巖溶地區(qū)橋梁樁基處置技術(shù)
2016-09-26 
   1、項(xiàng)目概況

   湖南省寧道高速公路第二合同段橋位地質(zhì)情況復(fù)雜,樁基溶洞數(shù)量多,溶洞最高達(dá)21.2m,最多溶洞層數(shù)達(dá)8層,尤其是無充填的溶洞、高大溶洞、多層溶洞、深埋溶洞數(shù)量較多。根據(jù)溶洞的類型可分為四類,即空溶洞、多層溶洞、大型溶洞、有填充物溶洞。

   橋位處的地質(zhì)情況由上至下分別為粘土、亞粘土、含砂亞粘土、卵石土、淤泥質(zhì)亞粘土、圓礫、弱風(fēng)化灰?guī)r。

   2、溶洞處理的主要方案

   2.1 修改設(shè)計(jì),避開溶洞

   2.1.1 對于多層、高大半填充、無填充溶洞(例如泠江大橋20#墩)本項(xiàng)目采取改變設(shè)計(jì),改單樁為群樁,增加樁數(shù)量減少樁長的施工方法。

   圖1 20#-1鉆孔柱狀圖

   2.1.2 對于覆蓋層較淺,溶洞頂板較厚的情況,可將樁基礎(chǔ)改為擴(kuò)大基礎(chǔ);對于溶洞頂板厚度較薄,且溶洞相對小而埋置深度淺時(shí),可采取局部加強(qiáng)的辦法,人為地加厚頂板厚度,為做擴(kuò)大基礎(chǔ)創(chuàng)造條件。

   2.1.3 對于覆蓋層較深時(shí),溶洞埋置深度也很深,由柱樁改為摩擦樁,擴(kuò)大樁徑,縮短樁長;或者做成兩樁抬一柱,避開溶洞處。

   2.1.4 加大跨徑,增大樁徑,減少樁數(shù),減少溶洞處理。

   2.1.5 橋梁在巖溶區(qū),橋梁高度較小,而且在滿足排洪和修筑路堤所有設(shè)計(jì)要求的前提下,可將橋改為路堤。

   2.1.6 根據(jù)橋梁用途,在滿足使用要求的情況下可以變更結(jié)構(gòu)類型,(將橋改為通道等)。

   2.2 設(shè)計(jì)變截面樁,采用鋼護(hù)筒護(hù)壁

   此類樁適用于高大溶洞、多層溶洞,例如泠江大橋19#-3。

   圖2 19#-3鉆孔柱狀圖

   2.3 溶洞樁基礎(chǔ)施工處理方法

   2.3.1 挖孔樁施工

   對于埋置深度較淺(10m左右)洞高小于2m的單層溶洞,地層中無較厚砂礫層或砂層,且在無水或地下水小的情況下可以采用人工挖孔。有填充的用現(xiàn)澆砼護(hù)壁,根據(jù)具體情況適當(dāng)加大護(hù)壁厚度或用鋼筋砼護(hù)壁;沒有填充的采用砌片石堵塞溶洞和現(xiàn)澆砼護(hù)壁。

   施工方法如下。

  ?、偻诳追椒ǎ和谕劣扇斯纳系较轮饘佑面€、鍬進(jìn)行,挖土次序?yàn)橄韧谥虚g部分后挖周邊,按設(shè)計(jì)樁徑加2倍護(hù)壁厚度控制截面,允許尺寸誤差3cm。

  ?、跍y量控制:樁位軸線采取在地面設(shè)十字控制網(wǎng),基準(zhǔn)點(diǎn),將樁控制軸線高程測到第一節(jié)護(hù)壁上,每節(jié)以十字線對中,大線錘作中心控制,用尺桿找圓周,以基準(zhǔn)點(diǎn)測量孔深,以保證樁位、孔深和截面尺寸的正確。

