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岩溶地区桥梁桩基施工技术应用探讨

来源:不详 作者:未知 时间:2018-08-09 快速评论

从高速公路19A标桩基施工实例出发,结合岩溶地质发育形态, 分析 了桩基施工中应当注意的 问题 ,确保桥梁施工质量和进度。

摘要:从湘潭至邵阳高速公路19A标秋田中桥桩基施工实例出发,结合岩溶地质发育形态, 分析 了桩基施工中应当注意的 问题 ,确保桥梁施工质量和进度。 

 
关键词:岩溶地质; 桩基; 施工 
 
1前言 
 
我国幅员辽阔,地质情况复杂多变,在西南、中南地区,岩溶现象普遍存在,给桥梁基础施工带来了较大的困难。岩溶根据其发育强度,可分为强烈发育,中等发育,弱发育,微弱发育4种,在岩溶强烈发育区,主要表现为大型暗河,廊道及较大规模的溶洞。对于这种岩溶地质,在地质勘探时容易发现,并会引起勘探人员及设计人员的高度重视,工程中将尽可能避免或采取其它特殊措施处理。其他三种发育强度的岩溶区存在更为普遍,多表现为溶蚀、溶沟、溶槽、中小型串球状洞穴或单个小型洞穴,裂隙较为发育等形态,而对于这种发育程度的岩溶区域,由于岩溶表现形式的多样性及 规律 性不强的特点,在 目前 的勘探手段及有限资金情况下,给勘探设计与施工带来很大的不确定因素。 
 
笔者2002年10月至2003年3月参加了湘潭至邵阳高速公路十九A标秋田中桥的施工,现结合该桥桩基施工出现的问题,分析 总结 岩溶地区桩基施工应注意的几个问题。 
 
2工程简介 
 
2.1工程概况 
 
潭邵十九A标K203+165中桥为3*13m钢筋砼空心板桥,桩基础,桩柱式桥台,基础为φ1.5m桩基。 
 
2.2地质勘探资料 
 
覆盖层10-20m深,由上而下分为:①填土1.0-1.5m厚,②亚粘土,黄褐色,5-10m厚③亚粘土,黄褐色,厚6-8m,下伏为石灰岩,灰白色,桩基嵌岩深度要求1m。 
 
2.3工程进展情况 
 
潭邵十九A于2000年6 月开工建设,计划2003年12月竣工通车,至2002年9月该标段路基工程已完成90%,路面底基层完成60%,基层依次开工,进展正常,但K203+165秋田中桥从2000年8月开工后,由于该桥地质情况异常复杂,除0#台地质情况较为稳定,1#墩、2#墩、3#台桩基均位于旧河道上,覆盖层厚,地下溶沟、溶槽、纵横交错,溶洞多达5-6层,有的相互连通,地下水量大,因此,工程进展缓慢,到2002年9月只完成桩基11根,占工程进度计划的20%,尽管项目部先后采取了多种措施,但均未奏效,处于无法进展下去的困境,已成为制约十九A标乃至整个潭邵高速公路总体进度的关键工程,鉴于这一严竣局面,十九A标项目部决定充实力量,加大投入,抽调笔者和十九A一工区区长阳树龙同志负责该桥的施工。 
 
3施工技术处理措施 
 
3.1前期已采取的措施 
 
3.1.1前期项目部采用人工挖孔, 方法 :3-5人一组,采用人工开挖,手摇卷扬机吊装,该方法成本低,施工机具少,简便灵活,但只适合地下水量小的桩基成孔,在0#台和1#墩、2#墩中共11根完成的桩基既采用该方法完成。 
 
3.1.2当开挖3#-6、3#-5桩基时,挖至16m后,就发生涌水,淤泥上涨,再次开挖,再次上涨,多次反复,始终无法向下进展,由于不断掏空淤泥、流沙,附近100-200m处的农田多处发生垮塌,说明该桥址处地下溶洞可能相互连通,在无法进展下去后,项目部采取了以下一些措施。 
 
