆突然漏失,引起上部孔壁失稳塌孔,最终引起桩孔周围地面整体塌陷。
2.3施工前的防范措施
(1)地质资料收集:岩溶地区地质构造复杂,宜一桩一钻,每根桩均做地质钻探,摸清桩底有无溶洞,成桩是否安全。
(2)采取安全措施:钻孔设备应放在钢架网上施工,这样塌孔时,钻孔设备可被钢网托于地面,避免损失。做好充足的物质准备,如泥浆、造浆黄泥及堵塞材料如黏土、稻草等。
(3)对钻探已查明存在要穿过溶洞的桩位,宜在施工前处理,以消除施工隐患。方法是从钻探孔试灌大密度泥浆,若很快灌满,则表明溶洞规模不大且为独立的,可不再做其他处理;如久灌不满,则表明溶洞规模很大或为连通溶洞,可采取灌黄泥、砂浆等填充料,填满后再继续施工。
2.4施工技术措施
(1)钻进工艺。上部土层采用CPF-1500型普通回转桩机钻进,入岩后使用冲击钻机采用冲击成孔、气举反循环清孔工艺施工,并配备吊机辅助施工。在上层粉土钻进时,泥浆相对密度应加大至1.35 g/cm3～1.50 g/cm3,主要抛掷事先预备好的黏土,边钻边造浆,做好护壁工作,防止塌孔、埋钻、扩径。当钻头快接近已探明的岩溶发育处时,事先向孔内抛掷黏土、泥块、碎砖石,采用冲击钻低锤密击,尽量将黏土、石块挤入裂隙、溶洞中,堵塞裂隙漏浆。密切观察护壁泥浆性质和状态,如浆面异常变动、泥浆颜色发生变化及时采取处理措施,立即向孔内补入泥浆,避免泥浆面下降过多而塌孔。
(2)多级钢护筒护壁。在施工中针对漏浆迅速采取上述方法仍有塌孔现象发生的孔,采用钢护筒护壁方法处理,具体如下:①准确计算出岩层上部黏土层的埋深和层厚。②桩孔回填后重新钻进,钻头直径940 mm,钻进深度穿过粘土层1.0 m即可提钻。③下钢护筒。钢护筒内径为900 mm,壁厚8 mm,高度每节为2 m～3 m,安放时井口焊接,接口采用满焊。护筒须下放到已钻进深度。④钢护筒下好后,采用冲击钻反循环钻进至设计要求,钻头直径为800 mm。
(3)压密注浆。对于较大溶洞的桩孔成孔,采用压密注浆法为主、钢护筒护壁为辅的施工方法。
压密注浆法采用在每个漏浆孔的周边呈等边三角形均匀布置3个注浆孔,为了让注浆液最大限度吸收,孔深应穿透破碎、裂隙带和溶洞,钻至距溶洞、裂隙带底面20 cm左右停止钻进,开始注浆。采用TBX-100型小钻机,水泥浆和水玻璃的混合浆,必要时采用外加剂。注浆完毕1 d,让注浆液充分凝固,达到堵漏效果后,桩机再就位,钻进成孔的过程中再采用钢护筒护壁法,以确保施工万无一失。
(4)清孔和灌注混凝土。为确保桩底入岩质量,钻进至溶洞底以下至少0.5 m方可终孔。钻进达到设计孔深后尽快提钻、下笼、下导管清孔,尽量缩短中间环节及时灌注混凝土。因桩孔可能穿过地下多个串珠型溶洞,灌注混凝土过程中,尤其是灌注至溶洞标高处,经常上下窜动导管以使混凝土密实,每次拆导管前必须由施工人员用测绳测出混凝土上升高度,经过计算核准后方可拆卸,以防导管拔空,引起断桩。
3结束语
在岩溶地区,冲击反循环工艺钻进,破岩效率高,成孔、入岩质量易保证,是一种比较先进的施工工艺。对于特别复杂的岩溶地区,采用压密注浆法和钢护筒护壁相结合的施工措施,能有效防止破碎岩溶地层因漏浆而导致的塌孔、地面沉陷等问题,解决成孔难的问题,确保冲孔灌注桩的正常施工。
参考文献
1 欧剑平.岩溶地质条件下桥梁桩基施工技术探讨.广东建材,2009(6)
2 杨作兴、黄 震.岩溶地层中钻孔桩施工技术.铁道建筑,1995(11)
Highway Bridge Limestone Cave Pile Foundation Construction Technique
Li Yanyan
Abstract: This article introduced in the highway bridge pile foundation construction meets the limestone cave ground treatment method, before and drilled a hole in the method choice, the construction typical question, the construction measure and main construction measure several aspects has discussed the limestone cave pile foundation construction technique main point.
