桥梁课题岩溶地区钻孔灌注桩施工技术

PAGEPAGE10武广客运专线桥梁课题研究之六岩溶地区钻孔桩施工技术一、前言岩溶地区钻孔桩施工成功的例子很多，例如，在桂林市雉山公路大桥施工中克服了重重困难，成功地在岩溶发育地区建成钻孔桩基础，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，完成护壁和成孔工作；京九铁路吉安赣江特大桥处于岩溶发育地区，地质结构复杂，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，溶洞形状各异，错落无序，有的溶洞发育规模大，部分上下分布有2～3层溶洞。为摸清溶洞的分布、大小、填充情况、漏水情况等，以指导施工，在全面铺开桩基础施工前，除根据设计提供的初勘、施勘地质资料外，还应进行补勘、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）关键技术岩溶地区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、对溶蚀发育轻微、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，增大孔壁的自稳能力。（1）工艺程序施工准备→埋设护筒→移动钻机、定位→护筒内投入土、片石、水→钻孔→抽碴→吸泥清碴。（2）施工要点①开孔时用小冲程冲击钻孔，要打得准、打得稳，间断冲击，少抽碴，使开口圆顺。②加入小于15cm片石，反复冲击2-4次，挤密护筒底部周围土层。③密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。④根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。贫⑤接近岩持溶时主绳松讨绳量应为1圈-2cm，榴防止击穿岩沟壳时卡钻。爽⑥钻穿岩树溶地层上壳盒时一旦漏浆疲，要及时投评放粘土块、强片石并补水嘱，保持孔内册水位高度。盗2、认空洞较大且皱充填物为软记塑状的单层唯溶洞条件下忠的桩基施工谁采取振动锤斗下沉钢护筒批到基岩，辟然后冲击钻明孔至溶洞顶获板，利用冲泼击钻穿溶洞衬顶板后，灌架注低标号砼余，使砼面高研于溶洞顶面小，砼灌注时船采取间歇方巾式。待砼达芝到一定强度康后再继续钻喘孔，穿过低叹标号砼成孔男。抛（1）工艺湿流程患空洞较大的饥单层溶洞条氧件下钻孔桩损施工工艺流畏程图施工准备施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通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、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度我（2）施工锻要点驶反循环冲击雕钻孔：采取邀冲击成孔时边，为防止冲她击振动使邻药孔壁坍塌或办影响邻孔刚敌灌注的砼凝法固，待邻孔男砼灌注完毕均24h后开仓钻。堆钢护筒下到窃岩面以后，肥即开始对覆城盖层和顶板农进行冲钻。衔在覆盖层中较可采用正反摘循环钻进，从冲钻方法与郊一般冲击钻嗓孔相同；龄在岩石地层颤中以十字型凝钻头冲击基机岩成孔，钻杂进方式为泵两吸反循环。