①砼护壁 
 
每向下挖0.5-1m,即浇砼护壁,标号C20,厚0.15m,配φ16钢筋,间距20cm,但护壁遭到推挤破坏,未能奏效。 
 
②采用正循环旋转钻机钻进,钢护筒护壁 
 
由于岩层倾斜,钻机就位不正,造成偏孔,无法进行。 
 
③采用帷幕注浆 
 
沿3#-6桩基外围设孔注浆,间距30-50cm,孔径100mm,水泥浆采用425#普通砼硅酸盐水泥,配合比:水:水泥=0.8:1.0 
 
7d后,再采用人工开挖,也没有成功。 
 
在此期间,业主安排有关方面对地质情况重新进行了勘探,共布设钻孔6个,基本摸清了桥位处的地质情况,考虑到前期桩位已定,未对跨径再作调整,但确定桩长依据地质实际情况进行调整。 
 
3.2合理选择钻孔设备 
 
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。人工挖孔,无需钻孔设备,造价低,灵活方便,但局限性大,只适合于无水或地下水量不大,孔深较浅,岩溶发育强度较弱的情况下采用;旋转钻机成孔(又可分为正循环旋转钻机成孔和反循环旋转钻机成孔)适用于黏性土,砂类土,含少量砂砾石的土(砂砾石含量少于20%,粒径小于钻杆直径的2/3),孔径为80-250cm,孔深30-100m;冲击钻成孔适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石,孔径80-200cm,孔深小于50m;冲抓钻适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石,孔径100-200cm,孔深适宜20m以下。 
 
总结前期施工的经验教训,综合分析本桥地质情况,认为,本桥位溶岩情况复杂,流砂强,岩石强度较高,应采用大型冲击钻。 
 
在确定方案后,项目部立即采取果断措施,从衡阳调进两台大型冲击钻,昼夜施工,3#-6,3#-5,顺利下钻成孔,采用冲击钻后,施工顿时变得顺利,进度迅速赶了上来。 
 
3.3 岩溶地区泥浆的制备和使用 
 
泥浆一方面起到护壁,防止钻孔垮塌的作用,另一方面,起到浮渣作用,一般应选用塑性指数Ip>10,黏性土或膨润土,不同的土层泥浆相对密度可按表1数据选用: 
 
对于岩溶地区钻孔,泥浆相对密度应取较大值,本桥施工中采用1.2-1.4,在钻进过程中,由于存在溶沟、溶洞、泥浆极易损失,应及时补充,并采取必要的措施。 
 
3.4 漏浆及溶洞的处理 
 
在溶蚀带的岩溶地质,往往裂隙发育,溶沟、溶槽、溶洞错纵复杂,本桥在3#-5钻进至20m时,突然发生漏浆,在15min内,孔内水位下降了1.8m,由于孔内水位骤降,钻孔周围约2m范围内地面出现了裂缝,有可能造成大的塌孔。在这种情况下,笔者根据以往经验,立即组织民工向孔内投放水泥,这一措施效果显著,30min后,水位下降得以控制,水位完全稳定后再加大泥浆浓度,在控制钻进速度的措施下,继续缓慢钻进。 
 
如果存在较大的溶洞可按如下方法处理: 
 
1)在孔口附近准备足够的小片石和粘土,最好配备一台ZL50型装载机,当遇到溶洞漏浆时,迅速铲起片石和粘土填孔,同时大量补水。 
 
2)当钻至离溶洞顶部附近时,采用小冲程,逐渐将洞顶击穿,比例回填粘土和片石,仍采用小冲程轻砸,让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。待粘土和片石充分挤入溶洞内形成稳定护壁后,并且泥浆漏失现象全部消失后正常钻进。 
 
