橋梁施工巖溶地區(qū)鉆(挖)孔樁的施工方法
2016-10-08
樁基是橋涵施工中一個(gè)重要的環(huán)節(jié),上部結(jié)構(gòu)的荷載最終通過它傳遞到大地中,其承載力的大小決定了結(jié)構(gòu)的安全。對(duì)于地質(zhì)復(fù)雜的巖溶地區(qū),樁基施工更是一項(xiàng)技術(shù)含量高、風(fēng)險(xiǎn)較大的工作。
巖溶地區(qū)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一般上部為河流沖積層,巖石經(jīng)過比較長時(shí)間的風(fēng)化、銹蝕,砂層較厚,質(zhì)地松軟,含水量豐富;下部為泥質(zhì)頁巖與石灰?guī)r的夾層,溶隙發(fā)育,有些發(fā)展成溶洞,連通性好,地下水發(fā)育。
針對(duì)這種復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境,施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘探,了解地質(zhì)鉆探資料,熟悉有關(guān)技術(shù)規(guī)范及相應(yīng)的施工工藝,結(jié)合巖溶地區(qū)的特點(diǎn),才能選擇適宜的施工方法,保證施工的順利進(jìn)行。
確定方案的同時(shí),還應(yīng)遵循樁基處理的以下原則:
?。?)砂層埋置深度較厚,地下水位較深,無不良地質(zhì)的樁位用人工挖孔方案。
?。?)粘土層較厚。泥質(zhì)頁巖層厚、無溶洞的樁選用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)或沖擊鉆機(jī)成孔。石灰?guī)r層厚、有溶洞不良地質(zhì)的樁位選用沖擊鉆成孔。
從泰曲路的施工總結(jié)來看,采用挖孔與鉆孔相結(jié)合的方法是一種比較理想的方法,即上部采用人工挖孔,現(xiàn)澆砼護(hù)壁;下部采用鉆機(jī)成孔的方法。
下面,按照施工順序,從施工準(zhǔn)備、施工組織、成孔后的地質(zhì)勘探三個(gè)方面進(jìn)行闡述:
l.施工準(zhǔn)備
1.l 施工前的地質(zhì)勘探
首先進(jìn)行巖溶定位。利用工程物探和地質(zhì)鉆探方法,查明橋址區(qū)巖溶分布情況、巖溶發(fā)育位置及充填情況。先進(jìn)行工程物探,依據(jù)巖石的彈性差異,在地表人工激發(fā)的彈性向下傳播,遇到不同的彈性界面時(shí)發(fā)生反射,折射和透射,利用地震儀記錄此波,即可形成地震剖面圖。通過研究地震剖面圖彈性波場的變化規(guī)律,推斷出目標(biāo)體的分布范圍及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造及形態(tài)。為提高定位精度,再對(duì)物探推斷溶間范圍的各個(gè)樁位進(jìn)行地質(zhì)取芯鉆探,以確定該樁的地層巖性、巖
溶位置、大小等地質(zhì)情況,推斷出各層巖土的極限摩阻力,為制定施工方案提供可靠的依據(jù)。
根據(jù)地質(zhì)情況不同,樁底承載力與樁側(cè)摩阻力的大小,適當(dāng)調(diào)整樁長,確保樁基的承載力。
樁底:石灰?guī)r承載力≥7500KPa
摩擦樁:
石灰?guī)r樁側(cè)極限摩擦阻力>400KPa
泥質(zhì)頁巖樁側(cè)極限摩擦阻力>120KPa
在地質(zhì)勘探資料完備后,根據(jù)地質(zhì)樁狀圖,確定各樁基的施工方案。
1.2 鉆孔前的準(zhǔn)備工作
鉆孔前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作:樁位測量放樣,平整施工場地,布設(shè)道路,設(shè)置供水供電系統(tǒng),必備成孔用水、粘土、片石、碎石等材料,制作和埋設(shè)護(hù)筒,制作泥漿和準(zhǔn)備鉆孔機(jī)具等。
1.2.l 護(hù)筒的制作與埋設(shè)
護(hù)筒有固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離地面水、保證孔內(nèi)水頭高度、防止孔口坍塌等作用。因此,護(hù)筒的埋設(shè)應(yīng)牢固堅(jiān)密,經(jīng)久耐用,且盡量采用鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒一般使用6mm~10mm厚鋼板制成,為增加剛性防止變形,可在護(hù)筒外側(cè)加焊加勁肋,長度可根據(jù)地質(zhì)條件制成2~8m,內(nèi)徑比樁徑大20~30cm。護(hù)筒的埋設(shè)方法一般采用挖埋法和振動(dòng)打入法,埋設(shè)完畢后。應(yīng)測量其中心位置是否正確,并測量記錄其標(biāo)高。埋置好的護(hù)筒,應(yīng)用吊環(huán)吊掛或焊接在施工平臺(tái)上,以防
發(fā)生坍孔時(shí),護(hù)筒沉落或偏斜。