Key words: limestone cave; pile foundation; impact drilling
关键词:溶洞;桩基;冲击钻进成孔
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)09-0025-02
在高速公路桥梁桩基施工中,岩溶现象普遍存在,给桥梁基础施工带来了较大的困难。本文探讨了高速公路桥梁溶洞桩基的施工技术。
1溶洞地基处理方法
在地基下出现溶洞时,应会同设计部门研究处理,一般采取以下加固措施进行处理:
(1)首先用勘测方法探明溶洞的形态、深度和范围,以便采取相应的处理方法。
(2)当溶洞埋深较浅时,可用高压射水清除溶洞中的淤泥,灌注混凝土进行填充;当溶洞较深且狭窄、洞内土壤不易清除时,可在洞内打入混凝土桩。
(3)当岩溶处在基础底面,溶洞窄且深时,可用钢筋混凝土板盖在溶洞上面,跨越溶洞。
(4)对埋藏较深,溶洞内有部分软粘土时,可用钻机钻孔,从孔中灌入砂石混合料水泥砂浆封闭。
(5)当溶洞很大很深,采用开挖或灌浆施工困难时,可根据情况采用钻孔桩基础或沉入桩基础穿越。
2溶洞桩基施工技术要点
2.1钻孔方法选择
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔、旋转钻机成孔、冲击钻进成孔、冲抓钻进成孔等,对于岩溶地区桩基础施工方法,已查文献采取人工挖孔、冲击钻孔及静压管桩等方法,而冲击钻成孔灌注桩应用最为普遍。冲击钻是利用钻头自身重量冲击成孔,适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石,孔径80 cm～200 cm,孔深小于50 m。岩溶地区由于有岩溶发育,造成岩面倾斜比较大,基底岩石软硬不均,局部岩石呈陡壁分布,所以,钻孔设备一般选用“冲击型”钻机。
2.2施工中可能发生的几个典型问题
(1)漏浆。当钻孔遇到充填物的溶洞;溶洞互相贯通;岩层裂隙发育,泥浆沿裂隙漏失;或溶洞及裂隙富含地下水,地下水随暗河流失时容易出现漏浆,泥浆迅速流入溶洞空间。
(2)塌孔。若大体积溶洞或溶洞间有连通,由于漏浆因浆面急剧下降,且在短时间内不能通过补浆使浆面恢复到一定高度而导致塌孔。或桩孔穿过溶洞时出现涌水,孔内泥浆压力失衡也会出现孔壁坍塌。
(3)地面沉陷。当突然停电、停水,泥浆迅速漏失,导致地面以下5 m～10 m处厚砂层严重流沙,塌孔引起桩周围地面整体塌陷。或当溶洞埋深较浅且溶洞很大时,当冲锤突然穿透溶洞顶板时,泥浆突然漏失,引起上部孔壁失稳塌孔,最终引起桩孔周围地面整体塌陷。
2.3施工前的防范措施
(1)地质资料收集:岩溶地区地质构造复杂,宜一桩一钻,每根桩均做地质钻探,摸清桩底有无溶洞,成桩是否安全。
(2)采取安全措施:钻孔设备应放在钢架网上施工,这样塌孔时,钻孔设备可被钢网托于地面,避免损失。做好充足的物质准备,如泥浆、造浆黄泥及堵塞材料如黏土、稻草等。
(3)对钻探已查明存在要穿过溶洞的桩位,宜在施工前处理,以消除施工隐患。方法是从钻探孔试灌大密度泥浆,若很快灌满,则表明溶洞规模不大且为独立的,可不再做其他处理;如久灌不满,则表明溶洞规模很大或为连通溶洞,可采取灌黄泥、砂浆等填充料,填满后再继续施工。
2.4施工技术措施
