冲击论文：岩溶地区大直径超长钻孔桩施工探讨.doc

冲击论文：岩溶地区大直径超长钻孔桩施工探讨摘要本文主要介绍冲击钻在赤石特大桥大直径超长灌注桩成孔施工方法，施工过程中如何解决裂隙、溶沟、及多层溶洞内施工的问题及处理方法。关键词冲击；大直径超长桩；岩溶；气举反循环1工程概况汝郴高速公路赤石特大桥为国内同类型桥梁规模第一，世界第三，位于宜章县赤石镇下欧村渔溪村之间的河流阶地及河漫滩上,主墩区位于河流及冲击区，主跨为165m+3380m+165m四塔斜拉桥。全桥共四个主塔墩，其中5号墩基础采用扩大两级嵌岩基础，8号墩采用挖孔桩基础，6、7号墩基础采用24根2.8m及10根3.1m钻孔桩，桩底位于完整基岩上。6号主墩位于河道旁，基础最长桩孔深达102.5m，据地质勘探报告表明桥址地质情况十分复杂，覆盖层分为：种植土、粘土、卵石、漂石、块石、泥灰岩、灰岩、碳质灰岩、钙质灰岩、钙质页岩、及断层角砾岩，岩溶十分发育，岩溶发育形态以溶蚀、裂隙、溶沟、溶槽为主且多层交错出现，溶洞次之，岩面倾斜角度较大40-80；岩溶填充物松散，或无填充，且在雨季地下水位反复变化，易塌孔、偏孔、串孔等事故，造成成孔困难。2具体施工首先对地质勘探资料进行会审，确定开孔顺序，一般可按以下三个原则进行周密安排：1）由深到浅；2）由多到少；3）由大到小。有利于及时封闭溶洞，隔断通道，留住泥浆，护牢孔壁，及时浮渣，进尺顺利。然后在征地红线范围内筑岛，埋设刚护筒，在钻进穿透覆盖层及卵砾石地层进入岩层后，采用60t振拔锤插打小一号的内护筒至岩面，然后再钻进成孔下放检孔器刮孔孔型检测第一次清孔下放钢筋笼二次清孔沉渣检测灌注水下混凝土；如果在溶洞中发生严重塌孔，则应及时再套进小一号钢护筒，并插打至溶洞底板，这类孔施工不宜久拖，应尽早灌注水下混凝土成桩。在跟进护筒时，由于岩面的实际高程与地质柱状图上所示高程有出入，如果一味地硬打，护筒容易触岩严重变形，因此护筒应谨慎跟进，护筒底口至少高出岩面50cm100cm。在大护筒中套进小一号的护筒后，必须更换小一号的钻头，钻头直径不得大于（d-10）cm，d为护筒内径。避免卡钻。2.1筑岛施工利用挖机清理墩位处表面覆盖层及孤石、漂石，对施工区域进行筑岛。施工区域包括钻孔桩需要的泥浆池、沉淀池等区域，筑岛施工时按公路路基施工标准，即每填筑30cm黄土用挖掘机反复压实。因筑岛施工，洪水时河面受压缩而流速加快，水面升高，所以除了在上游设挡水坝，还需对岛体坡面、坡脚采取防护措施，如浆砌卵石及沙袋等，防止洪水时将岛体冲毁。2.2钢护筒制作钢护筒采用22mm钢板制作或利用已有的短护筒接长，钢护筒分节制作，每节长3.0m3.6m，首节需在底口1.5m范围内用16mm钢板加强，护筒内径比桩径大20cm40cm，即3.0m3.5m。钢护筒连接采用坡口焊。2.3钢护筒埋设首节钢护筒埋设采用栽桩法，在测量放样后，利用机械开挖，人工修整基槽，开挖到设计深度（视首节钢护筒长度定）后，用吊机或钻机吊钢护筒入槽，施工时护筒顶面高出地面或岛面为0.30.5m，并高出水面一般1.0m。