  ?、墼诘孛姘匆r砌處理挖深1m,安放模板,澆筑C15(或C20)砼形成井圈,井圈上口即井臺座比周圍地面高出20~30cm以避免井口進(jìn)水,開挖采用人工十字鎬,用人力絞車提升出渣,每開挖一段襯砌一段,當(dāng)開挖中遇到巖石可采用風(fēng)鉆或鑿巖機(jī)鉆炮眼小藥量電引爆的淺眼爆炸法施工,要在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù),防止震坍孔壁,爆破后再采用人工清鑿繼續(xù)開挖,以這種方式循環(huán)進(jìn)行施工,直至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。注意每次砼襯砌澆筑前都要將內(nèi)模定位一次,以保證樁的垂直度和水平位置。

  ?、茏o(hù)壁施工:挖孔樁采用鋼筋混凝土護(hù)壁。

   護(hù)壁厚度t=D/10+50mm(D為樁徑),護(hù)壁內(nèi)等距離放置8根Φ6-8mm、長度約1m的直鋼筋,插入下層護(hù)壁內(nèi),使上下層護(hù)壁有鋼筋拉結(jié),以防當(dāng)某段護(hù)壁因出現(xiàn)流砂、淤泥,使摩擦力降低時(shí),也不會(huì)遭成護(hù)壁因自重而沉裂的現(xiàn)象發(fā)生。

   2.3.2 鉆孔樁施工(粘土片石筑壁法)

   當(dāng)?shù)貙又杏休^厚的中粗砂層、風(fēng)化嚴(yán)重的礫石、碎石,地下涌水量較大且溶洞高度較小,溶洞有填充物或無填充物的樁基礎(chǔ),擬采用黃土加小片石回填,用沖擊鉆小沖程沖擊成孔,根據(jù)實(shí)際情況可多次反復(fù)回填,加固護(hù)壁密度和厚度,穿過溶洞后采用正常的沖擊工藝沖擊成孔。施工方法如下。

   ①當(dāng)鉆至溶洞頂1m左右時(shí),首先準(zhǔn)備足夠的小片石或狗頭石和粘土,粘土要做成泥球,對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1~1.5m范圍內(nèi)改用小沖程緩慢鉆進(jìn),逐漸將洞頂擊穿,防止突然打穿溶洞頂板,造成卡鉆,漏漿時(shí),馬上回填,以小沖程反復(fù)沖砸,形成泥壁,堵塞洞內(nèi)的通道,防止孔壁坍塌和泥漿流失。必要時(shí)提前對溶洞進(jìn)行注漿處理。

   ②根據(jù)鉆孔的進(jìn)尺情況,在擊穿洞頂之前,要有專人觀測護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化,一旦泥漿面下降,應(yīng)迅速補(bǔ)水。擊穿洞頂后,在溶洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí),根據(jù)填充物的不同,要采取不同的鉆進(jìn)方法。溶洞內(nèi)無充填或半充填,溶洞高度不太大,一般在3m以內(nèi),但存在嚴(yán)重漏水,護(hù)筒內(nèi)水頭高度不能保持時(shí),可采有片石加粘土(按1:1體積比)回填沖擊,使其形成泥石護(hù)壁。反復(fù)多次回填片石粘土,反復(fù)沖擊直至形成泥石護(hù)壁不再漏漿為止。如此反復(fù)使鉆孔順利穿過溶洞。

   ③對于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時(shí),為防止泥漿突然流失,造成孔壁坍塌,采取護(hù)筒跟進(jìn)法施工。

   ④對小型或多層溶洞,為防止其不與相鄰孔竄孔或成孔后孔型有葫蘆狀,必要時(shí)可灌注低標(biāo)號砼進(jìn)行填充,等強(qiáng)后再鉆進(jìn)。

  ?、葶@孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高并清孔后,對孔徑、孔深、豎直度和孔底地質(zhì)是否與設(shè)計(jì)相符合,孔底泥漿沉淀厚度等進(jìn)行檢查,經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后,進(jìn)行清孔。

