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      不良地質條件下橋梁鉆孔樁聲測管施工技術探討

      頻道:公司動態 日期:
      不良地質條件下橋梁鉆孔樁聲測管施工技術探討 
      在進行橋梁樁基礎聲測管施工過程中,經常遇到不良的地質問題,如溶洞、溶孔、裂縫等情況,本文結合具體工程實踐,對溶巖地區進行鉆孔樁聲測管施工過程中遇到問題及處理
      目前,在巖溶地區進行橋梁建設工程已是普遍的現象。由于溶洞隱藏在地下巖層中,難以準確預測其大小、位置及形狀,且其上覆蓋層地質情況直接影響到樁孔是否因溶洞漏漿而引起塌孔。因此,現場聲測管施工人員應根據地質勘測資料,在聲測管施工過程中密切注意鉆進過程,認真做好記錄,發現問題,應根據不同的情況斷明原因,采取相應的措施進行處理,以保證鉆孔質量。
      二、工程概況:
      廣東省內某橋梁工程,工程主橋主墩基礎采用φ230cm鉆孔灌注樁,每墩設6根樁,按柱樁設計,最深厚樁長70m。主橋邊墩基礎采用φ150cm鉆孔灌注樁,每墩設4根樁,按柱樁設計,樁長約為40m。引橋基礎采用鉆孔灌注樁,樁徑為φ150cm、φ180cm,每墩設2根樁,按柱樁設計,最深樁長約85m。橋臺基礎采用鉆孔灌注樁,樁徑為φ120cm,0號臺按摩擦樁設計,設8根樁,24號臺按柱樁設計,設6根樁,最深樁長約62m。樁基均采用C30砼。另外,人行梯道設φ100cm摩擦樁4座(4*4)共16根。全橋共計樁基88根。根據地質勘測資料,有近八成的樁在樁基中心處出現溶洞。
      三、地質情況
      根據地質勘察報告資料,樁基地層由上而下為耕植土、填筑土、亞粘土、粘土、粉砂、淤泥、溶洞、全強風化砂頁巖、溶洞、全強風化炭質灰巖、溶洞、微風化炭質灰巖。
      四、聲測管施工前的準備
      1、人員組織
      (1)針對該樁基工程出現大量溶洞的情況,項目部成立了溶洞應急處理小組,專門編制了應急預案,首先從人員組織和機械設備方面加以落實,安排聲測管施工管理人員24小時在現場輪流值班,全面加強聲測管施工過程控制,一旦遇到問題及時進行協調和技術處理,并且將處理結果及時上報。
      (2)組織技術人員對水文、地質勘探資料進行認真的研讀、分析,綜合各方面的意見,制定聲測管施工方案和安全技術保障措施。
      (3)項目部總工程師根據現場監理和業主批準的聲測管施工方案,對現場聲測管施工管理和技術人員,以及作業隊長與實際操作者,進行嚴密與細致的安全技術交底,交底要求詳細掌握溶洞出現的分布部位,把每個樁孔的地質柱狀圖和聲測管施工方法單獨列出,幫助聲測管施工管理人員溶洞的位置和大小規模作出基本的判斷,并且對聲測管施工過程中可能出現的情況,提前作出處理方法和意見。
      2、材料、設備配備
      (1)備足成孔用水、粘土、片石、碎石等必備材料,確保溶洞鉆穿時迅速補水、補漿,預防坍孔,并及時拋填粘土、片石,以恢復正常鉆孔作業。
      (2)預先做好少量的鋼護筒,現場配備裝載機、吊車、手推車等設備。
      五、聲測管施工過程控制
      本工程采用沖擊樁機成孔工藝進行聲測管施工,樁機支撐點遠離樁位,支點距離應根據可能造成坍塌范圍進行估算,嚴禁將鉆機直接支撐在孔口,同時鉆機應用“八”字纜風繩拴拉。鉆機安裝就位后,底座和頂端應平穩,不得產生位移或沉陷。
