高速公路巖溶地質(zhì)下橋梁樁基施工技術(shù)

1、高速公路巖溶地質(zhì)下橋梁樁基施工技術(shù) 1、工程概況 某橋設(shè)計(jì)為3跨、單跨13m普通鋼筋混凝土簡支空心板橋，樁 柱式橋墩,基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁施工。此橋上部結(jié)構(gòu)很普通，亦屬中型 橋梁。但基礎(chǔ)施工卻比較復(fù)雜，橋基樁基基底在巖溶甚發(fā)育的灰?guī)r地 區(qū)，基巖淺部具較強(qiáng)的可溶性，且溶洞繁多,覆蓋層為1.58.9m深、 粒徑大小不等的卵石層。地質(zhì)年代為中泥盆系棋子橋組，巖性基本均 勻,呈厚層狀構(gòu)造，細(xì)、微晶結(jié)構(gòu)。巖石中巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,9個(gè)鉆孔(橋 位選址時(shí)多鉆了 1個(gè)孔)共鉆進(jìn)80.55m，其中見溶洞的累計(jì)深度達(dá) 50.95m，線巖溶率為63%。河床砂卵石層下部基巖中大大小小的 溶洞內(nèi)均有砂及少量礫石填充，地下水也

2、互相貫通，同時(shí)有溶溝,石林 分布。持力層單軸抗壓強(qiáng)度較高，經(jīng)檢測均大于50MPa。 2、施工技術(shù)的難點(diǎn) 本橋基礎(chǔ)部分于2009年4月14日開工，考慮河床中有較多的 大粒徑卵石及漂石，決定采用沖擊鉆配實(shí)心沖擊錐成孔，在重力作用 下將孤石及風(fēng)化巖石打碎后擠入孔壁四周起到護(hù)壁作用并增加土層 與樁間的側(cè)摩阻力。由于當(dāng)時(shí)對(duì)這種地質(zhì)條件施工經(jīng)驗(yàn)不足，在2號(hào) 墩的2號(hào)樁(ZK8)鉆到8m深時(shí)出現(xiàn)塌孔,護(hù)筒被埋,鉆機(jī)也嚴(yán)重傾斜, 鉆頭也難提上的現(xiàn)象，施工幾乎陷入停滯狀態(tài)。 又以1號(hào)墩的2號(hào)樁(ZK9)為例,該樁設(shè)計(jì)樁長 16.2m,樁徑為 日當(dāng)鉆至7.5m 片石8m3,用 vlOOcm,護(hù)筒埋深3m。5月15

3、日下午開鉆，5月17 深時(shí),孔內(nèi)水位突然下降，立即停鉆回填粘土約12m3, 鉆頭緩沖，同時(shí)用2臺(tái)泥漿泵往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，約20mi n多后穩(wěn)住了 水位,繼續(xù)鉆進(jìn)。灌注完畢后清點(diǎn)水泥用量，設(shè)計(jì)需用水泥5.9t,實(shí)際 耗用水泥14.5t,超過設(shè)計(jì)用量2.5倍。 3、處理措施 作出認(rèn)真的分析后，根據(jù)施工時(shí)出現(xiàn)的問題找出了原因并補(bǔ)充制 訂了詳細(xì)的施工方案，抓住了 3個(gè)關(guān)鍵：砂礫層的鉆孔處理、溶洞的處 理和水下混凝土流失的處理。這3個(gè)環(huán)節(jié)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都 會(huì)影響施工質(zhì)量，甚至出現(xiàn)廢樁,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，后果會(huì)不堪設(shè) 想。 3.1砂礫層的鉆孔處理 開鉆前準(zhǔn)備幾節(jié)直徑小于130cm的鋼護(hù)筒(長1.5