东岩层中钻进两时，泥浆浓悲度控制在1伟.15场～1.20些。锁当钻穿岩溶回顶板时暂停习钻孔，拆移助钻头，进行蝶溶洞区水下战砼的灌注，号砼采取低标衬号砼，砼配恋合比由现场农试验确定，怨保证每批砼煮坍落范围在奖3米左右。志砼灌注采取艘间歇灌注方忆法（以免砼俩流失太远造荡成浪费），刺直至到达溶嗓洞顶面以上纺1.0米，坑待砼达到强望度后耽继续钻孔，便钻孔穿过低们标号砼成孔宴。讽3、充填物到为流塑状或骄空洞较大的码多层溶洞条嗽件下的桩基掘施工绕采用双护筒财跟进方式冲在击成孔。学（1）工艺速流程伯空洞较大的宴多层溶洞条灯件下钻孔桩宿施工工艺流黎程图施工准备施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通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、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度够（2）施工凝要点水①外护筒丰直径应较设谎计桩径大2者0cm，内度护筒直径应辉较设计桩径朋大乌5cm。触②施工程雹序：根据地背质钻探资料挡提供的溶洞锐分布情况，衫按照先短后唱长，先易后馋难，先外后姿内的原则确罗定各桩施工娇顺序。腥③乔外护筒下松到岩面以后圈，即开始对找覆盖层和顶歪板进行冲钻腐，其钻孔方脱法与传统的穷冲击钻孔方玻法相同，但砍成孔的桩径忘比设计桩径贯大7cm，彩以便内护筒壤顺利通过顶凝板。毁护筒跟进示弯意如下图：扑④当钢护忽筒打至第一丙层岩面或穿遍过溶洞到下砌一层岩面时牧，为使开孔悲坚实、竖直符、圆顺和对纵继续钻孔起肉导向作用，躁应在钻孔前蛾抛0.5-痒1.0m毫3揭的小片石和脊适量粘土，奉借钻头冲击举力把泥浆、栗石块挤向孔鸭壁，以加固伞护筒刃脚。涉⑤当内护申筒下沉到位嚼后，在内外积护筒间进行巴抛石压浆处参理，以增加蛮护筒的整体淋刚度。之后档进行内护筒快的排泥和稳升固岩面的钻田孔。炎⑥双护筒辆冲击钻孔采镰用吸泥法清劫孔。为使钻枣孔桩砼与孔捆底岩体粘接器良好，灌注阿水下砼之前邻需用高压水译冲射排除残眉碴。激（3）护筒灶刃脚固结处鸦理邻当钢护筒打卸至第一层岩示面或穿过溶闻洞到下一层视岩面时，钢隐护筒周边不俗可能与岩面蔑完全接触，锡加上岩面岩寺面一般较为陪倾斜，内护画筒与岩面之剩间一般往往载会形成较大踏间隙，若不君加以固结，给在入岩冲进生过程中会成腔为桩孔与桩斑外的通道，近极易造成埋输钻和过护筒惜脚时产生偏丛孔或斜孔，贞留下质量隐及患。才在施工中采飞取的方法如万图所示。利跃用冲击成孔扶时对孔壁会脸产生挤压的傻特点，在钢傲护筒刃脚范亚围内抛填块榆石、粘土，艘用2-4m沟冲程进行冲筝压，使其密续实造壁，反灵复多次，直禽至孔底平整浆才可以向下舍冲进，处理布同时可以冲似平参差不齐猎的岩面。棉眉阀晋担简洒染在桩基施工晃前进行石粉作加水泥压浆匹堆填处理,倘使溶洞封闭套,钻孔过程志中不漏浆。惧（1）压浆晒工艺勾详见蹲“锐岩溶桩基压悟浆工艺流程昨图箩”晚。秀（2）施工累要点鸟①窑钻注浆孔疗根据地质情阶况在每一根役桩的中心位削置钻注浆孔巴，通过取芯筒探明溶洞的进高度及填充牙物的详细情秤况。蛙钻孔施工方谎法如下：旬钻机采用X茶U-600揭型地质钻机抱。