岩溶地区钻孔灌注桩成孔技术

岩溶地区钻孔灌注桩成孔技术

中国南方广泛分布着岩溶地面。在这些地区，表层以下的空洞、溶蚀和孔密集，地层变化相对复杂。由于岩溶分布区常位于丘陵地带,地形起伏较大,在这些地区进行公路建设常常会遇到一些意想不到的问题或困难也常需要架设桥梁跨越沟谷。当桥梁采用钻孔灌注桩基础时,要在岩溶地层中成孔。根据岩溶地区地质特点,结合桥梁钻孔桩的施工要求,本文就岩溶地区钻孔灌注桩成孔的施工技术及常见事故的处理方法作一简单论述。1冲锤机及冲锤的使用注意事项岩溶地区地下既有粘土又有岩石,并且穿过溶洞、裂隙。部分桩孔半边粘土,半边为岩石,对这种半软、半硬的地层,采用旋转钻机易断钻杆,无法施工。因而选用冲击钻成孔。冲击钻孔是采用提升自由落下冲击锤反复冲击,将钻孔中的土石劈裂、破碎或挤入孔壁中,用泥浆悬浮钻渣、使冲锤能经常冲到新的土(岩)层,然后再用掏渣或泥浆排放出渣而成孔。钻机就位前应对钻机的各项准备工作进行检查。包括场地布置与钻机座落处的平整与加固,主要机具检查与安装,配套设备的就位及水电供应的接通等。将钻机就位,对准桩位中心。首先用锤底中心对位,固定钻机。特别注意钻机稳固、水平、泥浆的排放不要影响钻机稳定。同时用粗略栓交叉桩,以便击沉护筒后校正孔位。护筒埋入土层深1.0～1.5m,对砂土地表应将护筒周围挖除,夯填粘土,护筒平面位置偏差≤5cm,倾斜率≤1%。采用小冲程浓泥浆开孔,使初成孔坚实、竖直、圆顺,能起导向作用,并防止孔口塌方,钻进深度超过冲锤全冲程后,方可正常冲孔。开孔及冲孔整个过程应始终保持孔内水位,掏渣后应及时补水。冲孔时必须及时填写冲孔记录,在地质变化处提取土样,根据不同地质选用不同冲程。工作交接班时应注意,若发现地质变化与设计相差太大,应及时向监理工程师汇报,共同研究是否需要改变设计。升降冲锤时须平稳,冲锤提出孔口时防止碰撞护筒、孔壁和护筒底部。因故停机时,提出冲锤,孔口加盖。为防止邻近孔壁被振动塌孔或影响邻孔已灌桩砼的凝固,对于距离<5m的孔位施工,应待砼灌注完毕达一定强度后方可开孔,一般邻孔灌注砼与本桩位开孔时间相隔≤24h。在砂层或砂卵石等松散层冲孔时,可按1∶1投入粘土和小块片石(粒径≥20cm)用冲锤小冲程反复冲击,使泥土、片石挤入孔壁,必要时反复几次。冲孔遇到漂卵石,宜采用大、中冲程,最大应≤5m,以免影响孔壁稳定或卡锤。冲击表面不平整岩石,应先投入片石,将表面垫平后再进尺,以免偏心受力,使冲锤横倒在孔底或顶挂钩断裂冲锤掉入孔内,严重时发生卡锤。当冲锤提升到一定高度后,松绳让冲锤落下时,钢丝绳要放松一定长度,使冲锤落地后,稍有富余。若钢丝绳松得太短,落下的冲锤被阻,冲击力被钢丝绳承受造成打空锤,钢丝绳太长容易打折断开。2钢筋清孔试验清孔的目的是抽换孔内泥浆,清除钻渣和沉淀层。尽量减少孔底沉渣厚度,防止桩底存留过厚沉淀土、石渣而降低桩的承载力。其次清孔还为灌注水下砼创造条件,使测量准确,灌注顺利。清孔方法一般采用掏渣法、换浆法、喷射法相配合清孔。换浆清孔采用泥浆泵从返浆池提出泥浆,利用胶皮管配合锤头放到孔底。喷射法采用泥浆泵配合导管放至孔底喷射泥浆清孔。根据桩的深度、地质情况、钢筋笼下放时间等采用换浆法或换浆法与另外两种的一种或全部配合使用。对较深桩,从冲孔到灌注砼时间间隔较长的桩沉淀较厚,应采用三种方法配合清孔;首先,用掏渣法粗略清孔,然后,用换浆法清孔,钢筋笼下放完毕再用喷射法清孔。较浅桩,钢筋笼下放时间短,仅用换浆法清孔就可以了。检验清孔效果的简易方法是采用测绳下拴钢筋头放到孔底试探。如拉测绳比较重,表明清孔不太彻底,直到拉测绳下部与上部感觉一样为止,并且能清楚地感觉到钢筋头碰桩底岩石。3地质柱冲孔控制施工前对司钻工人进行专业培训,使他们掌握判断冲孔情况和技巧,以便司钻人员根据不同的地质情况,随时调整操作方法和冲进速度。开孔前,技术员作好地质资料交底,画简明的地质柱状图,所标深度以测量的护筒顶部为基准。根据钢丝绳的摆动辨别地层。