橋梁施工巖溶地區(qū)鉆(挖)孔樁的施工方法
2016-10-08
樁基是橋涵施工中一個重要的環(huán)節(jié)，上部結(jié)構(gòu)的荷載最終通過它傳遞到大地中，其承載力的大小決定了結(jié)構(gòu)的安全。對于地質(zhì)復(fù)雜的巖溶地區(qū)，樁基施工更是一項技術(shù)含量高、風險較大的工作。
巖溶地區(qū)具有獨特的結(jié)構(gòu)特點，一般上部為河流沖積層，巖石經(jīng)過比較長時間的風化、銹蝕，砂層較厚，質(zhì)地松軟，含水量豐富；下部為泥質(zhì)頁巖與石灰?guī)r的夾層，溶隙發(fā)育，有些發(fā)展成溶洞，連通性好，地下水發(fā)育。
針對這種復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，施工時應(yīng)進行地質(zhì)勘探，了解地質(zhì)鉆探資料，熟悉有關(guān)技術(shù)規(guī)范及相應(yīng)的施工工藝，結(jié)合巖溶地區(qū)的特點，才能選擇適宜的施工方法，保證施工的順利進行。
確定方案的同時，還應(yīng)遵循樁基處理的以下原則：
?。?）砂層埋置深度較厚，地下水位較深，無不良地質(zhì)的樁位用人工挖孔方案。
?。?）粘土層較厚。泥質(zhì)頁巖層厚、無溶洞的樁選用旋轉(zhuǎn)鉆機或沖擊鉆機成孔。石灰?guī)r層厚、有溶洞不良地質(zhì)的樁位選用沖擊鉆成孔。
從泰曲路的施工總結(jié)來看，采用挖孔與鉆孔相結(jié)合的方法是一種比較理想的方法，即上部采用人工挖孔，現(xiàn)澆砼護壁；下部采用鉆機成孔的方法。
下面，按照施工順序，從施工準備、施工組織、成孔后的地質(zhì)勘探三個方面進行闡述：
l.施工準備
1.l 施工前的地質(zhì)勘探
首先進行巖溶定位。利用工程物探和地質(zhì)鉆探方法，查明橋址區(qū)巖溶分布情況、巖溶發(fā)育位置及充填情況。先進行工程物探，依據(jù)巖石的彈性差異，在地表人工激發(fā)的彈性向下傳播，遇到不同的彈性界面時發(fā)生反射，折射和透射，利用地震儀記錄此波，即可形成地震剖面圖。通過研究地震剖面圖彈性波場的變化規(guī)律，推斷出目標體的分布范圍及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造及形態(tài)。為提高定位精度，再對物探推斷溶間范圍的各個樁位進行地質(zhì)取芯鉆探，以確定該樁的地層巖性、巖
溶位置、大小等地質(zhì)情況，推斷出各層巖土的極限摩阻力，為制定施工方案提供可靠的依據(jù)。
根據(jù)地質(zhì)情況不同，樁底承載力與樁側(cè)摩阻力的大小，適當調(diào)整樁長，確保樁基的承載力。
樁底：石灰?guī)r承載力≥7500KPa
摩擦樁：
石灰?guī)r樁側(cè)極限摩擦阻力>400KPa
泥質(zhì)頁巖樁側(cè)極限摩擦阻力>120KPa
在地質(zhì)勘探資料完備后，根據(jù)地質(zhì)樁狀圖，確定各樁基的施工方案。
1.2 鉆孔前的準備工作
鉆孔前應(yīng)做好各項準備工作：樁位測量放樣，平整施工場地，布設(shè)道路，設(shè)置供水供電系統(tǒng)，必備成孔用水、粘土、片石、碎石等材料，制作和埋設(shè)護筒，制作泥漿和準備鉆孔機具等。
1.2.l 護筒的制作與埋設(shè)
護筒有固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離地面水、保證孔內(nèi)水頭高度、防止孔口坍塌等作用。因此，護筒的埋設(shè)應(yīng)牢固堅密，經(jīng)久耐用，且盡量采用鋼護筒。鋼護筒一般使用6mm～10mm厚鋼板制成，為增加剛性防止變形，可在護筒外側(cè)加焊加勁肋，長度可根據(jù)地質(zhì)條件制成2～8m，內(nèi)徑比樁徑大20～30cm。護筒的埋設(shè)方法一般采用挖埋法和振動打入法，埋設(shè)完畢后。應(yīng)測量其中心位置是否正確，并測量記錄其標高。埋置好的護筒，應(yīng)用吊環(huán)吊掛或焊接在施工平臺上，以防