基坑挖好后恢复桩中心点，调整钢护筒上下口平面位置，使钢护筒上下口平面中心点与放样桩中心点重合，其累计偏差不得大于5cm。钢护筒定位后，在护筒四周分层回填粘土，分层厚度不大于50cm并每层夯实。2.4钻机的选择与就位在平整场地和钢护筒埋设后，进行钻机就位，钻机利用吊机组装，通过桅杆上转向滑轮吊锥测量桩中心位置，微调钻机，使吊锥与孔中心重合，然后抄实并固定走行滚筒，用水平仪抄平钻机平台，抄实平台各支点，再次调整转向滑轮处吊锥中心使与桩中心坐标重合。2.5泥浆性能指标选用优质粘土或php优质膨润土进行造浆，优质粘土在本桥岩溶地区钻孔施工中的优越性得到了充分体现，优质黄土造浆除了可以有效地防止孔壁坍塌，还具有携渣和冷却、润滑机具作用，在处理裂隙等不良地质时比普通黄土更容易堵塞裂隙。且后期清孔调浆速度快。泥浆性能指标：密度一般为1.201.40、粘度为2230pas、含砂率4、胶体率95、泥皮厚3mm/30min、静切力35pa、酸碱度811。钻孔分三个循环进行，泥浆池在钻孔区域外匀均统一布置，一台钻机配一个泥浆池，每三个泥浆池配备一个循环池，有利于调整泥浆性能，加快钻进及成孔速度。2.6冲击钻成孔施工1）开孔前向孔内注水，并投放黄色优质粘土开孔造浆。开钻前期即钢护筒底及以下3.0m内，可在粘土中添加适量粒径不大于15cm的片石，用0.51.0m的低冲程反复冲砸，使泥膏、片石挤入孔壁形成护壁。2）在卵石土层内正常钻进时，冲程控制在24m，必要时可向孔内投入黄色优质粘土混合块石进行回填冲钻，确保孔壁稳定。覆盖层钻进时底层软弱交替出现进尺较快钻头容易出现偏位，应每班检查钻头偏位情况，及时纠偏；另外覆盖层钻进时进尺较快，出渣量大，泥浆比重较大，应及时掏渣调浆，泥浆比重过大时钻头难以转动，容易形成梅花钻，比重过小时返渣速度缓慢;塌孔回填成孔冲程控制在1m1.5m之间，沙卵石底层冲程控制在23m，且应根据不同底层选择不同的泥浆比重。一般来说：卵石层泥浆密度控制在1.31.5之间，风化岩泥浆密度控制在1.21.4之间，回填层泥浆密度控制在1.31.5之间。3）进入基岩面时，要控制小冲程并要求回填反复冲钻，防止斜面基岩而导致斜孔或钻头摆动导致局部坍孔，必要时可投入片石或浇注砼进行冲击，进入基岩后可采用大冲程钻进。在此过程中仍然要每班检查钻头偏位情况。4）每个孔位均应绘制地质剖面图，挂在钻机上，以便根据钻孔地质资料，结合钻孔进尺情况对不良地质进行预警，组织机械设备及劳动力、备用原材，在将进入岩溶、溶沟（缝）顶2.0m时，需改用1m1.5m的小冲程进行钻进。5）钻孔作业应分班连续进行，如实填写钻孔施工记录，应勤检查钻机、钻头、钢丝绳等，使其处于良好的工作状态。勤测量泥浆指标，发现问题及时反映。3钻进施工中常见问题及处理3.1斜钻赤石特大桥6号墩钻孔桩所遇岩面，斜岩面较多，常有斜钻现象。后果是垂直度检测不合格，刚护筒下放到位，钢筋笼下放困难，解决办法为用东南大学的成孔检测仪确定斜钻高度，回填粘土及少量小片石，回填高度应大于斜钻高度1m2m，反复冲砸，直至钻头偏位合格，钻进正常。