客运专线桥梁岩溶发育地区钻孔桩施工技术

客运专线桥梁岩溶发育地区钻孔桩施工技术1、工程概述及地质描述本文以新建xx客运专线xx至xx段IV标七单元施工的桥梁为技术研究对象，来总结岩溶发育地区钻孔桩施工技术，本管段共有桥梁63座，全部位于郴州地区，其中50余座桥梁桥址位于岩溶发育区，涉及墩台600多个，钻孔桩基础5000多根。孔桩直径有1.00m，1.25m，1.50m，1.80m，2.00m五种，桩长自8m～76m不等。尤其是陈家湾特大桥、陈家湾大桥、仙岭特大桥、颜家特大桥、章水河特大桥、肖家特大桥最具有代表性，这些桥梁处于大面积岩溶发育区域，岩溶可见率达75%以上，溶洞范围广、深度发育不一，普通单个溶洞一般深度为1～8m，最深溶洞达29.3m，基岩面相差悬殊，溶洞或为空溶洞，或为充填溶洞，填充物多为流塑状黏土;部分溶洞有地下水流。大部分桩基为糖葫芦串式溶洞，部分桩基处于半岩溶半填充物状态，有的桩基岩层斜面较大且有探头石。溶洞发育具有不规则无规律特性，即使有钻探资料的，也不能完全确定钻探资料与实际地质状况相符。2、岩溶区钻孔灌注桩施工技术在发育的岩溶地层中进行钻孔桩施工，由于地质结构复杂，不可预见因素多，施工过程中漏浆塌孔、斜孔、掉钻、卡钻、埋钻现象常有发生，造成成孔困难；即使在水下砼灌注过程中，由于溶洞很发育也可能会导致砼流失严重，造成成桩困难。常常成为控制工期、威胁施工安全、影响工程质量的技术难题。本文目的在于总结岩溶地层钻孔桩如何解决施工过程中遇到的技术难题，为以后岩溶地区桩基施工提供参考。岩溶地区一般采用冲击钻成孔。应根据岩溶发育程度、溶洞顶板厚度及溶洞填充物情况分别采用不同的工程措施，如选择粘土加片石回填冲击、预注浆液、护筒跟进等以便顺利成桩。2．1、回填冲击处理2.1.1适用范围回填处理方法主要适用于以下两种情况：第一类:高度小于1m发育面积小的溶洞。第二类:地质软硬不均，岩石存在斜面或有探头石的溶洞。2.1.2施工准备根据溶洞大小备足水、粘土、片石等必备材料，确保在孔内泥浆突然流失时，及时补充孔内水头，不致发生塌孔。2.1.3施工过程在开钻前准备20m3左右的粘土块及部分小于25cm的片石。在施工中，钻孔进入岩溶地层时，投入大量潮湿的粘土块和片石并立即补水，利用钻头冲击粘土块和片石挤入溶洞及其裂缝中，堵住溶洞和岩溶裂隙，形成一个封闭的环形壁，完成钻孔桩施工成桩，处理方法为：（1）钻至离溶洞顶部1米左右时，准备足够的小片石（粒径为10～20cm）和粘土，粘土要做成泥球（15～20cm大小），对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。（2）钻至离溶洞顶部1米左右时，在1～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。尿（形3呜）迷受对于空溶洞或扛半充填的溶洞督，在击穿洞顶盏之前，应有专敬人密切注意护造筒内泥浆面的逗变化，一旦泥勤浆面下降，应虎迅速补水，然欣后根据溶洞的杨大小按据1牲：齿1江的比例回填粘婶土和片石，进陶行冲砸堵漏，部只有当泥浆漏企失现象全部消设失后才转入正辛常钻进。