岩溶地區沖孔灌注樁施工特點及技術措施

2021-08-17 03:32:08 字數 3889 閱讀 6140

一、 工程概況

龍巖某工程,基礎為φ900mm-φ1500mm沖孔灌注樁,最大樁長50.0m。龍巖地區岩溶極為發育,且空間分布極不規則,根據地質勘察報告,樁位處溶洞分布在大致在孔深11.

8~42.0m之間,樁基溶洞最大處理深度為24.0m,需穿透7層溶洞,累計溶洞高度16.

10m,溶洞充填物主要為細砂、中粗砂、泥質和少量圓礫,部分溶洞沒有填充物。地質情況由上至下依次分別為亞粘土、殘積粘性土、弱風化石灰岩、微風化石灰岩,微風化石灰岩作為樁基持力層,樁底嵌入應大於5.0m。

地下水型別以岩溶裂隙水為主,岩溶裂隙水主要賦存於石灰岩溶洞中,地下水補給**主要為大氣降水及地表水滲入,富水性強—中等,地下水對樁基砼無腐蝕性。

岩溶地區因其地質條件複雜多變,施工難度大,且不確定因素較多,如果對岩土工程條件認識不足,選用的施工方法不當,就會造成嚴重的質量安全隱患和經濟損失,本文結合工程例項,介紹了在岩溶地質條件下沖孔灌注樁的施工特點,以及施工中採取的各種預防和處理措施。

二、岩溶地區樁基施工特點

從橋址地質報告看,本場區溶洞發育千奇百態,有的呈空洞狀,有的呈半充填狀,有的呈全充填狀,有的橫向貫通,有的縱向貫通,有豎洞、斜洞、橫洞。基岩起伏大,窪地、溶溝分布範圍廣、規模大,發育情況複雜,施工難度極大。主要有以下施工特點:

⑴、岩溶地層岩溶和裂隙發育,沖孔遇岩溶或裂隙後護壁泥漿會迅速流走,若補漿不及時,則護壁泥漿面下降導致塌孔、擴孔、埋鑽,甚至破壞整個孔位、引起地面塌陷,危及機械及人員的安全。

⑵、可溶性岩石主要是石灰岩,具有較高的強度,成孔較困難,如果採用大衝擊力作用,不僅容易造成溶層突然擊穿,而且容易在樁徑外溶洞區形成負壓,澆混凝土時,片石、黃泥等填塞物進入混凝土中形成斷樁。

⑶、沖孔樁樁徑範圍內基岩縱、橫向起伏較大,部分溶蝕導致基岩半邊露頭,在鑽進過程中容易出現斜樁和卡鑽。

⑷、在岩溶地下水豐富地區,沖孔時湧水量大,孔底沉渣難於控制,給樁基施工和混凝土澆築都帶來一定難度。

⑸、岩溶溶洞或岩溶發育帶多處於基岩頂部,以基岩為持力層的樁基,其樁尖下可能存在勘探時未被發現的溶洞,若洞頂厚度不大,則對樁基的安全工作存在潛在的危險。

三、岩溶地區樁基施工技術措施

1、施工前的準備

⑴、選擇施工機械。採用重力式衝擊樁機,充分發揮衝擊樁機移動衝擊能力大、穿透力強、能擠土固壁、防止泥漿流失和混凝土擴散等優點,而且遇有漏漿、坍孔等緊急情況時,可迅速提錘,避免發生掉錘、埋錘事故。為保證樁機不因塌孔、擴孔、漏漿等因素而傾斜,應對樁機縱、橫向支撐進行加長。

⑵、製備造孔泥漿。採用膨潤土造漿,並加入適量純鹼防止泥漿沉澱,泥漿比重一般應控制在1.2g/cm3以上,以減少孔壁內外的壓力差,有效護壁,防止塌孔。

⑶、收集地質資料。在岩溶地區,應逐樁進行地質鑽探,充分揭露溶洞的發育情況,以便確定終孔的深度,做到心中有數。開鑽前,有關技術人員和操作手都要熟悉該樁位的地質情況及溶洞的位置、規模、發育狀況,對施工中可能出現的問題要掌握採取的措施和操作要領。

⑷、做好施工安全預案。成全施工應急小組,施工過程全天候安排專職技術人員觀察泥漿中的浮渣及水頭變化等異常情況,並充分準備泥漿、片石、黃土、水泥等應急物資和應急機械,及時解決臨場出現的各類異常問題,確保工程質量和施工安全。

2、 溶洞處理

接近溶洞頂板時,樁機採用小衝程(80cm以下)沖孔,參建各方現場辦公,根據溶洞的具體特點,制定相應的處理措施,並根據現場實際情況及時進行調整。

⑴、體積較小的溶洞。若洞內有填充物且裂隙不發育,衝穿溶洞時,如水頭無太大變化,可加大泥漿比重(1.3g/cm3以上),按正常成孔方法施工。

若為空洞,衝穿後孔內水頭突然下降,可採用拋填片石、粘土、袋裝水泥混合料等擠密填築溶洞,直至停止漏漿。

⑵、洞體較大的空洞或半填充溶洞。這種溶洞體積較大,其具體表現是漏漿大且快,若處理不當,可能引起埋鑽、坍孔甚至地面塌崩。處理此類溶洞施工前應盡可能充分地了解溶洞的發育情況、構造、填充物等,若遇發育明顯、有裂隙穿過的空洞時,應將鋼護筒埋至風化岩層,以防止覆蓋土層的坍塌,並準備好片石、水泥包、粘土包等填塞物。

