巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工
2016-11-07
引言：鉆孔灌注樁廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、地下建筑等工程中，巖溶地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，是一項(xiàng)工作繁雜、工序嚴(yán)密、技術(shù)性強(qiáng)、工期較短、需連續(xù)三班作業(yè)的地下隱蔽工程。因此，為了提高和保證鉆孔灌注樁的耐久使用性，應(yīng)因地制宜，綜合考慮地層性質(zhì)、地下水、場(chǎng)地條件與環(huán)境、施工設(shè)備性能、起吊載荷大小等因素，精心組織好施工，制訂切實(shí)可行的施工措施，以確保工程質(zhì)量。
1、工程概況
長(zhǎng)株潭城際鐵路白石港特大橋位于株洲市境內(nèi)，起點(diǎn)里程為DK42+809.130，終點(diǎn)里程DK44+142.255，橋梁全長(zhǎng)1333.125m?？卓绮贾脼?-24m簡(jiǎn)支箱梁+2-32m簡(jiǎn)支梁+（60+100+60）m連續(xù)梁+2-32m簡(jiǎn)支箱梁+（64+108+64）m連續(xù)梁+20-32m +2-24m簡(jiǎn)支箱梁，共32個(gè)橋墩，2個(gè)橋臺(tái)。根據(jù)已探明溶洞勘探資料顯示，溶洞均分布于灰?guī)r地層中，灰?guī)r上部地層分布為種植土、人工填土、粉質(zhì)黏土、泥質(zhì)砂巖、砂礫巖，灰?guī)r上部地層層厚主要在20～76米范圍內(nèi)，其中主要分布地層為泥質(zhì)砂巖、砂礫巖，且均為全風(fēng)化，巖層較為破碎，施工過(guò)程中容易導(dǎo)致塌孔。
2、巖溶地質(zhì)鉆孔樁總體施工方案
本橋溶洞處理根據(jù)溶洞的性質(zhì)及設(shè)備施工工藝要求主要采用水泥注漿、鋼護(hù)筒跟進(jìn)及回填片石及水泥、黏土等處理方式。根據(jù)溶洞的分布，鉆孔前對(duì)樁位周圍布孔，注入水泥漿以固結(jié)樁周圍溶洞填充物。同時(shí)根據(jù)溶洞的大小，分別采用下鋼護(hù)筒跟進(jìn)至溶洞底及沖擊鉆反復(fù)成孔。
2.1注漿方案
根據(jù)橋墩臺(tái)樁基布置和溶洞分布，每樁布置3～4個(gè)壓漿孔。
2.2鉆孔方案
一般采用360型旋挖鉆機(jī)開(kāi)孔，對(duì)于大于3m的溶洞采用鋼護(hù)筒防護(hù)鉆進(jìn)到溶洞底，通過(guò)溶洞區(qū)后采用旋挖成樁；對(duì)于小于3m的溶洞旋挖機(jī)鉆進(jìn)到溶洞頂時(shí)，采用沖擊鉆反復(fù)沖擊成孔，通過(guò)溶洞區(qū)后采用旋挖成樁，對(duì)于超長(zhǎng)樁360旋挖機(jī)不能達(dá)到的深度采用460型繼續(xù)成孔。
2.3各墩位樁孔施工順序
由于橋位巖溶形態(tài)復(fù)雜，溶洞互相連通，對(duì)開(kāi)孔順序需仔細(xì)研究確定。在決定鉆孔順序前，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料弄清各樁位處溶洞情況。決定鉆孔順序的原則是：根據(jù)巖溶裂隙的走向，溶洞的大小、多少、巖面的高低等地質(zhì)條件逐步進(jìn)行，先安排含有較深、較大、較多溶洞的樁孔施工，先安排長(zhǎng)樁施工，有利于及時(shí)封閉溶洞，隔斷通道。有條件時(shí)應(yīng)考慮先施工外圍樁基，后施工中間樁基，或者有意識(shí)的加快外圍樁基的施工進(jìn)度。
3、巖溶地質(zhì)溶洞處理主要方法
3.1水玻璃注漿
壓漿材料采用普硅42.5R水泥與水玻璃，按工藝配比配備。溶洞內(nèi)注雙液漿預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間，并達(dá)到20MPa以上的強(qiáng)度，主要是防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及水下混凝土澆注等施工工序的順利完成。
3.2鋼護(hù)筒跟進(jìn)
為防止連珠溶洞或者大溶洞塌孔，采用鋼護(hù)筒同步跟進(jìn)的方法。
3.3片石、黏土回填
小溶洞采用回填片石法，小溶洞的處理方法如下：1）當(dāng)鉆至溶洞頂1m左右時(shí)，首先準(zhǔn)備足夠的小片石（直徑20cm～40cm）和黏土，黏土要做成泥球（Φ15cm～Φ20cm），對(duì)于半填充和無(wú)填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1m～1.5m范圍內(nèi)變換沖程，逐漸將洞頂擊穿，以防止卡鉆。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(cè)護(hù)筒內(nèi)泥漿面變化，一旦泥漿面下降，應(yīng)迅速補(bǔ)水補(bǔ)漿。擊穿洞頂后，在溶洞頂后，在溶洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)填充物的不同，要采用不同的鉆進(jìn)方法。當(dāng)填充物為軟弱黏性土、淤泥土夾碎石時(shí)，應(yīng)向孔內(nèi)投入黏土、片石混合物（比例1：1），沖砸固壁；但還應(yīng)提高泥漿的粘度和相對(duì)密度。只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失后才轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。如此反復(fù)使鉆孔順利穿過(guò)溶洞。
4、鉆進(jìn)成孔工藝
4.1鉆機(jī)就位前準(zhǔn)備工作