当冲孔至岩石斜面、覆盖层中的探头石、溶沟时,钢丝绳会出现明显摆动。冲进时注意溶洞,防止卡锤。当锤头起落不顺畅时,可能是冲孔不圆顺、垂直度不好或孔壁有孤石,这时要及时采取措施。冲锤穿越溶洞时,减少冲程,采用“重锤轻打”方法钻进。在落锤头时要求钢丝绳不松,避免卡锤、掉锤头。泥浆比重1.4～1.5时,正常冲孔时冲程4～5m,重锤轻打时冲程为1～2m。对不同溶洞采用如下方法处理:3.1粘土冲进冲孔至溶洞顶以上0.5m时,改用“重锤轻打”方法冲进。如溶洞内为硬塑状粘土,也用“重锤轻打”方法冲进。如填充物为砂性土、流塑状粘土或无填充物,可回填粘土加片石(块径15～20cm)混合料(2∶1),用锤头夯实后,再以“重锤轻打”方法冲进,直至穿越溶洞,达到设计要求。3.2回填植石和填充料溶洞内充填物为硬塑、软塑状粘土,破孔以后加大泥浆比重到1.6～1.7,继续冲进。若充填物为软塑—流塑状粘土、砂性土,破孔后先回填粘土加片石(15～20cm)混合料(1∶1)。首先回填粘土高度1m左右待粘土沉淀后回填片石,以后按比例回填,填后冲进。若洞内无填充物,就应采用护筒跟进(洞顶地层较薄)或套筒跟进方法。开孔时加大锤头直径冲进,冲破溶洞后,打入比设计直径大5～25cm的套筒至溶洞底。套筒与护筒用砂或素砼堵塞,然后改用标准直径锤头继续冲进。3.3下一种溶剂冲孔地质资料显示出溶洞群后,详细分析情况,可根据溶洞大小,分别选择前两种方法冲孔。特别注意的是若上部溶洞内填充物为软塑—流塑状粘土、砂性土或无填充物,当溶洞较小时回填片石、粘土同时投入袋装水泥。溶洞较大时采用灌注水下砼,待砼强度达到50%时再冲孔以防止处理下部溶洞时上部溶洞漏浆。4预防和处理冲孔事故4.1钢筋笼吊放坍孔时孔内水位突然下降,孔口冒水泡,钻机负荷显著增加。产生坍孔的原因:泥浆比重不够,孔壁未形成坚实的泥皮;掏渣后未及时补水或泥浆;冲孔通过松软砂砾层时冲程较大;护筒埋置太浅,下端孔口漏水坍塌或孔口附近地面受水浸泡;冲锤提升后下放时碰撞护筒;冲击锤或掏渣筒倾倒,撞击孔壁;吊入钢筋笼时碰撞孔壁。预防和处理:①在松软粉砂土或流砂中冲进时,应控制冲程,选用较大比重、粘度的泥浆或投入粘土掺片石,低锤冲击,使泥膏片石挤入孔壁起护壁作用。②如发生孔内坍塌,判明位置,回填片石和粘土混合物,填至坍塌孔顶以上1～2m。如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再冲进。③清孔时及时补水。④吊放钢筋笼时应对准桩位中心竖直插入。⑤发生孔口坍塌时,如进尺较浅可拆除护筒回填冲孔,重新埋设护筒冲孔。4.2锤击干断的预防产生锤头掉入孔内的原因一般是卡锤时强提钢丝绳;操作不当使钢丝绳疲劳断开;冲锤头合金套质量差,钢丝绳拔出;转向环、拉杆焊接处断开;钢丝绳与锤头连接处钢丝绳卡数量不足或松弛,冲孔落锤时钢丝绳放松较多打折断开等都会使锤头掉入孔内。预防措施:经常检查钻具、钢丝绳和连接装置。冲孔过程中出现偏锤时及时回填片石,预先在锤身靠上部围焊几根Ø22钢筋。处理方法:掉锤后首先探明原因。若锤头被沉淀物或坍孔土石埋住,应首先清孔,使打捞工具能接触锤头,然后用打捞钩捞出。若因岩面不平,偏锤致使拉杆断裂。这种情况打捞比较方便,用打捞钩很容易捞出。若多次出现漏浆,回填片石、粘土较多,又恰处在溶洞处,掉锤原因是冲孔落锤时,钢丝绳放得太松、打折,提升时过猛将钢丝绳拉断。打捞时用两根钢轨焊在一起制成的冲杆沿孔周围冲击,然后清孔、返浆、钩挂,就这样反复进行,最后将已断钢丝绳自身扣压在挂钩上捞出。打捞时要耐心,拉动时稍感重就轻轻拉起,拉力均匀,慢速起升。4.3防止坍孔埋锤由于冲孔时遇到溶洞或处理漏浆时回填片石卡锤头,卡锤时不宜强提,以免发生坍孔埋锤,可用小冲击锤冲击或用喷射泥浆把锤头周围的钻渣松动再提升,冲孔时要尽量减少冲程,防止坍孔。4.4片石、粘土冲孔因孔底裂隙、溶洞使孔与地下水连漏,冲击时泥浆漏失。处理时根据漏浆情况回填片石、粘