广州新白云机场地质条件及基础工程

广州新白云机场地质条件及基础工程

1基础工程及轨道交通现状广州（新）白云机场是国家重点建设项目。新机场位于广州北郊人和镇与花都市交界处,建设面积约17.5万m2,总投资200亿人民币。基础工程主要是航站楼的基础工程及部分轻轨地铁。航站楼工程建筑群由主航站、边接楼、指廊和高架连廊组成。其中东接楼及东一、东二指廊由中建八局承建。2地下水国内新白云国际机场位于广花盆地西北部的盆地边缘。场区北部属缓坡垅状丘陵区,本部边界线纵切鲶岗山残丘,中部和南部为小型山前冲积平原地貌单元。地面高程(广州高程)为14.74~17.22m。场区内地质条件较复杂。场地自上而下为第四系覆盖层和基岩。其中第四系覆盖层从上而下分别为杂填土(Qml)、冲积(Qal)粉质粘土和粘土、粉土、粉细砂、中粗砾砂、风化残积性粉质粘土和粘土(Qel)。地下水埋藏较浅,一般为2.00~3.00m。下覆基岩为石灰岩(也即桩基的嵌入岩和持力层),其岩溶现象非常发育,发育程度由浅到深逐渐减弱。由于被第四纪地层覆盖,岩溶属埋藏型。溶洞主要分布在构造部位及裂隙发育的部位。溶洞类型主要有全充填、半充填和无充填三种形式。无充填溶洞居多,漏水严重;有充填的溶洞,溶洞内物质以软塑—流塑状粘土和中风化石灰岩坍塌碎块组成。溶洞的连通性视石灰岩的组成物质、裂隙发育程度不同而异,在灰岩质较厚或裂隙较发育的地段连通性较好。在可溶性岩层与上覆土层间,由于地下水潜蚀作用或下覆基岩中的溶洞顶板溶蚀贯通而造成土层坍塌,并向上发展形成土洞。土洞继续向上发展可造成地面塌陷,场区内土洞较发育,且发育速度较快。根据场区内地质勘探所统计的资料,土洞最高达29m,溶洞最高22m。灰岩面起伏较大,在同一个勘探孔内岩面标高相差最大10m。航站楼所处地层的土、溶洞比例占勘探孔的50%左右。3冲击钻机+传统墙后桩我公司承建的基础工程主要有冲孔桩、静压桩和地下通道,其中冲孔桩757根(桩径分别为ϕ1200、ϕ1000、ϕ800和ϕ600)。冲孔桩施工中用自制的冲击钻机,配以梅花形钻头钻进。由于场区内地质条件复杂,土、溶洞属埋藏型,给施工带来了一定的困难,常出现泥浆流失、卡锤、偏孔、断桩等问题。同时土、溶洞的连通性使混凝土的灌注超量,最大的充盈系数高达5.6。在这样的地质条件下,采用传统的泥浆护壁施工工艺无法解决以上问题。针对本工程的地质特点和施工难题,我们采用了相应的处理措施,彻底解决了这些施工难题,保证了施工质量、施工进度和经济效益。3.1钢护筒的投料与回填冲孔过程中遇到土、溶洞时,由于其连通性,使得孔内泥浆严重流失,甚至出现邻近勘探孔或地面串浆现象。解决措施为:(1)及时回灌泥浆,加大泥浆比重;(2)投入片石和粘土,利用锤头冲击将片石和粘土挤入土、溶洞孔壁及其裂缝中,减少泥浆的流失;(3)对于空洞较大的土洞,成批投入袋装粘土以填充洞孔;(4)对于较大的溶洞或充填物为塑状时,则沉入内钢护筒。施工中首先以比设计直径大10cm的钢护筒沉至溶洞顶板,当冲穿溶洞顶板时暂停冲孔,将与设计直径同大的内钢护筒沉至溶层,并随即冲孔跟进至稳定岩面(出现漏浆时要及时回灌浓泥浆)。3.2冲孔桩机冲锤冲击由于工程的重要性,设计要求对每个桩位进行超前钻孔勘探,以提供详细的地质资料。对于ϕ600mm、ϕ800mm、ϕ1000mm桩勘探一个孔,对ϕ1200mm桩则要求勘探三个孔,勘探孔孔径为ϕ80mm。由于地层复杂,勘探孔结果常不能代表整个桩身地层的地质资料(如超前钻资料无法提供土、溶洞的洞顶、洞底标高),这就给施工带来了一定的困难。当冲锤穿透溶洞时,如冲孔桩机不及时刹车,会发生冲锤卡死在溶洞内的事故。本工程已出现5起卡锤事故,其中2个孔内的卡锤因无法处理而不得已进行设计变更,改变桩位。防治措施是:(1)在冲孔至岩层后不宜采用高冲程冲击;(2)如遇溶洞要及时刹车,避免卡锤。3.3桩位冲孔造成桩位外冲力场区内土层为“表硬下软”或“表硬下空”,冲孔过程中有时会发生塌孔。其原因有:(1)对在覆盖层中有土洞的桩位,在冲孔时采用了高冲程冲击。过大的冲击力破坏土洞上已稳定的自然土拱,从而引起塌孔或地面塌陷等事故。(2)在冲孔过程中,如所验收的全岩面标高与超前钻资料所提供的全岩面标高相差超过1m或持力层达不到设计要求时需要验孔,此时验孔拖延的时间有时也会造成塌孔。因此,在覆盖层中分布有土洞的桩位施工时,应采用低冲程冲击。3.4低冲程冲孔解决措施场区内的岩面起伏大,基岩面倾角最大可达85°以上,因而常出现偏孔现象。解决措施有:(1)遇到倾角较大的斜坡岩,先投入坚硬片石,再进行低冲程冲孔;(2)如发生偏孔,应回填坚硬片石至偏孔位置以上,以低冲程反复冲砸,使孔底形成一个平台后方可转入正常冲孔。3.5土、洞连通损害断桩发生的原因是:虽然在冲孔过程中没有遇到土洞,但在混凝土浇注过程中,由于土洞连通,随着混凝土的灌注,混凝土对孔壁的侧压力不断增加,最后挤破孔壁与邻近的土洞连通,使孔内混凝土面急速下降而造成断桩事故。本工程已发生一起在灌注过程中拔导管拔出以后混凝土面急剧下降造成断桩的事故。工程中采用的技术措施有:(1)混凝土灌注过程中要控制导管埋深,不得任意减去管长,对有土、溶洞的桩不可随意将导管拔出土、溶洞标高以上。(2)混凝土面尽量比桩顶设计标高超灌1.5m(规范要求超灌0.8m)以上,终灌后要等一定的时间再拔导管,拔管的同时观察混凝土面标高是否下降,还要控制拔导管的速度。4改善施工工艺,提高技术水平(1)场区内地质条件复杂,土、溶洞较发育,属埋藏型,给冲孔桩施工带来了泥浆流失等各种施工问题。这要求在施工过程中针对泥浆流失、卡锤、塌孔、偏孔、断桩等问题及时研究解决,从而不断改善施工