桥梁课题6-岩溶地区钻孔灌注桩施工技术研究

1、.PAGE ：.；PAGE 10武广客运专线桥梁课题研讨之六岩溶地域钻孔桩施工技术一、前言岩溶地域钻孔桩施工胜利的例子很多，例如，在桂林市雉山公路大桥施工中抑制了重重困难，胜利地在岩溶发育地域建成钻孔桩根底，采用了钢护筒跟进冲击成桩工法；衡广复线北乡大桥桩基施工，在冲击钻的冲击作用下，将粘土块和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，完成护壁和成孔任务；京九铁路吉安赣江特大桥处于岩溶发育地域，地质构造复杂，岩溶发育程度高、规模大，溶洞成串出现，暗河纵横交错，该桥钻孔桩施工采用了单护筒及双护筒跟进、回填冲钻、泥浆护壁等综合施工工法。武广客运专线第1、5标段桥梁数量众多，所占比例大，大多桥位处存在溶洞，溶洞外形

2、各异，参差无序，有的溶洞发育规模大，部分上下分布有23层溶洞。为摸清溶洞的分布、大小、填充情况、漏水情况等，以指点施工，在全面铺开桩根底施工前，除根据设计提供的初勘、施勘地质资料外，还应进展补勘、电磁波层析CT探测等多层次勘察。根据溶洞的不同特点,采取冲击钻机成孔并配合相应的施工方案，确保成孔、成桩的可靠性。二、施工工艺一关键技术岩溶地域钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。二施工方法1、对溶蚀发育细微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片

3、石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁的自稳才干。1工艺程序施工预备埋设护筒挪动钻机、定位护筒内投入土、片石、水钻孔抽碴吸泥清碴。2施工要点 开孔时用小冲程冲击钻孔，要打得准、打得稳，延续冲击，少抽碴，使开口圆顺。 参与小于15cm片石，反复冲击2-4次，挤密护筒底部周围土层。 亲密留意察看钻机任务情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。 根据地质柱状图，在接近溶洞时勤察看、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判别能否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块

4、、片石并补水，坚持孔内水位高度。2、空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工采取振动锤下沉钢护筒到基岩，然后冲击钻孔至溶洞顶板，利用冲击钻穿溶洞顶板后，灌注低标号砼，使砼面高于溶洞顶面，砼灌注时采取间歇方式。待砼到达一定强度后再继续钻孔，穿过低标号砼成孔。1工艺流程空洞较大的单层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图施工预备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔经过溶洞顶板灌注砼填充溶洞清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土丈量定位冲击钻孔至桩底二次清孔丈量沉碴厚度2施工要点反循环冲击钻孔：采取冲击成孔时，为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的砼凝固，待邻孔砼灌注

5、终了24h后开钻。钢护筒下到岩面以后，即开场对覆盖层和顶板进展冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与普通冲击钻孔一样；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。岩层中钻进时，泥浆浓度控制在1.151.20。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆移钻头，进展溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，砼配合比由现场实验确定，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法以免砼流失太远呵斥浪费，直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼到达强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。3、充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工采用双护筒跟进方式冲击成孔。1工艺流程空洞较大的多层溶洞条件下

6、钻孔桩施工工艺流程图施工预备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔经过溶洞顶板下沉内护筒清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土丈量定位冲击钻孔至桩底二次清孔丈量沉碴厚度2施工要点 外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm。 施工程序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原那么确定各桩施工顺序。 外护筒下到岩面以后，即开场对覆盖层和顶板进展冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法一样，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利经过顶板。护筒跟进表示如以下图： 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使开孔坚

7、实、竖直、圆顺和对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛0.5-1.0m3的小片石和适量粘土，借钻头冲击力把泥浆、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。 当内护筒下沉到位后，在内外护筒间进展抛石压浆处置，以添加护筒的整体刚度。之后进展内护筒的排泥和稳定岩面的钻孔。 双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔。为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴。3护筒刃脚固结处置当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，钢护筒周边不能够与岩面完全接触，加上岩面岩面普通较为倾斜，内护筒与岩面之间普通往往会构成较大间隙，假设不加以固结，在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道，极易呵斥埋钻和过护筒脚时产生

8、偏孔或斜孔，留下质量隐患。在施工中采取的方法如下图。利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点，在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用2-4m冲程进展冲压，使其密实造壁，反复多次，直至孔底平整才可以向下冲进，处置同时可以冲平参差不齐的岩面。4、溶洞发育且对墩台桩基有影响的桩基施工在实验段招标中有此方法在桩基施工前进展石粉加水泥压浆堆填处置,使溶洞封锁,钻孔过程中不漏浆。1压浆工艺详见“岩溶桩基压浆工艺流程图。2施工要点 钻注浆孔根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔，经过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。钻孔施工方法如下：钻机采用XU-600型地质钻机。开孔采用108mm岩芯管开孔，钻进分层采样

9、，直至钻入基岩面0.5m以下后，下108mm套管，并嵌入基岩；套管显露地表0.20.5m。用75号水泥砂浆固结套管，并将孔口套管周围捣岩溶桩基压浆工艺流程图施工预备 钻机就位 钻 进 清 孔 装配钻杆安放压浆管和浆液制造 压 浆 压浆效果检验浆液配合比选定 钻机选型 续接钻杆 成 孔实封锁，防止浆液从套管周围串出，影响注浆效果。待固结套管水泥初凝后，继续钻进，循环水采用清水。根据取出的岩芯确定岩溶发育特征。洗孔后按要求做注水实验，拧上孔口盖。 压浆压浆设备主要为JS350型搅拌机、KBY-30/120型注浆泵。在压浆前先进展注水实验，确定单位长度吸水量。浆液选用石粉水泥浆,用32.5级水泥,石