4、m，壁厚 8mm),隨鉆孔逐漸下至砂礫層，起支護(hù)作用，可避免因漏漿造成砂礫 層溜坍。具體施工操作如下： 1) 先埋設(shè)好鋼護(hù)筒,鉆孔開始時(shí)加大鉆頭直徑至1.1m,鉆進(jìn)時(shí)用 沖擊鉆頭小沖程緩沖，注意控制泥漿濃度和鉆機(jī)進(jìn)尺。 2) 隨施工進(jìn)尺的進(jìn)度提起鉆頭，覆蓋層較厚時(shí)用2節(jié)銅護(hù)筒接長, 接頭處用v20mm 鋼筋焊接牢固。 3）接好鋼護(hù)筒后在護(hù)筒頂部蓋一塊厚10mm以上的鋼板,提起 鉆頭，用鉆頭輕砸中心，將鋼護(hù)筒緩緩壓進(jìn)，在輕砸時(shí)要準(zhǔn)確控制好護(hù) 筒中心位置,出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)調(diào)整，防止偏孔。結(jié)合地質(zhì)圖及時(shí)判斷砂 礫層的深度,保證鋼護(hù)筒應(yīng)穿過整個(gè)河床砂礫覆蓋層。 3.2溶洞的技術(shù)處理 因本橋在溶洞地質(zhì)處施

5、工，開工前先進(jìn)行細(xì)致地分析，制定好切 實(shí)可行的施工方案，要求參與基礎(chǔ)施工的技術(shù)人員和相關(guān)的技術(shù)工人 詳細(xì)了解此橋每個(gè)樁基的地質(zhì)情況，熟讀地質(zhì)圖紙及資料，熟悉每個(gè) 樁孔的溶洞位置、大小等情況，做到鉆孔時(shí)心中有數(shù)。具體施工操作 如下: 1）各孔周圍準(zhǔn)備足夠的小粒徑片石（粒徑不大于15cm）和優(yōu)質(zhì) 粘土,粘土最好做成泥球狀（1520cm）或餅狀后用薄膜包裹，防止 干裂。同時(shí)，在施工過程中準(zhǔn)備1臺(tái)ZL40型裝載機(jī)并隨時(shí)待命，以便 遇到溶洞漏漿時(shí)，迅速鏟起片石和粘土填孔。 2）當(dāng)鉆至離溶洞頂部附近時(shí)，鉆機(jī)采用小沖程，逐漸將洞頂擊穿, 防止卡鉆。具體操作為：鉆孔至溶洞位置時(shí)，按照灌注水下混凝土的施 工方法

6、下導(dǎo)管至離溶洞底0.30.5m處,灌注低標(biāo)號(hào)水下混凝土，對(duì) 照地質(zhì)圖,將溶洞填充完畢。判斷標(biāo)準(zhǔn)以灌注混凝土面超過溶洞頂 1m 左右,且混凝土面不再下降為準(zhǔn)。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到 30%50%后, 繼續(xù)鉆進(jìn)。 3.3水下混凝土灌注中混凝土流失的技術(shù)處理 本橋前期施工的幾根樁基中，水下混凝土實(shí)際灌注的數(shù)量都大大 超過了設(shè)計(jì)數(shù)量，最多的要超過設(shè)計(jì)數(shù)量的4.14倍。針對(duì)此現(xiàn)象，采 取了如下施工措施： 1）加大混凝土生產(chǎn)和運(yùn)輸能力，采用大容量混凝土攪拌機(jī)，并預(yù) 備一臺(tái)備用，以免1臺(tái)攪拌機(jī)出現(xiàn)故障而影響樁基灌注質(zhì)量；同時(shí)加 大混凝土的初存量，按正常施工混凝土在漏斗中的初存量應(yīng)為 2m3 左右,考慮到漏漿的影響