开孔采用氧φ湿108mm浓岩芯管开孔那，钻进分层咐采样，直至烂钻入基岩面棒0.5m以盾下后，下篮φ沈108mm序套管，并嵌类入基岩；套唤管露出地表竭0.2～0调.5m。用志75号水泥恒砂浆固结套饶管，并将孔龟口套管四周出捣黑岩溶桩基压念浆工艺流程农图施工准备施工准备钻机就位钻进清孔拆卸钻杆安放压浆管和浆液制作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傍实封闭，防花止浆液从套消管周围串出揉，影响注浆乳效果。待固搜结套管水泥肚初凝后，继早续钻进，循纤环水采用清答水。根据取障出的岩芯确爆定岩溶发育押特征。洗孔松后按要求做林注水试验，殖拧上孔口盖薯。②压浆突压浆设备主展要为JS3湾50型搅拌革机、KBY堪-30/1蜘20型注浆坝泵。在压浆拦前先进行注颜水试验，确桌定单位长度燃吸水量。懂浆液选用石凳粉水泥浆,论用32.5筒级水泥,石躺粉水泥浆配楼合比为水愧∶欧水泥:石粉事=1储∶枣1昨∶吓0.8。挣压浆时注浆宵压力不宜太丙大，控制在民0.5～1炼.0MPa瓦范围,具体睁压力值由现火场试验确定抵。帽为防止浆液贫流失太远造眨成浪费，采组用间歇注浆缘方式，使得愚先注入的浆难液初步达到位胶结后再注绣浆，循环注赵浆多次，直搜至达到规定捧的单位注浆夹量、注浆压缓力控制值为皱止。赔注完一个孔驳后,继续对壤其余孔进行韵注浆,后注吃浆的压力必粮须调高，最欢后封孔。注正浆顺序由现礼场自行掌握厉。注浆完后尚采用暗钻孔检查，冈检查孔数为愧5%，根据稍取芯浆液充疯填情况直观膏判断注浆效锹果。达注浆完成等亲浆液凝固到斥一定强度后伏即进行钻孔麦桩的施工，牲施工按常规州钻孔桩施工遗方法。鲜③渣在经过处霸理后的岩溶泽处成孔时，寨成孔方法基秋本上与普通似石质地层成再孔方法相同印。成孔时应坐注意以下几貌点：植A来．成孔必须眯待注浆凝固捉、强度达到打要求才能进段行，岩溶注隆浆处理一般盆等待时间为渣10ｄ左右云。兵B钳．为防止意写外,冲孔前虚应有备用措怀施。备好材降料，一旦泥握浆泄露，及第时向孔内投纸放粘土，依如靠冲挤在溶陵洞内形成粘爱土的围护结觉构墙，保持路孔内泥浆高葵度，使冲钻圣顺利进行。巧C双．接近岩溶因地段，采取咬轻锤冲击、你加大泥浆浓埋度的方法成蜜孔，以防卡谱钻和掉钻。燕三、常见事汪故的处理1、卡锤粒（1）原因循：①在基岩恒段成孔时由翅于桩锤磨损孝未及时修补骨；②在冲击等时发生掉物旺、掉石；③弃钢丝绳冲放肥过多，致桩核锤倾倒顶住师孔壁；④溶爆洞底板倾斜妹或遇到半边牢溶洞。秃（2）处理暴措施：①慢刃试法：钻头随卡在中间任系何部位时，腥应将主绳徐割放—收紧—陡徐放—收紧骆，反复进行土使钻头旋转碍从原位槽道爸提出；②冲音击法：将主惨绳放松3-炊5m，用钻虎头副绳吊一升重物向下冲吉击钻头，使良之产生松动顷，主绳重复千慢试法；③毛辅助提升法忙：用吊机、逝千斤顶或钻现机副绳穿滑裁车组加力提金升；④水下浸松动爆破法我：测准钻头程被卡高度后偶，迅速将乳毅化防水炸药灵捆成两组，篮加配重对称厌放入钻头刃脑脚部位，之巩后将钻机主励绳带紧或以岂吊机辅闹协廊盾孔冶饥2、掉锤椅（1）原因脚：①锤体质耍量有问题，龄造成锤体断晚裂；②钢丝棉绳断裂；③潜进尺时遇到项大溶洞，且锤填充物为软枝塑性土质或油空洞时，因趁为控制进尺强，冲锤一下忆进尺数米，附引起掉锤。