10、粉水泥浆配合比为水水泥:石粉=110.8。压浆时注浆压力不宜太大，控制在0.51.0MPa范围,详细压力值由现场实验确定。为防止浆液流失太远呵斥浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液初步到达胶结后再注浆，循环注浆多次，直至到达规定的单位注浆量、注浆压力控制值为止。注完一个孔后,继续对其他孔进展注浆,后注浆的压力必需调高，最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。注浆完后采用钻孔检查，检查孔数为5%，根据取芯浆液充填情况直观判别注浆效果。注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进展钻孔桩的施工，施工按常规钻孔桩施工方法。 在经过处置后的岩溶处成孔时，成孔方法根本上与普通石质地层成孔方法一样。成孔时应留意以下几

11、点： A成孔必需待注浆凝固、强度到达要求才干进展，岩溶注浆处置普通等待时间为10左右。 B为防止不测,冲孔前应有备用措施。备好资料，一旦泥浆泄露，及时向孔内投放粘土，依托冲挤在溶洞内构成粘土的围护构造墙，坚持孔内泥浆高度，使冲钻顺利进展。 C接近岩溶地段，采取轻锤冲击、加大泥浆浓度的方法成孔，以防卡钻和掉钻。三、常见事故的处置1、卡锤1缘由：在基岩段成孔时由于桩锤磨损未及时修补；在冲击时发生掉物、掉石；钢丝绳冲放过多，致桩锤倾倒顶住孔壁；溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞。2处置措施：慢试法：钻头卡在中间任何部位时，应将主绳徐放收紧徐放收紧，反复进展使钻头旋转从原位槽道提出；冲击法：将主绳放松3-5m

12、，用钻头副绳吊一重物向下冲击钻头，使之产生松动，主绳反复慢试法；辅助提升法：用吊机、千斤顶或钻机副绳穿滑车组加力提升；水下松动爆破法：测准钻头被卡高度后，迅速将乳化防水炸药捆成两组，加配重对称放入钻头刃脚部位，之后将钻机主绳带紧或以吊机辅助紧提，采用电雷管起爆；确实无法取锤时请设计单位提出桩基修正方案。2、掉锤1缘由：锤体质量有问题，呵斥锤体断裂；钢丝绳断裂；进尺时遇到大溶洞，且填充物为软塑性土质或空洞时，由于控制进尺，冲锤一下进尺数米，引起掉锤。2处置措施：选用打捞钩、冲抓锥等适宜的打捞工具将锤体捞起；确实无法捞起时，请设计单位提出桩基修正方案。3、塌孔埋钻1缘由：施工时由于碰到溶洞或与桩位

13、外溶洞相通的裂隙，引起忽然间大量泥浆漏失。2处置措施：发生漏浆时要及时补浆补水，维持孔内水头，防止孔内外产生过大的水头差，并迅速堵漏。4、其它事故因地质条件复杂，在勘测设计阶段，进展地质钻探时，出现了掉钻景象。在钻孔桩施工中，一旦碰到钻探时留下的钻杆、钻头等，将用打捞钩、冲抓锥等适宜的打捞工具进展打捞，确实无法捞起而又影响钻孔桩钻进时，那么请设计单位提出桩基修正方案。四、机具设备 1、冲击钻机，YKC30、CZ30型2、震动锤，BMI-1500型3、起重机，25t4、空压机，12m3/min5、潜水泵6、吸泥机五、质量控制措施 1、施工组织管理方面的措施1约请设计、监理、科研和大专院校等单位专

14、家参与技术攻关研讨会，制定真实可行的施工方案。2对施工人员进展技术培训，制定相应的规章制度，使施工人员有章可循，强化组织指挥，建立必要的奖惩制度。3组织技术革新、质量管理和科技攻关组。2、施工技术对策溶洞地质同普通地质相比较，其特点表如今它的非均质性和非密实性，反映在钻孔施工中的方式为：A空隙漏浆呵斥塌孔；B难以构成符合设计桩径的规范圆孔；C水下砼灌注流失无法估量，容易呵斥断桩。1漏浆、坍孔的技术对策 要求司钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷能否正常。 长护筒跟进。 进展散抛填。将巩固片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。2偏孔的技术对策 溶沟、溶槽、

15、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入巩固片石、碎石和块状黄土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入一样配备的混合物以大冲程冲击，反复进展，直到不偏孔为止。 溶洞侧壁侵入孔径。以参与大块片石为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。3卡钻的技术对策 司钻人员随时察看钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及时提起钻头进展抛填处置。 在距溶洞顶板以上30-50cm处改动钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥。 改动钻头方式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形衔接起来，使之减慢钻进速度，一次成孔并圆顺。4掉钻的技术对策 钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，构成薄弱部位引起应力集中而断裂。 在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时改换。5桩底嵌入岩层深度的保证措施 钻头运用优质45号铸钢制造，几何外形要能防止铸造时产生热拉应力和运用时应力集中景象，现场补焊以履带板、钢轨头做补焊资料，用铸钢焊条堆焊，