巖溶地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)
2016-11-07
1.工程概況
貴州省甕安至江口的高速公路存在一段16？30+1？40米的高架橋，被稱之為K140+240銀盞高架橋，總共5聯(lián)；將肋板臺(tái)運(yùn)用于下部的結(jié)構(gòu)橋臺(tái)，而采用柱式墩來(lái)做橋墩，除了第3聯(lián)運(yùn)用的是預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支T梁，在上部的結(jié)構(gòu)當(dāng)中基本都采用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T梁；擴(kuò)大10#-16#的基礎(chǔ)，其余的都運(yùn)用樁基礎(chǔ)，21米為最大的樁的長(zhǎng)度，1.8米為樁基直徑。通過(guò)實(shí)際調(diào)研以及鉆孔探測(cè)，4#-7#墩存在溶洞，這種情況通過(guò)與設(shè)計(jì)院進(jìn)行溝通研究，為了橋梁結(jié)構(gòu)得到安全保障及樁基底部能夠進(jìn)入完整圍巖，建議穿越溶洞要采取延長(zhǎng)樁長(zhǎng)度等措施。
2.巖溶地質(zhì)特點(diǎn)
2.1 基巖頂面起伏不平
由于受到地下水和地表水的侵蝕，石灰?guī)r的巖面普遍會(huì)出現(xiàn)犬牙交錯(cuò)的形態(tài)，也經(jīng)常發(fā)生巖面突變的現(xiàn)象。如此便會(huì)造成基巖面的起伏不平，一般突變后的高度相差1～5m，甚至有的地段能夠達(dá)到20米左右的差距。這種情況下，樁基在施工過(guò)程中容易引起質(zhì)量以及安全問(wèn)題，如斷樁、卡鉆、偏孔以及垂直度過(guò)大或偏差等，給樁基施工造成極大的麻煩。
2.2 淺層溶洞
淺層溶洞為基巖面以下2m～15m內(nèi)的溶洞，溶洞內(nèi)部一般存在填充物，其呈現(xiàn)出一種軟塑―流塑的狀態(tài)。由于溶洞發(fā)育具有無(wú)法預(yù)測(cè)性、形態(tài)復(fù)雜性，所以在樁基施工中，樁位進(jìn)入溶洞的位置以及溶洞的高度都會(huì)嚴(yán)重影響到樁基的承載力以及成孔，給橋梁帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。
2.3 軟土
軟土存在于石灰?guī)r溶洞地區(qū)的基巖表面，具有軟塑―流塑狀態(tài)，薄厚不一的特點(diǎn)，在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，這種軟土層會(huì)帶來(lái)很多施工質(zhì)量問(wèn)題，如斷樁、縮頸等；另外，由于軟土層具有較大的壓縮性，容易降低樁基的有效承載力并對(duì)其產(chǎn)生負(fù)摩擦的現(xiàn)象。
3.溶洞探測(cè)方法
3.1 地質(zhì)鉆探法
在工程地質(zhì)鉆探技術(shù)中主要運(yùn)用地質(zhì)鉆探法。該方法主要是在柱狀圖上標(biāo)注出樁位所處的溶洞、溶槽以及溶溝等。由于其對(duì)于樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)非常重要，所以其重要性不能忽視。
3.2 施工探測(cè)法
確定溶洞位置的方式有很多種，施工探測(cè)法就是其中一種，它是在鉆孔施工過(guò)程中，利用沖擊響應(yīng)（鉆頭處）、漏漿的位置以及反饋等來(lái)確定溶洞的位置。該種方法對(duì)于經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的要求不高，但必須對(duì)施工過(guò)程中人員的安全情況進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。施工探測(cè)法能夠初步分析溶洞的大小、形狀以及柱狀高度等。
3.3 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)法
地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)法運(yùn)用于施工前，利用高頻電磁波的發(fā)射，然后由雷達(dá)接收效果圖來(lái)判斷溶洞的具體情況，這是由于不同介質(zhì)中電磁波的傳播速度以及損失存在不同，那么雷達(dá)接收的效果也就不同。該方法能夠?qū)θ芏吹陌l(fā)育情況以及位置、大小做出比較準(zhǔn)確的斷定，是目前最為便利的溶洞探測(cè)法。
4.溶洞處置方法
4.1 溶洞高度1米到3米的處理方法
1米到3米之間的溶洞高度，其溶洞范圍較小，溶洞內(nèi)是否存在半填充或全填充的填充物都能夠在地質(zhì)報(bào)告中顯示出來(lái)，另外，漏漿現(xiàn)象是否在鉆孔過(guò)程中存在，這些都能夠?qū)κ欠癫蓱?yīng)在鉆孔過(guò)程中取特殊處理措施進(jìn)行有效判斷，如果這些情況都不存在，那么可按照常規(guī)樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工。銀盞高架橋1#、2#墩就是屬于這種情況，我們針對(duì)溶洞較小且洞內(nèi)有填充物的特點(diǎn)，僅僅是放慢沖擊速度，減少進(jìn)尺等措施進(jìn)行處置，安全穿越溶洞。