接近溶洞時適當加大泥漿比重,加強鑽進觀察和應急準備,穿透溶洞時漏漿明顯,應迅速投入填塞物進行堵漏,並及時補漿。待漿面穩定後,用小衝程衝擊投下的混合物,使其擠入溶洞中,堵塞溶洞通道,如出現漿面下降應及時補充泥漿和回填粘土、片石,待穩定後繼續小衝程鑽進,如此迴圈反覆,直到樁孔不再漏漿為止,穿越溶洞後仍鑽進衝程仍不宜過大,以免振塌溶洞已固結的護壁。

⑶、埋藏較深、地下水豐富的發育溶洞。沖孔中遇到這種溶洞可打入全程鋼護筒到溶洞底層以隔絕溶洞,或採用靜壓化學灌漿法或噴射灌漿法,固結填充物,然後再沖孔施工。若洞內無填充物或填充物不滿時,則採取先填充碎石或乾砂,然後注漿。

3、常見事故及處理措施

3.1 鋼護筒偏斜

鋼護筒跟進施工中,護筒偏斜是最常見的事故。因此在施工中必須注意:護筒導向架必須具備足夠的剛度,振動跟進時必須保證護筒、樁帽與振動錘之間的法蘭盤軸線垂直。

當發現鋼護筒的偏斜超過1%時,必須立即停止作業,採取相應措施進行糾偏。

3.2 卡鑽

岩溶地區樁基卡鑽事故發生的主要原因是擊穿溶洞頂板過猛,鑽頭突然進入溶洞,造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鑽,因此在即將穿越溶洞頂板時應採用小衝程鑽進。卡鑽發生後切不可盲動,以免造成大繩拔斷而引起掉鑽事故,可採用穿滑車組,吊機(必要時配千斤頂)和樁機相互配合強行將鑽頭提出。如強提無效,可採用水下小爆破振動法將鑽頭振松後立即提出。

3.3 漏漿

漏漿產生的主要原因有:①衝穿溶洞頂板遇無充填物或少量充填物的大空洞,孔壁失去孔內壓力,孔內水頭急劇下降,外部地下水滲透水壓過高而產生水壓力,引起孔壁坍塌;②由於溶洞、溶溝、溶槽相互串通,又與地下水形成暗流。沖孔中泥漿密度大,在暗流水壓的作用下造成泥漿嚴重流失。

遇到漏漿時應立即提出鑽頭,向孔內補漿或補水,保持住孔內漿(水)面高度,如漿面仍不斷下降,應及時進行散拋填,將片石、粘土及水泥製成混合物,視漏漿程度反覆拋填,每次應達到1~3m,直到不漏漿穩定為止。當漏漿太快,散填難以達到目的時,應採用集中拋填將粘土袋、袋裝水泥、片石等集中在短時間內大量填入。如拋填措施無效時,可採用內層長護筒跟進,並使其長度跟進至岩溶底部岩層。

3.4 斜孔、偏孔

由於樁機沖孔時產生位移、區域性下沉或傾斜,或在傾斜的巖面上沖孔、岩質軟硬不均時容易造成斜孔和偏孔。其預防措施有:①用型鋼加寬樁機底座,設定可靠的固定設施,安裝時盡量保持其平穩。

②嚴格控制鑽進速度,特別是在傾斜岩面處沖孔,一定要採用小衝程和反覆回填片石,將斜面衝成平台後再正常鑽進。施工中必須密切注意鋼絲繩受力變化,如發現歪錘、回音異常、進尺突然加大,應及時進行修孔處理:拋填質地堅硬的小片石和粘土混合料,降低錘高,加密衝擊,修整陡斜岩面,必要時重複投入片石、粘土修孔。

如果孔位岩石傾斜度較大或岩質軟硬相差較大時,可直接灌注混凝土,待混凝土達到一定強度後,重新鑽進。

3.5 塌孔

沖孔灌注樁基施工中塌孔的主要原因是:①泥漿比重不夠,未形成可靠護壁。②鑽頭或取碴筒等撞擊孔壁,破壞了護壁泥皮。

③遇溶洞時,孔內水頭下降太快來不及處理,水頭高度不夠或孔內出現了承壓水,降低了靜水壓力差。④遇大溶洞時投入填塞物後衝砸過快,靜置時間太短,泥石壁不能支撐洞內填充物或孔內泥漿等。常用的處理方法:

及時補充泥漿,保持孔內水頭高度,抽入粘土、片石混合料,採用小衝程沖孔固壁,防止坍孔擴大。若發生了地表塌陷,可拔出鋼護筒,回填塌孔,新壓入護筒再鑽。

3.6 斷樁

岩溶地區樁基斷樁產生的主要原因是由於溶洞相互溝通,灌注時難以測出混凝土數量,水下混凝土流失嚴重,造成斷樁。預防斷樁的措施有: ①每次灌注時應備足砂石料及水泥,還應有相應的備用機械。

②施工過程嚴密監測混凝土面上公升速度,要保證2m 的埋管深度,減少對下部混凝土的擾動。

四、 實施效果

本工程樁基的施工歷時10個月,在參建各方的共同努力下,通過樁身完整性檢測,結果表明所有溶洞區的樁基皆為ⅰ類樁,驗證了樁基施工技術和處理措施的正確性。岩溶地區沖孔灌注樁基礎施工難度大、問題多,在施工中必須對前期準備工作高度重視,盡量探明樁基地質情況,做好充分的思想準備和各種技術準備工作,加強施工組織管理,制定切實可行的施工方案,採取一定的安全防範措施和做好應急處理預案。只有這樣,才能對出現的各種問題及時採取相應的措施,避免事故的發生,確保工程質量。

岩溶地區鑽孔灌注樁施工方法

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岩溶地區鑽孔灌注樁施工技術總結

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