   另外,溶洞樁基礎(chǔ)施工處理方法還可以采取護(hù)筒跟進(jìn)法、挖鉆結(jié)合法等。

   3、施工中出現(xiàn)的問題的預(yù)防和處理

   3.1 坍孔 鋼護(hù)筒只有1~2m高,座落在砂礫和卵石層上。當(dāng)沖擊到溶洞后,突然漏漿造成水頭高度急劇下降,砂礫和卵石層失去穩(wěn)定,形成漏斗狀的坍孔。

   3.1.1 預(yù)防坍孔的方法 采用沖擊鉆沖孔施工時(shí),可將鋼護(hù)筒座落在亞粘土層上,再繼續(xù)沖擊成孔,也可避免坍孔;發(fā)現(xiàn)漏漿及時(shí)補(bǔ)水。

   3.1.2 坍孔的處理方法 ①當(dāng)成孔深度不大時(shí),可全孔回填粘土,并暫停一段時(shí)間后,再深埋鋼護(hù)筒不透水層方可重新鉆孔。②當(dāng)成孔深度較大時(shí),可將鋼護(hù)筒一直座落在坍孔的嗽叭口下緣的亞粘土層上,護(hù)筒周圍回填粘土,擠實(shí),再重新鉆孔。

   3.2卡鉆原因和處理方法:①?zèng)_擊鉆刃腳磨鈍、孔徑變小,造成卡鉆。應(yīng)經(jīng)常對沖擊鉆進(jìn)行補(bǔ)刃。②孔不圓,形成梅花孔。最好用6刃和4刃鉆頭打圓孔,不用一字鉆。③鉆頭在沖擊填充的片石時(shí),進(jìn)起的石塊將鉆頭和孔壁的空隙擠住,鉆頭不能上下??煞判∨谡鸹钽@頭,也可用小沖擊鉆沖動(dòng),或用沖吸的方法將卡在鉆頭的石碴松動(dòng)再提出。④鉆頭沖破溶洞頂板,掉入溶洞,鉆頭傾斜,提不出來,應(yīng)放小炮炸頂板巖。⑤卡鉆時(shí)不宜強(qiáng)提,免得拉壞機(jī)械,拉斷鋼絲繩,掉鉆頭,應(yīng)仔細(xì)分析原因,不可妄動(dòng)。

   3.3 斜孔

   斜孔是由于巖石表面傾斜或出現(xiàn)探頭石,致使鉆頭沿軟的低的部位下滑造成的。解決的方法是回填片石,也可以灌注水下砼,待強(qiáng)度形成后用小沖程打緊繩反復(fù)沖擊,直至調(diào)正過來為止。過大的沖程會(huì)成孔不圓,造成斜孔,一般應(yīng)采用1~4m為宜。

   3.4 漏漿

   在沖擊成孔中,由于有的溶洞與地下暗河或其他溶洞相通,泥漿迅速流走,水頭高度急劇下降,造成漏漿。在溶洞樁基施工中,要在孔邊備足一定數(shù)量的片石和粘土,一旦出現(xiàn)漏漿,要及時(shí)回填片石粘土沖擊造壁,并且馬上補(bǔ)水,防止水頭高度繼續(xù)下降。

   3.5 坍孔埋鉆

   埋鉆的原因是坍孔造成的。施工中發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)立即將鉆頭提到孔外,如果未及時(shí)提鉆,漏漿后坍孔,鉆頭便被埋在孔中。

   4、結(jié)語

   通過對巖溶地區(qū)樁基溶洞處置方案的研究,對今后在巖溶地區(qū)橋梁樁基施工,特別是存在有無充填溶洞、半填充溶洞、高大溶洞、多層溶洞、深埋溶洞的樁基施工有著非常重要參考價(jià)值。 
Copyright © 2007-2022 cnbridge.cn All Rights Reserved
服務(wù)熱線:010-64708566 法律顧問:北京君致律師所 陳棟強(qiáng)
ICP經(jīng)營許可證100299號 京ICP備10020099號  京公網(wǎng)安備 11010802020311號