如此编反复使钻孔顺秒利穿越溶洞。名（派4拳）恶皆对于溶洞内填馆充物为软弱粘前性土或淤泥的骂溶洞，进入溶僵洞后也应向孔膏内投入粘土、痒片石混合物（国比例渐1芒：收1球），冲砸固壁秧。燥（叶5以）卖篇钻头穿越溶洞熊时要密切注意谜大绳的情况，殃以便判断是否例歪钻。若歪钻递应按狼1托：竿1潮的比例回填粘椅土和片石至兽溶洞顶板爪0.5侍米糟以上，重新冲窝砸。拘按此方法顺利怎施工比较疯典型的悄如：遵肖家特大贼桥殊19体#片墩家9牵#污孔，章水河特尼大贵桥浙7廉#傻墩话9钻#场孔套、绩9关#宅墩叹2扬#堵孔甘、每9厦#孤墩粉5税#笋孔嫁、泄19虏#党墩督6涌#瓜孔樱、袄22珠#亲墩地6揭#桃孔脚、俩22绕#由墩欲7臭#留孔克、慈51睡#秃墩愤1住#控、远4样#把及蹈7纸#罩孔予都顺利成桩。的经西南勘察设昏计院对桩基进拼行超声波检测鬼，判定桩基均苗为梁Ⅰ块类桩。殿回填方法非常悟适合距地面较来近的小溶洞或搂有填充物的中悔小溶洞的处理旦，此方法施工稀简单、快速，子效果好。固2.1惑.4舍苗施工中遇到的手问题及处理方阅法据在溶洞中钻进窄，由于孔桩进氧入溶洞范围内贴，溶洞不是整道齐的，顶板和妄底板犬牙交错坚，高低不平，厅钻进溶洞顶板痰及底板都存在滥一个斜面开孔汗问题。因此必狠须采取相应措新施。根据地质盗柱状图掌握钻以进标高或冲击播声判断，钻进奖接近顶板怒0.3途～溪0利.5m疗存时应控制冲程因在轻1.0m捉警以内，空洞内浮钻进须分层面边填粘土坯和片骑石块（边长逆10青～换15cm珍），经反复冲梦砸以形成泥壁恳，堵塞原洞内参填充物的活动伏通道，防止孔平壁坍塌和泥浆畏流失。钻头在灌洞内冲击高低淡不平的岩面时搭，或一面有岩衣，一面悬空时般，容易造成卡叙钻或斜孔事故艰。纠偏方法仍敢然是抛填片石柿和粘土坯，用圈低冲程打密，茧反复循环多次风，保证冲孔质潮量。虑如遇到以上问菌题，经过多次阀回填仍无明显海效果时，可采棵取以下两种方到法进行处理：钞1凶）如果遇到探贵头石，可在探毛头石一侧打眼蓝放炮，将探头绵石炸掉，然后销继续冲孔。示2窃）灌注低标号镇砼至不均匀岩造面以上咬1.0m旁左右，疫待瑞3冬天后砼再继续怎冲孔。零2.脂2权、岩溶注浆筐怜岩溶注浆的目失的及范围耳岩溶注浆处理谢是采用钻孔注纸浆的方式，把苗水泥浆液（可师含粗砂、碎石浑）压入一定范沾围内的溶洞、搏岩溶通道、裂唱隙中，显对岩溶地层进内行加固和堵漏嘴，利将其填充密实到，待其凝结硬馋化切后餐,矛桩位处地层满嫌足钻孔桩施工套条件，使眨桥梁桩基础顺恨利成孔的一种激基础处理方法添。哲钻孔注浆一般滴用于空溶洞尺和圣糖葫芦串式溶橡洞忽，勉如章水河特大腊桥意4养5您＃墩桩基（见锈图猪2匀），性对大的溶洞，夹一般采用注浆组与护筒跟进联品合措施进行溶狂洞处理，对裂除隙发育但溶洞研不大、溶洞位惹置较深，这类详溶洞在成孔过破程中可能盆能顺利成孔瞧，但成桩过程味中可能会出现百混凝土傍挤入裂隙和溶钟洞导致蜂流失的情况，壁一般也需桃要提前意注浆处理。革2.废2务.2概录施工准备醉研究设计图纸怨的钻探地质资床料，判断是否援需采取注浆措宗施，确定注浆裳孔网布置，注天浆孔深度。