岩溶区桥梁桩基冲击钻成孔工艺探讨

/岩溶区桥梁桩基冲击钻成孔工艺探讨我国岩溶地区分布广泛，可溶岩层分布面积约占国土总面积的1/3，其中以西南部云、贵、桂和川、鄂、湘等部分地区岩溶最为发育。岩溶依据其发育强度，可分为猛烈发育、中等发育、弱发育、微弱发育4种，在岩溶猛烈发育区，重要表现为大型暗河，廊道及较大规模的溶洞，对施工影响较大，设计勘探时较简单发觉，一般会实行尽量避开或实行特别措施进行处理。新建沪昆铁路客运专线贵州段CKGZTJ—5标段，全长43.089km。该标段桥梁桩基分别采纳1m、1.25m、1.5m、2m直径桩基，这些桩基重要坐落在溶洞区，并且溶洞区的溶洞大小不一、形状各异、错落无序，存在较大的埋深差异，部分溶洞呈现串珠状发育，溶洞分为充填溶洞、半充填溶洞，以及未充填溶洞，对于充填溶洞充采纳流塑、软塑及硬塑状粉质黏土、中粗砂及少量灰岩碎块等填物进行填充。下部基岩为岩面起伏较大的灰岩，并且岩溶发育，溶沟溶槽发育。现结合沪昆铁路岩溶地区桩基施工，分析总结岩溶地区桩基成孔施工工艺及有关问题处置措施。1施工工艺选用CKGZTJ—5标段桥梁所处的地质结构为典型的岩溶地质，桩基嵌岩不仅深度大，而且不宜钻孔，施工方式多为冲孔式施工，其原因是在弱风化岩层施工，钻机进尺缓慢并且简单卡钻，在穿越溶洞区时简单显现埋钻，挤压土体造壁施工存在肯定的难度，使得混凝土向溶洞扩散。通过采纳冲孔灌注桩的方式进行施工，在肯定程度上最大限度地发挥了其破岩本领强以及挤土造壁的优点；在施工过程中，冲孔桩同时暴露出一些弊端：桩锤冲穿溶洞顶板以及置换土洞填充物后，简单显现漏浆进而导致孔壁塌方（俗称溶洞塌方），还常常伴随着卡锤、掉锤、埋锤等现象。在施工过程中显现混凝土扩散量比较大的现象，其由于是溶洞内部无填充进而显现空洞，导致空洞被水下砼填补，或者淤泥质土充当填充物时，砼和淤泥发生置换的结果，进而导致在溶洞段桩的扩散系数超过1.2，甚者达3～5倍。综上所述，在施工时要充分利用冲孔成桩挤土造壁的优势，积极实行措施订立方案，避开发生塌方、卡锤、埋锤等事故。2岩溶区冲击成孔施工工艺2.1施工准备①地质分析。施工前应依据设计图纸给出的地质柱状图，分析每一根桩所处地质构造，必要时采纳物探和超前钻孔，确定每根桩的所处地质溶洞情况，初步订立合理的施工工艺。②钻机底部加固。钻机就位前，应依据溶洞大小在钻机底部横向前后铺设两根槽钢，对钻机底部进行支撑加固，以防止坍孔时钻机下沉或倾斜。③配制泥浆。依照易坍塌地层的泥浆的配置标准，对泥浆进行掌控，确保泥浆池、沉淀池充足大，且泥浆池应高于护筒顶。在穿越溶洞地层应适当加大泥浆比重（以现场试验数据为准），对泥浆的比重、粘度、含砂率等指标进行随时测定，将浮渣、护壁的效果掌控在最佳状态。为了削减泥浆的损失，进而形成较好的孔壁，泥浆的粘度一般掌控在28s左右为宜，同时为处理溶洞争取了肯定的时间。④溶洞处理材料与设备。施工现场，在钻孔施工前，要准备大量的片石、袋装粘土及适当数量的袋装水泥、水玻璃。配备至少3～4台泥浆泵，便于在处理溶洞时快速补浆，防止塌孔。为了便于向孔内投放土石，需要准备一台装载机。2.2钻孔通常情况下，钻孔与泥浆护壁同时进行，当施工进度距离溶洞顶板岩层顶部1m时，或者在处理溶洞过程中通过采纳小冲程（0.5—1.0m）的方式进行钻进。在选择桩号进行施工时，其施工次序采纳先短桩后长桩的方式进行施工。2.3冲击成孔工艺溶洞处理方法2.3.1处理充填片石、粘土采纳粘土和片石进行填充时，由于其便利、快捷，节省费用，所以通常应用于埋深小于6m全填充、半填充和无填充的溶洞；当钻孔施工进行到溶洞层部位时，护筒内的泥浆会显现全部流失或部分流失的现象，流失严重时会进一步造成塌孔，这种情况下，通过采纳片石和粘土按1：1的体积比进行回填，当溶洞空间比较大时加入部分水泥与水玻璃的混合物，并向钻孔内注入稠度较大的泥浆，然后通过小冲程冲击的方式向洞内投下混合料，不取渣，使填充物挤入裂隙和溶洞。