岩溶地基橋梁樁基施工技術
發布時間:2014-08-05
工程概況:
京福國道主幹線徐州市繞城公路四合同段跨隴海鐵路特大橋,路線長0.8182km,呈南北方向,跨徑布置為6×30m+3(5×30m)+6×30m,主跨為預應力混凝土連續箱梁,其餘為預製先簡支後連續結構。下部結構為明挖擴大基礎,2號墩、22號~27號墩為1.5m鑽孔灌注樁。
位(wei)於(yu)低(di)山(shan)丘(qiu)陵(ling)與(yu)衝(chong)積(ji)平(ping)原(yuan)過(guo)渡(du)地(di)帶(dai),以(yi)隴(long)海(hai)鐵(tie)路(lu)為(wei)界(jie),北(bei)部(bu)岩(yan)基(ji)裸(luo)露(lu),由(you)一(yi)係(xi)列(lie)平(ping)行(xing)褶(zhe)皺(zhou)和(he)斷(duan)裂(lie)組(zu)成(cheng),地(di)表(biao)覆(fu)蓋(gai)黃(huang)褐(he)色(se)高(gao)液(ye)限(xian)粘(zhan)土(tu),具(ju)強(qiang)膨(peng)脹(zhang)性(xing),區(qu)內(nei)有(you)岩(yan)溶(rong)發(fa)育(yu),多(duo)表(biao)現(xian)為(wei)小(xiao)型(xing)溶(rong)洞(dong),洞(dong)高(gao)由(you)0.4~2.5m不等,溶洞均有碎石土等填充物。
地下水不發育,主要為碳酸鹽裂隙岩溶水及第四係鬆散物孔隙水,均對混凝土無侵蝕性。本段地震基本烈度為7度。
鑽孔灌注樁施工大橋共有鑽孔灌注樁32根,樁位處溶洞比較發育,設計要求逐樁探明溶洞情況,然後鑽孔。
岩溶處理方案的原則
(1)每根樁必須用地質鑽機鑽探,詳細記錄地質狀況、溶洞深度、高度、填充物類型,畫圖列表,為製定相應施工方案提供詳實依據。
(2)對填充物進行土工試驗,分析其物理力學特性,檢測容重、含水量、孔隙率等,為
注漿參數計算提供依據。
(3)根據地質鑽探資料和填充物情況,對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。
(4)對每種處理方案,都要進行仔細的計算,施工前在橋位外進行溶洞
注漿及鑽孔試樁試驗,取得經驗數據,完善施工方案,指導施工。
(5)遇到大溶洞時,必須請監理工程師和設計單位核查,明確處理方案,並報監理批準後實施。
溶洞處理方案
(1)對於封閉的比較小的溶洞,采取
注漿措施,提供成孔條件穿過溶洞。若洞內無填充物或填充物不滿,則采取先填充碎石或幹砂,然後
注漿;若充填物呈鬆散或軟塑狀態時,直接
注漿固結即可;若充填物已固結呈硬塑狀態時,則可以直接衝孔,但需加強泥漿護壁。
(2)溶洞內無填充物或填充物較少需向洞內填充砂子的,選擇一個合適的孔位,放入並固定鋼套管,將注砂管與鋼套管相連接,在
注漿前灌砂。根據成樁直徑、圍(wei)護(hu)體(ti)積(ji)的(de)最(zui)小(xiao)直(zhi)徑(jing)及(ji)堆(dui)積(ji)體(ti)成(cheng)形(xing)規(gui)律(lv),計(ji)算(suan)填(tian)砂(sha)量(liang)。用(yong)壓(ya)風(feng)機(ji)將(jiang)幹(gan)砂(sha)壓(ya)入(ru),為(wei)防(fang)止(zhi)洞(dong)內(nei)高(gao)壓(ya)阻(zu)止(zhi)灌(guan)砂(sha),利(li)用(yong)其(qi)它(ta)孔(kong)作(zuo)為(wei)減(jian)壓(ya)孔(kong)。待(dai)達(da)到(dao)計(ji)算(suan)的(de)填(tian)充(chong)體(ti)積(ji),壓(ya)力(li)穩(wen)定(ding)時(shi),即(ji)可(ke)停(ting)止(zhi)。
(3)若設計要求灌入碎石則必須鑽一個大孔(直徑不小於30cm)放入鋼管並固定,鋼管上置碎石料鬥,碎石粒徑不大於2cm,投料時振動鋼管,以防止堵塞,填充量控製與填砂控製方法相同。
(4)對於一些溶槽、溶溝、小裂隙等,衝孔時可采取投放片石、碎石夾粘土,甚至投入整袋水泥堵塞起到護壁作用,保證泥漿不流失,使鑽孔順利通過岩溶區。
注漿方法鑽孔樁通過溶洞時鑽孔施工難度大,采取
注漿法是十分有效的措施。
(1)根據地質情況在每一根樁的中心位置或橋墩承台的四角鑽