根酬据实际钻孔地窝质资料确定注土浆方法和注浆夹参数。桶2.鹰2木.2猾.1胡材料件准备呢（幼1汁）注浆用水采朽用附近经检测尿合格的地下水淹或地表水。色（索2德）注浆用的水牲泥采用普通硅良酸盐水泥，水筝泥强度等级轮为始P.O32.桃5峡级，水泥出厂巨日期不超年过姜3愿个月。水泥的掠各项指标符合尝国家标准，并动附有水泥出厂嘱报告。除（渔3矮）水玻璃符合竞国家质量要求丰，波美度欧为肝38喝°吉～彩43详°加，模钳数五2.辽4鸭～横3.保0烛。扬对选购的水玻足璃进行稀释直贷至符合要求的豆浓度备用。震（梨4辜）当采用中粗驰砂或稀的水泥盛砂浆对溶蚀腔坛体进行充填，趴采用粉煤灰水五泥浆液注浆时挽，其砂、粉煤皆灰材料的要求咱为：姓a汉砂：其粒径小锅于帅2.5mm垫的中粗砂，含千泥量及有机物昂含量小泼于倍3药％。齿b泽粉煤灰：采深用沸C5旬0择砼以下的粉煤由灰级别，经磨青细其细度不粗掏于同时使用的嘉水泥。洲2.在2背.2例.炒2理机具设备写（族1姜）根据地质情苏况选择合适的闹工程地质钻机腿，以施工注浆拢孔，每根桩补叹充事1疤—偏4滩个地质钻探孔协，并补充详勘三地质资料。栏（沉2手）选择注浆机因及相应注浆设凳备。注浆机的佣注浆压力一般椒在埋0.2票～尘0.7MPa菌休之间。文表条1帖主要机械设备乖配置表困序号缩名称却单位盼数量垫用途撤1福钻机贪台静1载成孔紧2籍拌浆机论台膜1熊制备浆液鼠3个搅拌式贮浆桶妙只访2作过滤杂质，储糟备浆液能4塑液压注浆泵非台饭2尺压注浆液戴5驶流量计、压力酬表以台醒2斤显示流量压力欲和总注浆量容2.彻2即.2沃.网3割作业条件乐（坟1惯）施工场地预伴先进行平整，灯确保现场三通土一平和临时排雄水畅通，婚并沿钻孔位置厦开挖沟槽和集抚水坑。跪（乏2捐）在注浆施工赏前，对钻机、弟注浆泵、搅拌企机等机械进行刊检查、调试，巷使其保持良好炊的状态。震2.仁2膝.3股.阵注浆施工瞎（盟1虑）注浆孔的布缎设婚注浆孔根据设贺计地质剖面图璃一般布置在钻乘孔桩桩侧四周历一定范围内，堤对设计地质资琴料显示的孔钻忍全部穿过溶洞丸的，布置四个血注浆孔，即孔新桩周边四个眼舅对称布置，对侵钻探资料显示羽的部分溶洞深缴入孔桩内的，旅根据周边孔桩混地质资料，判哥断溶洞发育方浪向，在溶洞发联育侧加密钻孔尚。纳注浆孔的深度纺一般泄空溶洞以穿过嫩溶洞顶板即锅可婆;足若有淤泥填充迎物去,刷易连钻至溶洞底荷0.5m凶以上为限。牌（挠2指）确定注浆控废制标准拔孔桩溶洞注浆基为充填性注浆励，一般将注浆锹压力控制狂在她0.3Mp申a灯以内。为控制圈注浆范围，对丢有地下流水、掘溶洞串通、溶宋洞规模大的采史用双液注浆工污艺，以确保注详浆效果与控制啦注浆范围。（3）钻孔殿采找用拨φ担10璃0匙地质钻孔，根塌据设计地质资钩料确定钻孔深撕度，设计资料梯显示的为单层标溶洞的，钻穿商溶洞顶板即可刮，为多层溶洞预的需钻穿底层伪溶洞顶板。根定据注浆钻孔所导揭示的地质情劲况再次确认注异浆方案。（4）注浆毙①脆注浆管路系统荐的试运转：乌用匹1.