3.2吸钻、卡钻、埋钻、掉钻吸钻卡钻主要发生在强风化钙质页岩强风化碳质泥岩，这类地层吸钻前一般进尺较快，返渣不及时，泥浆比重较大，当进入这类底层时应提前回填少量片石。吸钻后严禁强制提起钻头，应及时返浆除渣，降低泥浆比重后再试着提起钻头，当无法提起时，可以钻机前滚筒作为支点，后支点悬空，然后用测绳将炸药送入孔底，进行爆破使钻头松动提起钻头。3.3塌孔6号墩桩基在钻进过程钢护筒已穿透卵石层，所以塌孔经常发生在强风化钙质页岩及强风化碳质泥岩层，进入不良底层前技术人员应对不良底层进行预警，防止塌孔埋钻，做好原材机械设备准备及劳动力的组织。轻微塌孔时应向孔内投放优质黏土，保持孔内水头不损失，并保证泥浆比重不小于1.3，回填少量小粒径片石，片石及黄土比例可按1:1控制；严重塌孔时可考虑内护筒跟进，再回填黄土及小粒径片石。6-13#桩下放钢筋笼前，曾经出现塌孔现象，测试泥浆比重为1.15g/cm3，含沙率小于2%，气举反循环清出大量紫红色钙质页岩，并伴有卵石掉入孔内，经过对地质柱桩图和现场的实际，发现地质情况不准确，因地质情况太过复杂。为控制施工进度，防止后续桩基质量事故发生，经过技术部门研究，采取下放下一级内护筒3.2m下放穿过夹钙质页岩的底层，结果5天内完成钢筋下放及灌注工作，该处理方法果断，取到良好的效果。3.4裂隙漏浆处理裂隙对钻孔桩的主要危害是漏浆，主要处理措施是尽快补充泥浆，严禁随意补充清水，补充清水容易降低泥浆比低，增加堵塞裂隙的难度。然后按1:1比例回填黄土及片石2m3m，且应观察水头位置，当水头不再损失时静置46h，让部分黄土及片石堵塞住裂隙再小冲程钻进，处理裂隙时要有充分的思想准备，有时需反复回填黄土及片石才能见效。3.5溶洞处理每当钻进至溶洞时，无论是否漏浆，都应坚决的回填黄土及片石，且应根据地质资料判断溶洞大小，再根据溶洞大小选择片石粒径。然后用小冲程冲击回填物，使其挤入溶洞及裂隙，此工序应随钻进过程如此反复操作，直至穿透不良地层。对于无填充的溶洞应根据地质预警，在击穿溶洞前应提前回填部分黄土及片石，击穿溶洞后立即停止冲击，提起钻头（防止水头损失过快塌孔埋钻）回填黄土及片石，补充泥浆；然后小冲程钻进直至把周围溶洞全部填满或堵死为止，直有漏浆现象全部消失后才能转入正常钻进。3.6漏浆漏浆发生频繁，目前正在钻进的6-24#桩漏浆次数已达30次，有时每天漏浆45次，部分孔漏浆深度超过30m，漏浆量超过200m3，并且其他桩孔内泥浆面无变化，下游查找是否有泥浆污水出现，也没有发现。现场及时调用水泥、粘土、粘土砖、片石等方法进行处理。对于孔底漏浆的桩基，采取增加桩长方式处理。4结语汝郴高速赤石特大桥6号墩桩基施工经超声波检测均满足设计和规范要求，通过本桥在强岩溶地区的施工，以下几点应予高度重视。4.1钻机选型钻机是整个钻孔过程中最主要的机械设备，选择什么类型的钻机，将会决定配套什么样的施工方法，钻机选好了很多问题就迎刃而解。4.2钢护筒钢护筒在岩溶地区使用较为多，当需要分级钻进内护筒跟进时分级次序不宜超过三级，严格控制成孔孔径，钢护筒下放不到位时后患无穷。4.3开孔顺序正确的开孔顺序能起到事半功倍的效果，减少漏浆及回填