重复上述操作，直到溶洞通道全部封堵，顺当穿过溶洞。2.3.2处理钢护筒的跟进面对通过采纳片石粘土进行回填无法成孔的情形时，例如溶洞的规模比较大，并且溶洞内没有填充物或者存在流塑充填物，显现严重漏水，以及溶洞与暗河连通时，这时可以采纳打入钢护筒的方式进行跟进法施工。在施工过程中，将冲孔和护筒接高同时进行，并通过15t的导向锤将钢护筒振动到溶洞底岩面，将溶洞内流塑填充物或水的流动通过钢护筒加以阻断。假如溶洞内部不存在填充物，通过在护筒内回填砼实施堵漏，当回填的砼在强度方面达到肯定要求后，再通过冲击钻进行冲孔，溶洞贯穿后，依照正常的工艺进行施工。2.3.3片石充填、多层护筒嵌套综合施工当溶洞呈串珠状发育，同一根桩存在多处规模较大溶洞时，通过采纳片石、多层护筒嵌套的工艺进行施工。依据工程钻孔柱状图，在开钻施工前，确定钢护筒埋置的位置以及数量，然后依据埋设钢护筒的数量进一步确定孔的直径。通常情况下内、外层护筒的内径差为15cm，最内层护筒的内径与设计桩径误差在0.15m。2.3.4二次扩孔施工当设计桩径较大且地质条件较差，穿越溶洞时，由于泥浆水位下降较快，塌孔风险加添，可依据地质情况，适当调高泥浆比重，或采纳二次成孔工艺，即先采纳1～1.5m直径冲击锤打通溶洞，再采纳大锤扩孔，这样可以将扩孔时产生废碴挤压至溶洞内，可极大削减了二次成孔穿越溶洞的施工难度。3常见问题与处理措施由于在岩溶地区桥梁桩基施工的不可预见性，施工过程中斜孔、塌孔、漏浆、串孔、卡钻、掉钻头、超方等现象极易发生，对施工安全构成肯定的威逼，进而影响施工质量、制约工程的进度。通过讨论分析岩溶地区溶洞，结合实在的工程环境，订立具有针对性的处理方法和施工方案。3.1塌孔遇有塌孔情况显现时：应认真分析，查明原因。如为浅层小规模溶洞引起的塌孔，可采纳加长护筒、回填黏土、提高泥浆比重、加高水头的方法连续钻进至成孔。如为大型溶洞引起的坍孔且较严重时，应立刻将钻孔和坍塌处全部用砂或小砾石夹粘土回填碾压，保证有充足的承载力后重新钻孔。3.2卡锤（埋锤）在冲钻成孔的过程中，冲锤在冲破溶洞时极易滑入溶洞，受溶洞顶板岩石的影响提锤时冲锤简单被卡造成埋锤事故。施工时造成卡锤的原因千差万别，例如在硬度方面石灰岩比较高，在石灰岩断面上钻孔难以形成圆形，其形状与梅花形相像佛，由于在升降过程中锤体是自转的，假如锤体断面与桩孔的形状不相符就会显现被卡现象。造成埋锤的原因是：在桩锤冲穿溶洞顶板的过程中，由于瞬间的拉力比较大，钢丝绳简单被拉断，显现掉锤现象，此时假如显现塌孔就会显现埋锤现象；另外，在卡锤时因提锤用力过大，导致钢丝绳被拉断显现掉锤事故。因此，在溶洞内打空锤在施工现场是严禁显现的，在冲锤过程中，应将钢丝绳绷紧，通过采纳小冲程方式进行低打紧击。当发觉漏浆或者显现异常情况，适时提锤，然后实行促使订立方案进行补救。3.3孔身偏斜空身偏斜的重要原因是由于落锤处存在软硬岩层交接，遇有孔身偏斜、弯曲情况显现时，可以在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直，偏斜严重时，应回填片石到偏斜处，待沉积密实后再钻进。3.4漏浆遇有钻孔漏浆情况时，应配备大流量泥浆泵，快速向孔内补浆，直至孔内水头保持稳定为止，与此同时向孔内大量投放粘土及片石，反复小冲程冲击，以快速封死漏水通道，确保护壁稳定。3.5泥浆呈酸性一般泥浆呈碱性，发生岩溶水渗入时，与酸性的岩溶水会发生沉淀，此时应投入小苏打（或石灰）进行中和以改善泥浆质量，以免孔壁因固结本领降低坍塌。4结论由于岩溶表现形式的多样性及规律性不强的特点，无法依据设计勘探资料完全精准判别岩溶分布情况，给桥梁桩基施工带来很大的不确定因素。因此，在施工中应当注意以下几点：①在施工之前必需充分了解岩溶分