消5扎～听2们倍于注浆终压召对系统进行吸蹲水试验检查，悠并接好水、电眯；检查管路系矮统能否耐压，昨有无漏水；检从查管路连接是寻否正确；检查愁设备机况是否铲正常；使设备叫进行试运转，痰试运转时间敢为能20mi季n缸。慧②矮注浆顺序：有杂地下流水的先哈注双液浆，然墓后根据溶洞大袍小采取以下顺淹序施工。若大溶洞：溶洞陆内灌注中粗孩砂亲→聪插入注浆奸管直→崭注浆。赏一般溶洞：直茶接注浆。幕孔桩岩溶注浆搜要采用多次间坚隙注浆，压力筛不能过大，以糕免对菌环境造成污染争。型2跳.2.给4陆世奥注浆的环保水辱保措施疮（供1杂）水泥和粉煤洒灰等细颗粒散伙体材料，应遮开盖存放，运输券时防止遗撒、携飞扬。该减少对生产人岁员和当地居民任造成危害，必分要时进行洒水裳。筒（尚2痰）注浆施工前霸做好数施工场地内的追排水系统并确森保畅通。工地烦废水排放前先婶经沉淀池沉淀路，并采取必要励的净化措施处她理后方可排放梅。特别播应避免浆液对恨地下水源及周烈围环境的污染凶。监（摧3朱）废弃的砂料狐及水泥袋等包冒装物及时清理太，不得随处抛维撒。施工机具查应采取降低噪岁声措施，减少站扰民。输（站4革）施工过程中逆及时清理现场先垃圾，做到文忽明施工。缺2.执2疗.5嚼岩溶注浆处理筑溶洞的效果评别价恋岩溶注浆处理至溶洞对防止钻奸孔过程中孔内杠失水造成的的船塌孔具有较好隙的效果，与护啊筒跟进工艺配棉合使用，对成晴孔所需时间能吸有一定降低，刑但对大的串通叉性溶洞，注浆随范围、注浆量暮很难有效控制夫，超出量较大腹。部分溶洞注叔浆处理效果也冤难以达到预期脉，成桩扩孔系摇数虽有降低但姜与其它地质条烘件相比依然较往大，平均放扩孔系数份达络2疾。仍然无法解鸣决偏孔问题。贱通过锯已经施工完的淋桥梁桩基肢看剑,么岩溶注浆在岩灭溶地区桩基础碎施工中效果较她好御,暂施工工序安排互合菌理平,塑可大大加快孔汤桩施工速度旅。俱2.绒3庆、护筒跟进嗓掌段钢护筒的作用影及使用范围锦钢护筒有定位义、保护孔口、励维持超压力的妇重要作用，其裹位置应埋设准慨确和稳定。钢紫护筒跟进是采随用震动锤将钢猴护筒下沉穿过取覆盖层而落到协岩面。慧钢护筒跟进一女般分为单护筒享跟进和双护筒因跟进，根据设球计提供的地质施钻探资料，凉对溶洞深度在火1励5膝米禁以上且溶洞发盲育较大的空溶没洞一般采用双灰护筒成孔工艺爪，对溶洞离地先面较近，一般盈1令5村米墓以内的较大空宽溶洞，采用轿单护筒秩延长护筒工艺调。歉护筒跟进视情帖况采用单一护区筒跟进工艺或瓦护筒跟进与钻形孔注浆一起使岸用的工艺。适期跳施工过程腿岔.灭1很单护筒下沉植钢护筒根据桩拐径大小、地层蔬条件分别采关用谜6远～储10m夸m赛厚钢板卷制焊济接成圆形，直妻径较桩径大检50mm逼，护筒长依据意地质、水文情遇况选定，由单岩节或多节短护企筒焊接而成。抢钢护筒的埋设那过程为：第一正节由人工埋设如，使筒顶高出浙地面译30cm浙，焊接第二节毙后，在护筒顶条放置打廊板柜(符50mm结厚钢板制遣作晕)痛，利用钻机提塑起钻头，将钢限护筒冲击入土化，然后冲孔，颤孔深达到护筒滑底后，再焊接离第三节护筒，慢如此循环，直献至达到需要深胀度。深度根据辆土层和溶洞发疮育情况确定。巴维.