發(fā)生坍孔時，護筒沉落或偏斜。
1.2.2 泥漿的制備
當缺少優(yōu)質(zhì)粘土?xí)r，可在泥漿中摻入適量的燒堿、水泥、鋸木屑、片石、草袋等混合材料，以提高泥漿的膠體率和懸浮能力，加強泥漿效果及形成溶洞孔壁封閉環(huán)。各種材料選用要求如下：
?。?）水泥：在遇到流砂及松散地層的溶洞時使用，以提高泥漿粘度，增強護壁能力。摻入量按粘土：水泥=1：0.2～0.3的比例摻入。
?。?）燒堿：按粘土重量的2%-3%摻入。
?。?）鋸木屑：在粘土中摻入其體積的1%，可提高泥漿的懸浮能力。
?。?）片石：溶洞造壁和加固孔壁時使用，尺寸在10-30cm。
（5）草袋：為保證溶洞中堵漏和造壁效果，需用草袋或編織袋裝人粘土、燒堿、水泥、鋸木屑等混合料投人孔內(nèi)。
各種材料準備完畢后，將鉆機就位固定，準備鉆孔。
2.施工組織
2.1 上部人工挖孔
在采用挖孔施工前，根據(jù)水文地質(zhì)條件，遵循因地制宜的原則，選擇適當?shù)目妆谥ёo形式。經(jīng)過對現(xiàn)澆砼護壁、預(yù)制鋼筋砼護壁、磚井圈護壁的應(yīng)用比較，現(xiàn)澆砼護壁實施效果較好，多被采用?，F(xiàn)澆砼護壁有三種主要形式：①等厚度護壁；②外齒式護壁；③內(nèi)齒式護壁。根據(jù)不同地質(zhì)情況，每挖掘0.3～1.2m深時，立即立模灌注厚度10～15cm的C25砼護壁。為加速砼凝結(jié)及拆模時間，可摻入速凝劑。為提高護壁的剛性，可在護壁內(nèi)加設(shè)豎向及環(huán)形鋼筋，采用φ8鋼筋。環(huán)形筋可每0.4～0.6m設(shè)一道，豎向筋根據(jù)孔徑設(shè)置6～10根。
挖孔過程中，排水工作至關(guān)重要。挖孔時，孔內(nèi)滲水量不大時，可人工提引排水；滲水量較大時，采用水泵排水。對于小溶洞、暗流及涌水量的潛水層承壓力造成的排水困難，可采用注漿法封堵：在孔底鋪20cm厚卵石層，其上安設(shè)5mm厚，高于水面的鋼板圈，在鋼板圈內(nèi)卵石層上設(shè)置2根直徑25mm的壓漿鋼管，其中一根備用。壓漿管埋入過頂蓋處焊一鋼板，主要用于定位及防止壓入的水泥漿沿管壁上流。壓漿的給進順序為：泥漿→純水泥漿→水泥砂漿，砂漿配
合比為1：1。砂漿中可摻入適量早強劑，現(xiàn)場常用1%的水玻璃作為早強劑。各種壓漿均以稠度來控制，泥漿稠度控制在2s～6s水泥漿和水泥砂漿的稠度控制在2s～10s動壓力控制在0.3～0.5 Mpa，封閉處理48 h后就可進行抽水開挖。
挖孔時，如遇到在樁徑外有溶洞、溶槽或溶溝，應(yīng)用漿砌片石或進護壁進行封堵，以免造成進灌注損失。成孔后，如樁底有溶溝、溶槽，處理方法是清除全部泥土后用C30 砼填滿；如樁底遇有石芽，處理方法是將石芽料鑿平，且鑿入基巖內(nèi)50cm左右；如遇溶洞，將溶洞頂鑿開，清除洞內(nèi)雜物，用C30 砼填滿，樁孔周圍用漿砌片石回填或用袋裝土回填后灌注進護壁。當然，人工挖孔比較經(jīng)濟，相對的危險性也較高，有些地區(qū)也可采用鉆機成孔。
2.2 下部鉆機成孔
開鉆前，應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿，如孔內(nèi)有水，可投入粘土，用沖擊鉆小沖程反復(fù)沖擊造漿。開孔及整個鉆進過程中，始終保持孔內(nèi)水頭高于地下水位1.5～2.0m，并至少低于護筒頂面30cm。
3.成孔后的地質(zhì)勘探
為了滿足樁底承載力的要求，成孔后，還應(yīng)進行樁底5米的地質(zhì)勘探，檢驗樁底的巖石是否達到設(shè)計要求，溶洞是否還有擴展。如取芯達不到標準，應(yīng)當繼續(xù)地質(zhì)勘探，根據(jù)設(shè)計要求而變更樁長，使樁底承載力與樁側(cè)摩阻力滿足要求。
實踐證明，巖溶地區(qū)采用“上挖下鉆”的施工方案，經(jīng)濟、實效、成孔率高，是一種比較理想的方法。當然，巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)當持科學(xué)的態(tài)度，具體情況具體分析，不可盲目隨從。