如果溶洞內(nèi)不存在填充物，而漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，那么就要根據(jù)漏漿的位置并結(jié)合地質(zhì)報(bào)告來(lái)進(jìn)行以下處理：（1）漏漿現(xiàn)象如果發(fā)生在溶洞或者其地層被嚴(yán)重破碎時(shí)，需要在孔內(nèi)混合投入黏土、片石以及水泥，然后進(jìn)行持續(xù)的沖擊，以達(dá)到穩(wěn)固孔壁的目的。最后在水泥強(qiáng)度達(dá)到2.5mpa后再進(jìn)行溶洞的穿越施工；（2）漏漿現(xiàn)象發(fā)生在鉆進(jìn)巖層過(guò)程時(shí)，應(yīng)在孔中投入黏土塊，該土塊的含砂量不應(yīng)過(guò)高。下圖為高度在1米到3米之間的溶洞處理圖：
4.2 溶洞高度3米到5米的處理方法
1米到5米之間的溶洞高度，具有教小的多層溶洞間距，如果回填法無(wú)法將漏漿現(xiàn)象制止住，那么建議進(jìn)行鋼護(hù)筒穿越的處理方法。首先進(jìn)行開(kāi)孔、擴(kuò)孔，然后將鋼護(hù)筒振沉至溶洞底部。銀盞高架橋4#、7#墩經(jīng)探測(cè)發(fā)現(xiàn)為三層溶洞，溶洞高度較大，該橋才用了鋼護(hù)筒安全穿越溶洞。
4.3 壓力注漿方法
對(duì)于溶洞裂隙比較多的工程情況，在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，壓力注漿處理法也可以用來(lái)處理漏漿、塌陷等安全情況。壓力注漿法一般是在樁基周圍設(shè)置鉆孔布，然后再施加壓力進(jìn)行水泥漿的灌注，最后固結(jié)溶洞填充物。針對(duì)較大的溶洞，可增加注漿孔的數(shù)量，注漿壓力為0.3～0.5Mpa，漿液的水灰比在0.8：1～1：1之間。
5.巖溶地質(zhì)樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制措施
5.1 鉆孔灌注樁
5.1.1漏漿、塌孔
將質(zhì)量較好的黏土及片石準(zhǔn)備齊全，在孔口出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象時(shí)，能夠?qū)ね烈约捌皶r(shí)拋填到里面進(jìn)行處理。而溶洞上部的護(hù)臂壓力受到泥漿滲漏的影響造成塌孔現(xiàn)象，針對(duì)這種情況，應(yīng)確保一定的沉渣或者一定的泥漿濃度，然后封堵溶洞的裂隙，以防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。
5.1.2卡鉆和埋鉆
造成卡鉆與埋鉆的主要原因是碎石在填充過(guò)沖中的下落，以及對(duì)鉆頭用力過(guò)猛。對(duì)這種情況的處理措施為：（1）當(dāng)鉆已經(jīng)進(jìn)入溶洞位置時(shí)，應(yīng)減少進(jìn)入的尺度，對(duì)其速度進(jìn)行有效控制，同時(shí)注意調(diào)高泥漿比重，如向孔內(nèi)拋填黏土等，如此能夠防止碎石下落；（2）對(duì)于埋鉆的情況，應(yīng)該事先準(zhǔn)備一些拖拉設(shè)備以及鉆機(jī)撤離準(zhǔn)備，將鋼絲繩系好，最后進(jìn)行鉆孔。
5.1.3斷樁
預(yù)防斷樁安全隱患的具體措施為：（1）及時(shí)供應(yīng)灌裝混凝土，維持兩輛以上的罐車在現(xiàn)場(chǎng)；（2）在混凝土灌注過(guò)程中，要對(duì)砼頂面高程進(jìn)行及時(shí)測(cè)量，保持5m左右的導(dǎo)管長(zhǎng)度；（3）如果存在漏漿現(xiàn)象，則隨漿面將導(dǎo)管同時(shí)下放，將導(dǎo)管進(jìn)行深埋處理；（4）如果存在混凝土面不上升以及大量超灌的現(xiàn)象，則可暫停片刻再繼續(xù)灌注；（5）通知混凝土拌合站在進(jìn)行灌孔之前應(yīng)保證混凝土的及時(shí)供應(yīng)。
5.2 挖孔灌注樁
?。?）對(duì)于較大的溶洞來(lái)說(shuō)，為了防止出現(xiàn)護(hù)壁坍塌砼漫流以及斷樁等安全隱患，應(yīng)采用片石進(jìn)行砼填充處理；（2）對(duì)于較小的溶洞來(lái)說(shuō)，可以采取封堵澆筑砼護(hù)壁的處理方式；（3）當(dāng)挖孔至樁底設(shè)計(jì)高程時(shí)，為了保證樁基的結(jié)構(gòu)安全，要在孔底進(jìn)行鉆孔或釬探。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，巖溶地質(zhì)具有復(fù)雜的特性，其樁基礎(chǔ)施工更是具有很多條件限制，只有在施工之前對(duì)其地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)勘察，然后根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，采取相應(yīng)的預(yù)防以及處理措施，才能夠確保樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量，以避免地質(zhì)原因帶來(lái)的安全隱患。
參考文獻(xiàn)
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