戏2列双护筒下沉皱施工先大钻头扇钻进，大护筒肃跟进，淘穿越溶洞后采最用砂砾土进行池回填，之后再丹采用与设计孔坑径旱一致的钻头钻娘进，采用喉相配套的较小煮护筒重新成孔伟的二次成孔工巴艺，确保成孔表质量。面钢护筒的直径专及加工数量应蕉根据设计桩径腰和地质钻探资武料来确定；钢它护筒分节长度王根据吊装能力霜和条件确定，巩如果是深水施资工，一般为阿6鼓米延、驻8碍米幻、雹1磨0虚米泼；如果是旱地疯施工，一般姜为迹2晋-候4枣米告。同时钢护筒厌在加工时焊接司缝必须符合设洞计要求，不得围漏水。救为保证钢护筒做下沉位置准确胆，可安装导向世架进行定位；不当钢护筒在施听工过程中出现灭倾斜，应立即抹停止作业，查疫明原因并进行茎纠偏。驴鲜护筒埋设好后扩，护筒中心与妄设计桩位中心县偏差不得超过觉50mm位，斜度不得大闲于足1疲%蚁。肉采用护筒跟进用工艺然很大程度上可略降低塌孔风险可，提高成孔效素率，但隐仍免不了发生堂孔壁坍塌的情遣况，由于施工士中很难作到随馋钻进护筒随跟乒进，一般均差挺1箩米喇左右，也常发内生孔内泥浆突倡然流失造成塌誉孔情况。如仙贫岭特大解桥州28以#科墩逢4猛#太孔，钻孔至吗141m出高程，护筒跟扬进至注142.4m圆高程，发生孔取内泥浆突然流筐失，造成塌孔低。窗3竖.辫成孔过程略难点左技术探讨固3.1墨.粱泥浆造壁问题纱在一般地层进碰行钻孔桩施工哪，泥浆护壁的六效果好坏是成针孔的关键。但搭在岩溶地区除箱在施工中加强商泥浆护壁外，吓还存在一个通凑过溶洞的造壁泥问题。这是因朋为溶洞内填充峰物种类多且性菌质复杂，多为勤塑性或流塑性辨。因此，在配讲制优质泥浆护密壁的基础上，匪对不同溶洞内愧土的不同性质而，按一定的比葱例分别加入水驼泥剂（提高泥浆对米孔壁的渗透能加力）碧、木屑、草袋刻(锋在孔中起堵漏天和孔壁固结作踩用桐)尚、片石屈或碎洞石啊(律在溶洞孔壁中润起骨架加固作街用胀)存等混合材料。禾这些加入的材统料经钻头的冲卧击捣动作用，乔将挤入溶洞周佳边和岩溶裂缝犯中，这就既可污以达到溶洞孔吐壁封闭环的形隙成，又能增强糊泥浆护壁的效萌果。慧3.2康.联岩溶区斜面圆偏蚁孔问题婶江偏孔是岩溶区藏孔桩施工中常况见的问题，施淡工中主要采取长了以下措施：猴在孔内回填片涉石和粘土块好1.5m俯左右，同时调性整钻机冲程于民0.6m寨左右，然后继足续冲孔，混合叉填料经反复冲辉砸在孔内形成杏高出顶板处有涨一个较坚硬的竖混合柱体，具匪有足够传递冲蔽击能，达到破西碎斜面的目的蓄。同时形成坚劣实、圆顺的过封渡孔口，为以本下的钻孔作业蜂起到良好的导把向作用。当斜旬面倾斜严重或毅桩位置于溶洞街边缘时，在钻裕进中钻头偏向婆软土一侧，用叛该法无法解决面偏孔或弯孔的打问题时，采用御填充水下砼方识法暴3棚d叠后重钻。或以上措施是钻疏孔桩偏孔的常订用措施，虽有地一定效果，但页处理时间太长鸡，如陈家湾大劈桥、肖家特大正桥、颜家特大勉桥唤、章水河特大疲桥宽都鸦有多根孔桩动发生因处理偏靠孔时间超配过忙40撑d扇的情况。椒严重影响工期呢进度。凶3.3犬.刊穿越大溶洞顶译板时卡钻，掉武钻问题债在施钻过程中牛由于施工不当浑，在穿越顶板寒厚度时经常发览生卡钻头，或局由于严重失浆纸，孔内失去压解力平衡，引起腿塌孔埋钻头等急现象。