臨沂市金雀山路沂河特大橋鉆孔灌注樁施工中的溶洞處理
2017-09-04
臨沂市金雀山路沂河特大橋工程全長1757.34米，寬11米。上部結(jié)構(gòu)為20米預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁，基礎(chǔ)為鉆孔灌注嵌巖樁。樁徑為1.5米和1.2米。樁端嵌入微風(fēng)化巖石持力層不少于2.0米。最大樁長35米，共有鉆孔樁212個(gè)。開始施工時(shí)由于施工圖紙中地質(zhì)資料不盡詳細(xì)，對(duì)地質(zhì)情況掌握不夠準(zhǔn)確，施工過程中發(fā)生了許多塌孔現(xiàn)象，為工程的施工帶來了困難，也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，我們又加強(qiáng)了對(duì)地質(zhì)的鉆探。通過對(duì)已完成的各個(gè)樁的巖樣分析及鉆進(jìn)過程的實(shí)際情況，以及補(bǔ)充的地質(zhì)勘探資料，場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)情況如下：
該大橋橫跨沂沭大斷裂，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極復(fù)雜，上部地層為河相沖積砂層，下部基巖層以安山巖、灰?guī)r為主，場(chǎng)地內(nèi)斷裂、裂隙發(fā)育，甚至出現(xiàn)安山巖與灰?guī)r互層現(xiàn)象。造成灰?guī)r地層內(nèi)溶洞、溶溝發(fā)育。綜合區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，其不良工程地質(zhì)條件有如下特點(diǎn)，
1地下水豐富，靜止水位高，極容易引起塌孔。
2砂層較厚，一般厚度為5～15米，極易液化。
3巖溶發(fā)育。主要表現(xiàn)為溶洞多，有的地方同一樁基有三層溶洞重疊，鉆孔過程中常因溶洞的出現(xiàn)而引起泥漿的大量流失，導(dǎo)致孔壁大面積塌坍，這是施工中的一大難點(diǎn)。有的地方巖層有裂隙，造成泥漿的遺漏。
二溶洞的處治措施
1險(xiǎn)情的處理
前期施工時(shí)，由于沒有詳細(xì)的地質(zhì)資料，及實(shí)際施工中對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情估計(jì)不足，出現(xiàn)了許多難以預(yù)料的情況。先是24－B#孔出現(xiàn)了塌孔現(xiàn)象，鉆機(jī)也向著塌孔的地方發(fā)生了傾斜，幸虧搶救及時(shí)，才避免了鉆機(jī)滑下去的可能。為此，我們對(duì)已開鉆的孔位加強(qiáng)了準(zhǔn)備，機(jī)械、人員隨時(shí)待命，加強(qiáng)防備，因此，沒有造成機(jī)械損失和人員的傷亡事故。同時(shí)，我們又將這種情況及時(shí)匯報(bào)給業(yè)主，請(qǐng)地質(zhì)鉆探隊(duì)對(duì)未勘探的樁位進(jìn)行了補(bǔ)勘，及時(shí)得到了樁位的地質(zhì)資料，以便做好充分的準(zhǔn)備工作。
2處治措施
由于地質(zhì)情況復(fù)雜，而且有的不可預(yù)料。施工中在采用巖溶地區(qū)常用的處理方法的基礎(chǔ)上，又采取了如鋼護(hù)筒跟進(jìn)，灌注水下混凝土封堵等措施，并根據(jù)實(shí)際情況靈活采取方法處理。
(1)加強(qiáng)護(hù)壁泥漿
針對(duì)該地沙層較厚、孔壁易坍塌的特點(diǎn)，采用在泥漿中添加水泥的辦法，加強(qiáng)孔壁強(qiáng)度，提高孔壁抗坍塌的能力。這種方法在應(yīng)對(duì)泥漿流失速度較慢、量較少的鉆孔時(shí)效果較好。
(2)鋼護(hù)筒控制
為應(yīng)對(duì)溶洞較大、較多，孔內(nèi)泥漿流失較快，我們采用下鋼護(hù)筒來控制。本工程施工工期比較短，質(zhì)量要求又比較高，我們選用長的鋼護(hù)筒。其優(yōu)點(diǎn)是：制做容易，施工方便，擴(kuò)孔后可直接下沉，不易錯(cuò)縫，還可保證樁基的垂直度和順直度，接縫嚴(yán)密，混凝土澆注時(shí)不易漏漿。因?yàn)樯皩拥南旅婢褪秋L(fēng)化巖層，護(hù)筒的長度可根據(jù)砂層的厚度來確定。鋼護(hù)筒的內(nèi)徑根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》來確定。規(guī)范規(guī)定，鋼護(hù)筒下沉的傾斜率≤1％，護(hù)筒中心偏位≤5厘米該工程樁基的樁徑為1.5米，砂層厚一般為10米左右，所以護(hù)筒內(nèi)徑取1.7米。在鋼護(hù)筒的取舍方面，一條重要原則就是從多個(gè)方案中選擇不影響質(zhì)量、最節(jié)約資金、最不影響工期的方案，所以在實(shí)際施工中并不是盲目地將所有樁基都下鋼護(hù)筒。如果溶洞比較小，砂層較薄，就不用下鋼護(hù)筒，只要控制好鉆孔時(shí)泥漿稠度和比重，漏漿時(shí)補(bǔ)漿即可。當(dāng)砂層較厚、溶洞較大時(shí)，鋼護(hù)筒只需穿過砂層，不必穿過溶洞，而用片石和粘土填塞溶洞，這樣可節(jié)約資金和加快進(jìn)度。