串（2）处理符措施：①选主用打捞钩、榴冲抓锥等合药适的打捞工所具将锤体捞芬起；②确实搜无法捞起时阴，请设计单车位提出桩基礼修改方案。傅3、塌孔埋匙钻究（1）原因常：施工时由棋于碰到溶洞杏或与桩位外盈溶洞相通的柔裂隙，引起便突然间大量看泥浆漏失。压（2）处理优措施：发生监漏浆时要及险时补浆补水纹，维持孔内音水头，防止也孔内外产生狸过大的水头尚差，并迅速按堵漏。鲁4、其它事匆故宽因地质条件怎复杂，在勘专测设计阶段堆，进行地质症钻探时，出岁现了掉钻现芽象。在钻孔是桩施工中，鞋一旦碰到钻击探时留下的狸钻杆、钻头伏等，将用打丹捞钩、冲抓渐锥等合适的轨打捞工具进缓行打捞，确照实无法捞起脖而又影响钻邮孔桩钻进时绒，则请设计围单位提出桩椅基修改方案户。顽四、机具设难备粱1、冲击钻甘机，YKC啦30、CZ谋30型桥2、震动锤谱，BMI-担1500型蜂3、起重机肉，25t蠢4、空压机吹，12m晚3颈/min5、潜水泵6、吸泥机剑五、质量控纳制措施先1、施工组搏织管理方面障的措施川（1）邀请佳设计、监理申、科研和大帖专院校等单枯位专家参加肤技术攻关研眨讨会，制订际切实可行的常施工方案。撑（2）对施锄工人员进行丰技术培训，秒制定相应的覆规章制度，振使施工人员巩有章可循，珠强化组织指喝挥，建立必性要的奖惩制秋度。寄（3）组织口技术革新、牵质量管理和幅科技攻关组街。时2、施工技附术对策旧溶洞地质同望一般地质相们比较，其特遮点表现在它播的非均质性艇和非密实性野，反映在钻吩孔施工中的乖形式为：A令．空隙漏浆侄造成塌孔；踏B．难以形松成符合设计爷桩径的标准散圆孔；C．西水下砼灌注富流失无法估芹量，容易造坑成断桩。域（1）漏浆档、坍孔的技迅术对策牵①要求司溉钻人员随时滥对照地质钻茎探资料检查障孔内水头高包度、泥浆稠罚度和钻头负牌荷是否正常巾。刚②长护筒留跟进。芳③进行散脑抛填。将坚座硬片石、粘岩土及水泥作杀成混合物，光视漏浆程度幕反复抛填冲扛击。导（2）偏孔行的技术对策箱①溶沟、校溶槽、岩面冬起伏不平。鹿在钻孔穿过翁覆盖层或溶洲洞填充物接认触溶洞顶板寸时，钻孔速位度会明显降预低，主绳摆拳动大，遇此专情况应马上坟提出钻头，恨抛入坚硬片悔石、碎石和司块状黄土，娱以小冲程冲妥击，待冲到侨原位后第二雾次抛入相同睡配备的混合扬物以大冲程饥冲击，反复喜进行，直到扩不偏孔为止煤。笨②溶洞侧菊壁侵入孔径讯。以加入大贱块片石为主房，并适当降摩低泥浆比重拼，回填后以立小冲程钻进象，钻头平稳替后再加大冲赔程造孔。葵（3）卡钻霸的技术对策蝇①司钻人押员随时观察威钻机负荷和片主绳摆动情蝶况，发现卡收钻征兆及时威提起钻头进巨行抛填处理威。饼②在距溶展洞顶板以上肥30-50岔cm处改变悔钻孔冲程和永冲击次数，把采用慢打轻牧击，进入溶靠洞后反复抛笛填片石、黄早土及水泥。民③改变钻为头形式。在呈原十字形钻当头上焊圈，苍把十字形连行接起来，使益之减慢钻进汉速度，一次去成孔并圆顺伙。疑（4）掉钻茂的技术对策扫①钻头龙引门与钻体区葬段间加工成练圆弧过渡，轧防止断面尺五寸突变，形宪成薄弱部位哗引起应力集绢中而断裂。忍②在钻孔断过程中要经归常检查钻具贞、钢丝绳、丸钻头直径磨俯损程度，发罩现超限应及剖时更换。斤（5）桩底阻嵌入岩层深割度的保证措装施牺①钻头应愧用优质45桐号铸钢制造只，几何形状掉要能避免铸简造时产生热忘拉应力和使棕用时应力集筑中现象，现税场补焊以履