荣章水河特大漂桥派5排6昼号议墩电8暖号孔桩施工时咸发生因塌孔埋气桩事炭故，后采取下版钢护筒人工清侍理至埋钻位置此，取出钻头，酿重新钻孔，历蚊时罚近分3罚个月。锅为了避免或者吓减少这种事故段的发生，利用库缓冲原理来攻黑克这个难关。燕既是当钻进接产近穿越顶板进独入溶洞前，在守顶板已成孔段较内回填混合材嚼料才1m挥左右。同时变瞎为小冲程，先穿放小钻头冲击弱，然后再用标收准钻头扩孔成揉桩。这个办法没效果明显，能亮起到缓冲作用闹，大大减少了音因一锤击穿顶越板，造成卡钻防和因失浆过急始造成埋钻的现席象发生。有利样于施钻的顺利扮进行。倦3.4睁.岁岩溶区桩底嵌渣岩深度蛛本桥为客运专糟线桥窄梁毯,绞按设计要求桩拨端最小嵌岩深泪度页为毫1情-款3轰米膊,纳因枣此蝇,悟设计院对终孔岸后桩端全岩面罪的正确判断成旦为本工程成孔设质量的关键。垂影响全岩面判别定的因素较蛋多愈,消而现有的桩基随技术规范、规茅程等均未列出圆统一的判定标归准压,关受地质条件复章杂的影烈响榴,皱全岩面的判断仇往往意见不枣一肝,沈成为质量控制狸的一大难题。卷本桥实际施工让中衔,浑根据岩溶地区膛地质条件的特艘殊性、复杂性框及工程特朵点洪,冷主要旬从赔5省个方面来进行榜全岩面的综合笼判断。粒竖（落1东）纹以桩孔实际入然岩高程为主要愉依管据妈,片超前钻孔柱状俱图揭示的岩面鹿高程只作为参抵考。瞧（免2倚）峡查阅钻孔施工律记躁录柄,拖可将基岩进尺作速奋度龄0.捞1身～印0.叶2仗ｍ参/魄ｈ作为进入全省岩面的控制速轰度念,询由此钻孔记录胁入岩读后钱,宏必须按照小于动或等掏于碧2泳小时记录一孩次远;访（票3突）扫可观察井口钢浮丝绳的摆动情酿况搞,管锤头触岩面时镰会出现轻微晃况动；可（撇4话）塑使用细目筛网正捞取岩堤渣烟,索岩屑含惩量左50忌%饮～夜70付%烈，且含泥、含室砂量小哨于诸4允%灌时技,凭认为入岩完整顽。如出现特殊姨情况或判断标踩志不明帮显狠,丙意见分歧较大扁时果,讨则采用钻探揭经露的办法来证母实乏,托即在桩孔中心确四周均匀布巩设芳4逗个岁～寿5丧个勘探旬孔巡,授用地质钻机进壤行钻抖探庙,截用触探到的各柄点岩面高程进搬行比涌较如,垄判断出全岩面悦。唐（过5仁）厨在孔桩出现偏筹孔的情况下不寒能终孔，这种境情况下可能为俘倾斜岩面，出陡现一侧嵌岩深搭度满足，另一严侧嵌岩深度不秤满足的情况。5几点体会付5形.1芝提前做好施工遗预案房岩溶地层的岩暴面及各层溶洞膛的顶盖和底板亭高低不平，相恋差悬殊，溶洞朋有被充填的，稻也有空的，施毛工常常会发生笛泥浆急剧损失愤、坍孔、卡钻肝、埋钻、偏孔尘等现象。如在理施钻过程中措赴施不力成桩十柿分困难，为确王保钻孔时顺利织通过溶洞，必危须根据桩位的束地质柱状图，氧经过分析，掌约握桩基通过溶谎洞的层次、溶胳洞顶板厚度、立溶洞的大小范加围及填充物性初质，预先编制插溶洞处理方案晃（预注浆、钢陆护筒跟进或预烫备泥球土及片匠石土等），且办向每一位操作和工人及现场管渠理人员清楚交居底。嘱确保一旦孔内洋失水能及时补日充孔内水头，厌不致造成大范裤围的塌孔是必消要的工作，瓦并随着施工的迅进展，对地质档情况进一步了爹解，随时