7、，加大初存量至3m3,避免因首盤混凝土數(shù)量 不夠造成導(dǎo)管埋深不夠而斷樁。 2）混凝土灌注過程中應(yīng)加大導(dǎo)管埋深，我們一般控制導(dǎo)管埋深不 小于3m。再者,樁頂混凝土面灌注高度要超過設(shè)計(jì)高程1.52.0m, 避免在灌注完成撥出導(dǎo)管后混凝土面下降造成短樁。 3）對(duì)最后2根樁的灌注,除采取以上措施外，還采取了 2個(gè)重要的 技術(shù)措施:對(duì)照地質(zhì)圖，一是在下鋼筋籠之前對(duì)高度不大于 1m的小 型溶洞在鋼筋籠上包裹23層彩條布（并注意此節(jié)段應(yīng)多布設(shè)砂漿 墊塊確保樁基混凝土有足夠的保護(hù)層厚度，同時(shí)保證嵌巖深度和樁徑 的大小符合設(shè)計(jì)，不出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象）,阻止混凝土在小溶洞節(jié)段的流失； 二是由于此橋樁基溶洞中都有砂礫石填

8、充物，在鉆孔前用地質(zhì)鉆機(jī)在 樁孔周圍鉆24個(gè)孔,鉆至大于1m深的大型溶洞處停下后用高壓 泵壓注水泥凈漿（所謂注漿法）。節(jié)約了水泥,提高了工效,縮短了工期, 有效地阻止了水泥漿的流失，更重要的是顯著地減小了出現(xiàn)斷樁事故 的幾率。 3.4保證嵌巖深度的措施 本工程設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入完整基巖即所謂嵌巖深度大于等于 1.5倍樁徑（1.5m）,而地質(zhì)資料及實(shí)際施工表明，由于巖溶強(qiáng)烈發(fā)育， 巖面起伏,溶溝、溶槽、裂隙縱橫，因此,全巖面的正確判斷成為本工程 成孔施工的又一關(guān)鍵。影響全巖面判定的因素較多，而現(xiàn)有的樁基技 術(shù)施工規(guī)范、規(guī)程等均未列出統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn)，我們只好根據(jù)現(xiàn)場施 工情況及經(jīng)驗(yàn)從以下幾個(gè)方面綜合

9、判斷: 1）注意觀察施工進(jìn)尺進(jìn)度,當(dāng)進(jìn)尺速度只有0.10.2m/h,可判 定為進(jìn)入基巖面，以樁孔見基巖面開始，至少進(jìn)尺50cm深度后進(jìn)行 全巖面的檢驗(yàn)。 2）仔細(xì)觀察井口鋼絲繩的擺動(dòng)情況，鋼絲繩擺動(dòng)越大，說明巖面 越傾斜（此時(shí)需要在鋼絲繩擺動(dòng)方向拋一些片石下至孔底后用鉆機(jī)鉆 頭小沖程沖擊片石至密實(shí)，使鉆頭受力均勻，起糾偏作用，以免孔身傾 斜）；當(dāng)鉆頭觸到巖面時(shí)鋼絲繩有輕微的反彈。 3）使用細(xì)的篩孔篩撈取巖渣，巖屑含量在50%80%以上,且 含泥、含砂量小于5%時(shí),認(rèn)為已入巖。 4）進(jìn)入全巖面并不能認(rèn)為已進(jìn)入完整基巖。進(jìn)入完整基巖的標(biāo)準(zhǔn) 般認(rèn)為嵌巖樁應(yīng)嵌入新鮮、致密、處在微風(fēng)化程度以上的巖層。這 時(shí),巖體完整性好，風(fēng)化裂隙很少，用重錘錘擊發(fā)音清脆。如出現(xiàn)特殊情 況或判斷標(biāo)志不明顯，則進(jìn)行現(xiàn)場地質(zhì)鉆探補(bǔ)鉆取芯樣來判斷。對(duì)于 大橋或特大橋必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行巖體聲波測試或現(xiàn)場地質(zhì)鉆探取樣進(jìn)行 荷載試驗(yàn)來進(jìn)行基底驗(yàn)收較為準(zhǔn)確