3)当漏浆严重,回填粘土和片石没有作用时,可采用直接灌注水下混凝土的措施。方法如下:按照灌注水下混凝土的施工方法下导管至已钻孔底0.3m-0.5m,灌注水下混凝土,至溶洞填充完毕,判断标准以灌注混凝土面超过溶洞洞顶1m左右且混凝土不再下降为准,待混凝土强度达到30%-50%左右后,重新钻进。 也可采用钢护筒穿过溶洞或采用帷幕防渗技术,以保证钻进的顺利进行,防止漏浆、塌孔。 
 
2.5 终孔的判别 
 
本桥设计时依据的地质勘测资料粗陋,不完善,设计桩长15m-21m,且均为柱桩,由于地质情况发生了变化,桩长相应作了调整,3#-6桩长29m,柱桩;3#-5桩长23.9m,柱桩;3#-1改为摩擦桩,桩长30.6m。 
 
如果为柱桩,应尽量探明桩底以下有无溶洞,使桩承载于整体岩层并嵌入岩内0.5m-1.0m,摩擦桩则应达到设计桩长,实际施工中可从以下几方面综合判断: 
 
1)以设计钻孔柱状图提示岩面高程作为 参考 。 
 
2)查阅钻机施工记录,可将基岩进尺速度,0.1m-0.2m/h 为进入全岩面的控制速度。 
 
3)采用钎锤触探, 锤头触岩时,会出现轻微反弹。 
 
4)捞取钻渣,岩屑含量50%-70%,且含泥、含砂量小于4%时,认为入岩。 
 
2.6 水下混凝土灌注过程中流失的处理 
 
岩溶地区水下混凝土的灌注量一般超过设计数量较多,其中本桥3#-6超过28%,3#-5超过37%,3#-1超过23%。 
 
对此,一般应采取如下措施: 
 
1)加大首盘混凝土数量,通常首盘混凝土数量应能满足导管首次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要, 计算 公式为: 
 
 V≥πD2(H1+H2)/4+ πd2 h1/4 
 
式中:V-灌注首批混凝土所需数量(M3); 
 
D-桩孔直径; 
 
H1-桩孔底至导管底端间距,一般为0.4m; 
 
H2-导管初次埋置深度(m); 
 
d-导管内径; 
 
h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2时,导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m); 
 
一般在公式计算的基础上增加20%-30%。 
 
2)灌注过程中加大导管埋深,我们将导管埋深由通常的2m-4m提高至3m-6m,灌注时应勤于测量混凝土面的高程,对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断。 
 
3)对漏浆严重或多次漏浆的个别孔,应做到心中有数,在灌注时就加大混凝土灌注高度,一般考虑要超过设计高程1.5m-2.0m,避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成短桩。 
 
4加强检测,确保质量 
 
 桩基检测主要有钻芯取样法,超声波法,机械阻抗法,水电效应法等无破损法。无破损法检测桩基砼的质量,效率高、操作简便、成本低,桩基质量检测中,比较普遍使用,但不能检测桩基底基岩的状况。在岩溶区施工的桩,宜加大钻芯检测的频率,对于未在地质钻孔位置的桩,特别是在钻进过程中出现了如漏浆等异常情况的桩,宜作钻芯检测,且宜钻至桩底4-5m以下,以探明桩底岩基情况。 
 
4结论 
 
潭邵秋田中桥后期,由于加强了地质勘探,施工 方法 得当,处理措施及时,只用了短短两个月时间就完成了全部桩基施工,扭转了进度落后的不利局面,收到了较好效果。因此,在岩溶地区建桥,应根据岩溶发育和分布的 规律 ,认真勘测、综合 分析 、全面比较、避重就轻、精心组织设计与施工,并加强检测,确保桥梁安全。 

参考文献 : 
[1] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民 交通 出版社,2001.  
[2] 罗骐先,桩基工程检测手册[M].北京:人民交通出版社,2003. 
[3] 刘雪峰.岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J].山西建筑,2006. 

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