(1)钻进工艺。上部土层采用CPF-1500型普通回转桩机钻进,入岩后使用冲击钻机采用冲击成孔、气举反循环清孔工艺施工,并配备吊机辅助施工。在上层粉土钻进时,泥浆相对密度应加大至1.35 g/cm3～1.50 g/cm3,主要抛掷事先预备好的黏土,边钻边造浆,做好护壁工作,防止塌孔、埋钻、扩径。当钻头快接近已探明的岩溶发育处时,事先向孔内抛掷黏土、泥块、碎砖石,采用冲击钻低锤密击,尽量将黏土、石块挤入裂隙、溶洞中,堵塞裂隙漏浆。密切观察护壁泥浆性质和状态,如浆面异常变动、泥浆颜色发生变化及时采取处理措施,立即向孔内补入泥浆,避免泥浆面下降过多而塌孔。
(2)多级钢护筒护壁。在施工中针对漏浆迅速采取上述方法仍有塌孔现象发生的孔,采用钢护筒护壁方法处理,具体如下:①准确计算出岩层上部黏土层的埋深和层厚。②桩孔回填后重新钻进,钻头直径940 mm,钻进深度穿过粘土层1.0 m即可提钻。③下钢护筒。钢护筒内径为900 mm,壁厚8 mm,高度每节为2 m～3 m,安放时井口焊接,接口采用满焊。护筒须下放到已钻进深度。④钢护筒下好后,采用冲击钻反循环钻进至设计要求,钻头直径为800 mm。
(3)压密注浆。对于较大溶洞的桩孔成孔,采用压密注浆法为主、钢护筒护壁为辅的施工方法。
压密注浆法采用在每个漏浆孔的周边呈等边三角形均匀布置3个注浆孔,为了让注浆液最大限度吸收,孔深应穿透破碎、裂隙带和溶洞,钻至距溶洞、裂隙带底面20 cm左右停止钻进,开始注浆。采用TBX-100型小钻机,水泥浆和水玻璃的混合浆,必要时采用外加剂。注浆完毕1 d,让注浆液充分凝固,达到堵漏效果后,桩机再就位,钻进成孔的过程中再采用钢护筒护壁法,以确保施工万无一失。
(4)清孔和灌注混凝土。为确保桩底入岩质量,钻进至溶洞底以下至少0.5 m方可终孔。钻进达到设计孔深后尽快提钻、下笼、下导管清孔,尽量缩短中间环节及时灌注混凝土。因桩孔可能穿过地下多个串珠型溶洞,灌注混凝土过程中,尤其是灌注至溶洞标高处,经常上下窜动导管以使混凝土密实,每次拆导管前必须由施工人员用测绳测出混凝土上升高度,经过计算核准后方可拆卸,以防导管拔空,引起断桩。
3结束语
在岩溶地区,冲击反循环工艺钻进,破岩效率高,成孔、入岩质量易保证,是一种比较先进的施工工艺。对于特别复杂的岩溶地区,采用压密注浆法和钢护筒护壁相结合的施工措施,能有效防止破碎岩溶地层因漏浆而导致的塌孔、地面沉陷等问题,解决成孔难的问题,确保冲孔灌注桩的正常施工。
参考文献
1 欧剑平.岩溶地质条件下桥梁桩基施工技术探讨.广东建材,2009(6)
2 杨作兴、黄 震.岩溶地层中钻孔桩施工技术.铁道建筑,1995(11)
Highway Bridge Limestone Cave Pile Foundation Construction Technique
Li Yanyan
Abstract: This article introduced in the highway bridge pile foundation construction meets the limestone cave ground treatment method, before and drilled a hole in the method choice, the construction typical question, the construction measure and main construction measure several aspects has discussed the limestone cave pile foundation construction technique main point.
Key words: limestone cave; pile foundation; impact drilling