注漿孔,鑽
注漿孔也是對地質情況的進一步勘探,通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情況。
(2)用
注漿泵
注漿,
注漿壓力不宜太大,控製在0.5~1.0MPa範圍,具體壓力值由現場試驗確定。速度為15~20L/min,其目的是使漿液滲透到填充物內(包含灌入的砂或碎石),然後固結,滲透最小直徑定為3.0m,以保證衝鑽成孔時有足夠的固結體。
注漿時
注漿管必須插入填充物的底部,然後邊
注漿邊緩慢上提,提管速度不宜太快,根據
注漿速度確定,應使滲透半徑控製在允許範圍內。漿液選用水泥漿,用32.5級水泥,水泥漿配合比為水∶水泥=0.8∶1.0.若需用水泥砂漿,則配合比采用水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8,需要用雙液漿時,水玻璃的含量根據現場試驗確定。
(3)單花管
注漿,管頭花管段長度為100cm,孔眼直徑和間距根據現場試孔後確定,
注漿管外徑為70mm,比鋼套管內徑要小。
注漿時,通過
注漿泵上的PQ儀分析確定
注漿的速度和結束時間,壓入量根據滲透半徑、固結體積來計算,公式為Q=πR2Hβμα(1-γ)λ。式中,R為滲透半徑;H為溶洞高度;μ為填充物的孔隙率;α為超灌係數;λ為地區性經驗係數;γ、β為充填率與充填係數。這些參數和係數可根據現場試驗確定。
(4)為防止漿液流失太遠造成浪費,采用間歇
注漿方式,使得先注入的漿液與砂子(或碎石)初步達到膠結後再
注漿,循環
注漿多次,直至達到規定最小
注漿量和
注漿壓力控製值為止。
(5)注完一個孔後,繼續對其餘孔進行
注漿,後
注漿的壓力必須調高,最後封孔。
注漿順序由現場自行掌握。
岩溶處成孔經過處理後的岩溶處,成孔方法基本上與普通石質地層成孔方法相同,采取用CZ31型衝擊鑽衝擊的方式成孔。成孔時應注意以下幾點。
(1)衝擊成孔必須待
注漿凝固後才能進行,一般等待時間為10d左右。
(2)為防止意外,衝孔前應有備用措施,備好材料,一旦泥漿泄露,及時向孔內投放粘土、水泥和片石,依靠衝擠在溶洞內形成片石夾粘土的圍護結構牆,保持孔內泥漿高度,使得衝鑽順利進行。
(3)加大泥漿質量和密度。采用優質泥漿,當缺少優質粘土時,可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末,以提高泥漿膠體率和懸浮能力,其質量配合比為黃土∶水泥∶燒堿=1∶0.2∶0.4,鋸末按黃土體積的10%摻入。
(4)當岩麵的傾斜較大時,鑽頭擺動撞擊護筒或孔壁,這時,回填片石,使孔底出現一個平台後再轉入正常衝孔。
(5)接近岩溶地段,采取輕錘衝擊、加大泥漿密度的方法成孔,以防卡鑽和掉鑽。
岩麵檢驗要點本工程按設計要求樁端須進入完整微風化灰岩0.80~3m,工序中增加了一般地質條件下灌注樁施工所沒有的全岩麵檢驗。勘察資料及實際施工表明,本地區屬岩溶強烈發育區,岩麵起伏、傾角陡,溝槽、裂隙縱橫,因此,全岩麵的正確判斷成為本工程成孔施工的關鍵。影響全岩麵判定的因素較多,而現有的樁基技術規範、規gui程cheng等deng均jun未wei列lie出chu統tong一yi的de判pan定ding標biao準zhun,受shou地di質zhi條tiao件jian複fu雜za的de影ying響xiang,全quan岩yan麵mian的de判pan斷duan往wang往wang意yi見jian不bu一yi,成cheng為wei質zhi量liang控kong製zhi的de一yi大da難nan題ti。實shi際ji施shi工gong中zhong,根gen據ju岩yan溶rong地di區qu地di質zhi條tiao件jian的de特te殊shu性xing、複雜性及工程特點,經過試樁檢驗,主要從4個方麵來進行全岩麵的綜合判斷。
(1)以樁孔實際見岩高程始,至少進尺50cm後,可申報全岩麵檢驗,超前鑽孔柱狀圖揭示的岩麵高程隻作為參考。
(2)查閱機台施工記錄,可將基岩進尺速度0.1~0.2m/h作為進入全岩麵的控製速度。
(3)可觀察井口鋼絲繩的擺動情況,錘頭觸岩麵時會出現輕微反彈。
(4)使用細目篩網撈取岩渣,岩屑含量50%~70%,且含泥、含砂量小於4%時,認為入岩。如出現特殊情況或判斷標誌不明顯,意見分歧較大時,則采用鑽探揭露的辦法來證實,即在樁孔中心四周均勻布設4個~5個勘探孔,用工勘鑽機進行鑽探,用觸探到的各點岩麵高程進行比較,判斷出全岩麵。