(3)(i)對(duì)于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過溶洞。若洞內(nèi)無填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態(tài)時(shí)，直接注漿固結(jié)即可；若充填物已固結(jié)呈硬塑狀態(tài)時(shí)，則可以直接沖孔，但需加強(qiáng)泥漿護(hù)壁。(ii)溶洞內(nèi)無填充物或填充物較少需向洞內(nèi)填充砂子的，選擇一個(gè)合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。根據(jù)成樁直徑、圍護(hù)體積的最小直徑及堆積體成形規(guī)律，計(jì)算填砂量。用壓風(fēng)機(jī)將干砂壓入，為防止洞內(nèi)高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達(dá)到計(jì)算的填充體積，壓力穩(wěn)定時(shí)，即可停止。(iii)若設(shè)計(jì)要求灌入碎石則必須鉆一個(gè)大孔(直徑不小于30cm)放入鋼管并固定，鋼管上置碎石料斗，碎石粒徑不大于2cm，投料時(shí)振動(dòng)鋼管，以防止堵塞，填充量控制與填砂控制方法相同。(iv)對(duì)于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時(shí)可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到護(hù)壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。
(4)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)的控制
在施工過程中，為了保證鉆孔的順利進(jìn)行，而且砂層較厚，容易液化，所以我們要嚴(yán)格控制泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，以利于有效地進(jìn)行護(hù)壁。根據(jù)規(guī)范要求，鉆孔泥漿由水、粘土和添加劑按適當(dāng)配合比配置而成其各項(xiàng)指標(biāo)分別為：相對(duì)密度1.2～1.4，粘度22～30，膠體率≥95％，含砂率≤4％?？刂坪媚酀{的各項(xiàng)指標(biāo)，可以有效護(hù)壁以減少和防止流砂塌孔。還可防止鉆孔中地下水流失，使其保持飽和狀態(tài)，地面不至于持續(xù)下陷，同時(shí)還起懸浮鉆渣的作用。清孔后比重控制在1.2以內(nèi)。
(5)水下混凝土灌注
水下混凝土灌注前的準(zhǔn)備工作相當(dāng)重要。終孔后的清孔和安放鋼筋籠及混凝土導(dǎo)管后的清孔，需要嚴(yán)格控制泥漿的含砂率和泥漿比重、粘滯度等，這是特殊地質(zhì)情況下的特別要求，在各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求后灌注水下混凝土。
三結(jié)束語
在施工中，由于施工組織得力，方案得當(dāng)，樁基施工進(jìn)展速度較快。已完成的樁基經(jīng)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均合格并滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。根據(jù)已完樁基的施工，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：
(1)每根樁必須用地質(zhì)鉆機(jī)鉆探，詳細(xì)記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫圖列表，為制定相應(yīng)施工方案提供詳實(shí)依據(jù)。
(2)對(duì)填充物進(jìn)行土工試驗(yàn)，分析其物理力學(xué)特性，檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。
(3)根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。
(4)對(duì)每種處理方案都要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，施工前在橋位外進(jìn)行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗(yàn)，取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善施工方案，指導(dǎo)施工。
(5)遇到大溶洞時(shí)，必須請(qǐng)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)單位核查，明確處理方案，并報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后實(shí)施。