質(zhì)檢人員和鉆機(jī)技術(shù)員先對(duì)鉆機(jī)各種性能和泥漿泵等進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備能正常運(yùn)作。鉆機(jī)技術(shù)員準(zhǔn)備好鉆孔需用的各種資料，并根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和施工圖紙繪制鉆孔樁位地質(zhì)剖面圖，以便按不同土層選用適當(dāng)?shù)你@頭（鉆頭外徑等于設(shè)計(jì)基樁直徑）、泥漿稠度等。
4.2鉆機(jī)就位
平整場(chǎng)地，鉆機(jī)正確就位，保證平面位置、垂直度符合要求。鉆機(jī)就位后，牢固固定鉆機(jī)以避免在鉆孔過(guò)程中因鉆機(jī)振動(dòng)而影響平面位置。
4.3鉆孔
當(dāng)鉆機(jī)就位并復(fù)檢后，進(jìn)行鉆機(jī)調(diào)試，啟動(dòng)泥漿泵轉(zhuǎn)盤，待泥漿形成循環(huán)后方可開(kāi)始進(jìn)尺。鉆孔時(shí)采用正循環(huán)進(jìn)行施工。鉆進(jìn)施工中需注意控制提鉆速度，以免造成負(fù)壓過(guò)大而不利于孔壁的穩(wěn)定
4.4終孔
當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)應(yīng)及時(shí)通知監(jiān)理工程師，經(jīng)監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)代表檢查符合要求后才可終孔。如地質(zhì)情況發(fā)生變化，需由業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位確認(rèn)，確定是否需要繼續(xù)沖孔。
4.5成孔檢測(cè)及清孔
鉆孔到位后采用長(zhǎng)為4～6倍的樁徑、直徑大于鋼筋籠10cm的檢孔器進(jìn)行孔深、孔徑和垂直度等的檢測(cè)，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格簽認(rèn)后，開(kāi)始進(jìn)行首次清孔。
4.6鋼筋籠制作與安裝
基樁鋼筋籠的加工，在鋼筋加工場(chǎng)集中制作，制作完成后由作業(yè)技術(shù)人員、技術(shù)員、質(zhì)檢工程師進(jìn)行檢查在用平板車進(jìn)行鋼筋籠轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，在平板車上必須設(shè)置固定鋼筋籠用的型鋼支架。鋼筋籠分節(jié)進(jìn)行起吊安裝，每節(jié)長(zhǎng)度9m或12m，起吊采用大噸位吊機(jī)，在鋼筋籠的安放過(guò)程中，骨架的起吊、下放要垂直；每節(jié)接長(zhǎng)要順直，接頭牢固可靠。同時(shí)嚴(yán)防鋼筋骨架下放過(guò)程中與孔壁擦撞，以免破壞孔壁。
4.7導(dǎo)管安裝
鋼筋籠下放完畢，開(kāi)始安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管由運(yùn)輸車運(yùn)抵墩位旁，為提高導(dǎo)管安裝速度，先在地面上接長(zhǎng)，單節(jié)段長(zhǎng)度按20米考慮，然后吊車或履帶吊逐段吊起并在孔內(nèi)下放，直至設(shè)計(jì)位置。導(dǎo)管接頭為卡口式，分段長(zhǎng)度1～3m，最下一節(jié)長(zhǎng)5m。導(dǎo)管使用前要進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。
4.8水下砼澆注
導(dǎo)管下完后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員和質(zhì)檢員采用4kg左右的測(cè)錘對(duì)孔底沉淀厚度進(jìn)行檢測(cè)，如不滿足要求，根據(jù)在導(dǎo)管下放時(shí)測(cè)量結(jié)果決定采用正循環(huán)或反循環(huán)進(jìn)行二次清孔，直至滿足要求后方可進(jìn)行砼灌注?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員在進(jìn)行基樁澆注前在原始記錄表上根據(jù)實(shí)際情況填寫孔深，導(dǎo)管總長(zhǎng)，并標(biāo)明導(dǎo)管節(jié)數(shù)及導(dǎo)管組合，確定合理的導(dǎo)管懸空（在0.2～0.4m左右）。安裝大料斗及支架和料斗，并檢查安裝情況。準(zhǔn)備工作就緒，通知砼拌和站進(jìn)行砼拌和。在拌和時(shí)，試驗(yàn)組人員需派專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，按照規(guī)定的頻率進(jìn)行砼塌落度與和易性的檢查，并隨時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)保持聯(lián)系，保證砼灌注的順利。導(dǎo)管拆除前要準(zhǔn)確測(cè)量砼頂面至基準(zhǔn)面的高度，計(jì)算導(dǎo)管埋深，確定拆管長(zhǎng)度，并通過(guò)導(dǎo)管總長(zhǎng)減去已拆除的導(dǎo)管長(zhǎng)度復(fù)核拆管后埋深是否符合技術(shù)規(guī)范要求。
5、結(jié)語(yǔ)
巖溶地區(qū)的該管段鉆孔灌注樁通過(guò)不斷的總結(jié)改進(jìn)施工方案，成樁效果較好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，同時(shí)也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，可以為以后類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。需要指出的是，巖溶地區(qū)鉆孔樁施工仍是樁基礎(chǔ)的施工難點(diǎn)、重點(diǎn)，還仍繼續(xù)努力鉆研，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)施工工藝。
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