1.2.2 泥漿的制備
當(dāng)缺少優(yōu)質(zhì)粘土?xí)r,可在泥漿中摻入適量的燒堿、水泥、鋸木屑、片石、草袋等混合材料,以提高泥漿的膠體率和懸浮能力,加強(qiáng)泥漿效果及形成溶洞孔壁封閉環(huán)。各種材料選用要求如下:
?。?)水泥:在遇到流砂及松散地層的溶洞時(shí)使用,以提高泥漿粘度,增強(qiáng)護(hù)壁能力。摻入量按粘土:水泥=1:0.2~0.3的比例摻入。
?。?)燒堿:按粘土重量的2%-3%摻入。
?。?)鋸木屑:在粘土中摻入其體積的1%,可提高泥漿的懸浮能力。
?。?)片石:溶洞造壁和加固孔壁時(shí)使用,尺寸在10-30cm。
(5)草袋:為保證溶洞中堵漏和造壁效果,需用草袋或編織袋裝人粘土、燒堿、水泥、鋸木屑等混合料投人孔內(nèi)。
各種材料準(zhǔn)備完畢后,將鉆機(jī)就位固定,準(zhǔn)備鉆孔。
2.施工組織
2.1 上部人工挖孔
在采用挖孔施工前,根據(jù)水文地質(zhì)條件,遵循因地制宜的原則,選擇適當(dāng)?shù)目妆谥ёo(hù)形式。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)澆砼護(hù)壁、預(yù)制鋼筋砼護(hù)壁、磚井圈護(hù)壁的應(yīng)用比較,現(xiàn)澆砼護(hù)壁實(shí)施效果較好,多被采用?,F(xiàn)澆砼護(hù)壁有三種主要形式:①等厚度護(hù)壁;②外齒式護(hù)壁;③內(nèi)齒式護(hù)壁。根據(jù)不同地質(zhì)情況,每挖掘0.3~1.2m深時(shí),立即立模灌注厚度10~15cm的C25砼護(hù)壁。為加速砼凝結(jié)及拆模時(shí)間,可摻入速凝劑。為提高護(hù)壁的剛性,可在護(hù)壁內(nèi)加設(shè)豎向及環(huán)形鋼筋,采用φ8鋼筋。環(huán)形筋可每0.4~0.6m設(shè)一道,豎向筋根據(jù)孔徑設(shè)置6~10根。
挖孔過程中,排水工作至關(guān)重要。挖孔時(shí),孔內(nèi)滲水量不大時(shí),可人工提引排水;滲水量較大時(shí),采用水泵排水。對(duì)于小溶洞、暗流及涌水量的潛水層承壓力造成的排水困難,可采用注漿法封堵:在孔底鋪20cm厚卵石層,其上安設(shè)5mm厚,高于水面的鋼板圈,在鋼板圈內(nèi)卵石層上設(shè)置2根直徑25mm的壓漿鋼管,其中一根備用。壓漿管埋入過頂蓋處焊一鋼板,主要用于定位及防止壓入的水泥漿沿管壁上流。壓漿的給進(jìn)順序?yàn)椋耗酀{→純水泥漿→水泥砂漿,砂漿配
合比為1:1。砂漿中可摻入適量早強(qiáng)劑,現(xiàn)場常用1%的水玻璃作為早強(qiáng)劑。各種壓漿均以稠度來控制,泥漿稠度控制在2s~6s水泥漿和水泥砂漿的稠度控制在2s~10s動(dòng)壓力控制在0.3~0.5 Mpa,封閉處理48 h后就可進(jìn)行抽水開挖。
挖孔時(shí),如遇到在樁徑外有溶洞、溶槽或溶溝,應(yīng)用漿砌片石或進(jìn)護(hù)壁進(jìn)行封堵,以免造成進(jìn)灌注損失。成孔后,如樁底有溶溝、溶槽,處理方法是清除全部泥土后用C30 砼填滿;如樁底遇有石芽,處理方法是將石芽料鑿平,且鑿入基巖內(nèi)50cm左右;如遇溶洞,將溶洞頂鑿開,清除洞內(nèi)雜物,用C30 砼填滿,樁孔周圍用漿砌片石回填或用袋裝土回填后灌注進(jìn)護(hù)壁。當(dāng)然,人工挖孔比較經(jīng)濟(jì),相對(duì)的危險(xiǎn)性也較高,有些地區(qū)也可采用鉆機(jī)成孔。
2.2 下部鉆機(jī)成孔
開鉆前,應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿,如孔內(nèi)有水,可投入粘土,用沖擊鉆小沖程反復(fù)沖擊造漿。開孔及整個(gè)鉆進(jìn)過程中,始終保持孔內(nèi)水頭高于地下水位1.5~2.0m,并至少低于護(hù)筒頂面30cm。
3.成孔后的地質(zhì)勘探
為了滿足樁底承載力的要求,成孔后,還應(yīng)進(jìn)行樁底5米的地質(zhì)勘探,檢驗(yàn)樁底的巖石是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,溶洞是否還有擴(kuò)展。如取芯達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)當(dāng)繼續(xù)地質(zhì)勘探,根據(jù)設(shè)計(jì)要求而變更樁長,使樁底承載力與樁側(cè)摩阻力滿足要求。
實(shí)踐證明,巖溶地區(qū)采用“上挖下鉆”的施工方案,經(jīng)濟(jì)、實(shí)效、成孔率高,是一種比較理想的方法。當(dāng)然,巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜,應(yīng)當(dāng)持科學(xué)的態(tài)度,具體情況具體分析,不可盲目隨從。