臨沂市金雀山路沂河特大橋鉆孔灌注樁施工中的溶洞處理
2017-09-04
臨沂市金雀山路沂河特大橋工程全長1757.34米，寬11米。上部結構為20米預應力混凝土T型梁，基礎為鉆孔灌注嵌巖樁。樁徑為1.5米和1.2米。樁端嵌入微風化巖石持力層不少于2.0米。最大樁長35米，共有鉆孔樁212個。開始施工時由于施工圖紙中地質資料不盡詳細，對地質情況掌握不夠準確，施工過程中發(fā)生了許多塌孔現(xiàn)象，為工程的施工帶來了困難，也造成了一定的經濟損失。對此，我們又加強了對地質的鉆探。通過對已完成的各個樁的巖樣分析及鉆進過程的實際情況，以及補充的地質勘探資料，場地內地質情況如下：
該大橋橫跨沂沭大斷裂，地質結構極復雜，上部地層為河相沖積砂層，下部基巖層以安山巖、灰?guī)r為主，場地內斷裂、裂隙發(fā)育，甚至出現(xiàn)安山巖與灰?guī)r互層現(xiàn)象。造成灰?guī)r地層內溶洞、溶溝發(fā)育。綜合區(qū)內地質情況，其不良工程地質條件有如下特點，
1地下水豐富，靜止水位高，極容易引起塌孔。
2砂層較厚，一般厚度為5～15米，極易液化。
3巖溶發(fā)育。主要表現(xiàn)為溶洞多，有的地方同一樁基有三層溶洞重疊，鉆孔過程中常因溶洞的出現(xiàn)而引起泥漿的大量流失，導致孔壁大面積塌坍，這是施工中的一大難點。有的地方巖層有裂隙，造成泥漿的遺漏。
二溶洞的處治措施
1險情的處理
前期施工時，由于沒有詳細的地質資料，及實際施工中對可能出現(xiàn)的險情估計不足，出現(xiàn)了許多難以預料的情況。先是24－B#孔出現(xiàn)了塌孔現(xiàn)象，鉆機也向著塌孔的地方發(fā)生了傾斜，幸虧搶救及時，才避免了鉆機滑下去的可能。為此，我們對已開鉆的孔位加強了準備，機械、人員隨時待命，加強防備，因此，沒有造成機械損失和人員的傷亡事故。同時，我們又將這種情況及時匯報給業(yè)主，請地質鉆探隊對未勘探的樁位進行了補勘，及時得到了樁位的地質資料，以便做好充分的準備工作。
2處治措施
由于地質情況復雜，而且有的不可預料。施工中在采用巖溶地區(qū)常用的處理方法的基礎上，又采取了如鋼護筒跟進，灌注水下混凝土封堵等措施，并根據實際情況靈活采取方法處理。
(1)加強護壁泥漿
針對該地沙層較厚、孔壁易坍塌的特點，采用在泥漿中添加水泥的辦法，加強孔壁強度，提高孔壁抗坍塌的能力。這種方法在應對泥漿流失速度較慢、量較少的鉆孔時效果較好。
(2)鋼護筒控制
為應對溶洞較大、較多，孔內泥漿流失較快，我們采用下鋼護筒來控制。本工程施工工期比較短，質量要求又比較高，我們選用長的鋼護筒。其優(yōu)點是：制做容易，施工方便，擴孔后可直接下沉，不易錯縫，還可保證樁基的垂直度和順直度，接縫嚴密，混凝土澆注時不易漏漿。因為砂層的下面就是風化巖層，護筒的長度可根據砂層的厚度來確定。鋼護筒的內徑根據《公路橋涵施工技術規(guī)范》來確定。規(guī)范規(guī)定，鋼護筒下沉的傾斜率≤1％，護筒中心偏位≤5厘米該工程樁基的樁徑為1.5米，砂層厚一般為10米左右，所以護筒內徑取1.7米。在鋼護筒的取舍方面，一條重要原則就是從多個方案中選擇不影響質量、最節(jié)約資金、最不影響工期的方案，所以在實際施工中并不是盲目地將所有樁基都下鋼護筒。如果溶洞比較小，砂層較薄，就不用下鋼護筒，只要控制好鉆孔時泥漿稠度和比重，漏漿時補漿即可。當砂層較厚、溶洞較大時，鋼護筒只需穿過砂層，不必穿過溶洞，而用片石和粘土填塞溶洞，這樣可節(jié)約資金和加快進度。
(3)(i)對于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過溶洞。若洞內無填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態(tài)時，直接注漿固結即可；若充填物已固結呈硬塑狀態(tài)時，則可以直接沖孔，但需加強泥漿護壁。(ii)溶洞內無填充物或填充物較少需向洞內填充砂子的，選擇一個合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。根據成樁直徑、圍護體積的最小直徑及堆積體成形規(guī)律，計算填砂量。用壓風機將干砂壓入，為防止洞內高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達到計算的填充體積，壓力穩(wěn)定時，即可停止。(iii)若設計要求灌入碎石則必須鉆一個大孔(直徑不小于30cm)放入鋼管并固定，鋼管上置碎石料斗，碎石粒徑不大于2cm，投料時振動鋼管，以防止堵塞，填充量控制與填砂控制方法相同。(iv)對于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到護壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。
(4)泥漿各項指標的控制
在施工過程中，為了保證鉆孔的順利進行，而且砂層較厚，容易液化，所以我們要嚴格控制泥漿的各項指標，以利于有效地進行護壁。根據規(guī)范要求，鉆孔泥漿由水、粘土和添加劑按適當配合比配置而成其各項指標分別為：相對密度1.2～1.4，粘度22～30，膠體率≥95％，含砂率≤4％?？刂坪媚酀{的各項指標，可以有效護壁以減少和防止流砂塌孔。還可防止鉆孔中地下水流失，使其保持飽和狀態(tài)，地面不至于持續(xù)下陷，同時還起懸浮鉆渣的作用。清孔后比重控制在1.2以內。
(5)水下混凝土灌注
水下混凝土灌注前的準備工作相當重要。終孔后的清孔和安放鋼筋籠及混凝土導管后的清孔，需要嚴格控制泥漿的含砂率和泥漿比重、粘滯度等，這是特殊地質情況下的特別要求，在各項指標均達到要求后灌注水下混凝土。
三結束語
在施工中，由于施工組織得力，方案得當，樁基施工進展速度較快。已完成的樁基經檢測，各項指標均合格并滿足規(guī)范和設計要求。根據已完樁基的施工，總結出以下幾點：
(1)每根樁必須用地質鉆機鉆探，詳細記錄地質狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫圖列表，為制定相應施工方案提供詳實依據。
(2)對填充物進行土工試驗，分析其物理力學特性，檢測容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數(shù)計算提供依據。
(3)根據地質鉆探資料和填充物情況，對每根樁設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。
(4)對每種處理方案都要進行仔細的計算，施工前在橋位外進行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗，取得經驗數(shù)據，完善施工方案，指導施工。
(5)遇到大溶洞時，必須請監(jiān)理工程師和設計單位核查，明確處理方案，并報監(jiān)理批準后實施。