      1、當鉆至溶洞頂1m左右時,首先準備足夠的小片石或粗雜石(直徑10~20cm)和粘土,粘土要做成泥球(φ15~20cm),對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1~1.5m范圍內變換沖程,逐漸將洞頂擊穿,以防止卡鉆。
      2、根據鉆孔的進尺情況,在擊穿洞頂之前,要有專人觀測護筒內泥漿面的變化,一旦泥漿面下降,應迅速補水、補漿。擊穿洞頂后,在溶洞內鉆進時,根據填充物的不同,要采取不同的鉆進方法。當充填物為軟弱粘性土或淤泥時,應向孔內投入粘土、片石混合物(比例1:1),沖砸固壁;當為砂層、卵石層時還應提高泥漿的粘度和相對密度。只有當泥漿漏失現象全部消失后才轉入正常鉆進。如此反復使鉆孔順利穿過溶洞。
      3、樁的套管鋼護筒的內徑為大于樁徑150mm,并根據樁徑的大小分別采用8~12mm厚的鋼板卷制而成。采用的鋼護筒長度為根據溶洞深度確定,分節運到現場。鋼護筒的埋設過程為:第一節由人工埋設,使筒頂高出地面20cm,焊接第二節后,在護筒頂放置打板(5cm厚鋼板制作),利用鉆機提起鉆頭,將鋼護筒沖擊入土,然后沖孔,孔深達到護筒底后,再焊接第三節護筒,如此循環,直至達到需要深度。
      護筒埋設好后,護筒中心與設計樁位中心偏差不得超過5cm,斜度不得大于1%。
      4、對于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時,為防止泥漿突然流失,造成孔壁坍塌,采取護筒跟進法聲測管施工。具體做法為:首先將φ1.5m的鉆頭擴大至φ1.7m,正常鉆進至溶洞上方約1m處,將鉆頭提起,用振動錘將內徑1.5m、壁厚6mm的鋼護筒砸至孔底,再將鉆頭直徑改為φ1.5m繼續沖砸,直至擊穿溶洞,然后回填粘土片石混合物(比例1:1),采用1~1.5m的沖程將洞內沖砸密實,再轉入正常鉆進。
      遇較大的溶洞時,先在孔口附近準備好足夠的塊石、粘土、水泥。在洞頂打穿時,一旦發現漏漿,要迅速填堵,防止塌孔。一般溶洞洞頂擊穿后,樁孔中泥漿會很快下降,此時要用鏟車及時將準備好的塊石、粘土、水泥按適當的比例拋入,直至孔中的泥漿停止下降,并慢慢上升,此時可用沖錘進行適當擠壓,反復拋塊石、粘土、水泥,直至把樁基兩側的溶洞都填滿或堵死為止,最后補充滿泥漿再重新成孔,溶洞較大的最好等1~2天后再重新沖孔成樁。
      有的大溶洞需要打鋼護筒的樁基,先用樁機錘成孔至溶洞頂,并采用高密度護壁泥漿,然后移開樁機,采用60kW以上的振動錘和25t以上的吊機配合,振打鋼護筒。鋼護筒采用分節吊裝焊接,分節高度為8~10m,孔口對焊,振打入樁孔內,一般每節振打只需5~20分鐘(不包括吊裝焊接)。
      5、鉆孔達到設計標高并清孔后,對孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質是否與設計相符合,孔底泥漿沉淀厚度等進行檢查,報請現場監理工程師檢查合格后,進行清孔。   采用掏渣法進行清孔,要求用手摸泥漿無2mm~3mm大的顆粒為止,并使泥漿的相對密度減小到1.1~1.20。降低相對密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高壓水,使水流將泥漿沖稀,泥漿相對密度逐漸降低達到所要求的清孔標準后,即可停止清孔。
      6、鋼筋籠、聲測管制作和安裝
      鋼筋籠制作采用箍筋成型法。制作后的鋼筋骨架必須放在平整、干燥的場地上。鋼筋骨架在鋼筋加工場地分段制作,運至現場后吊入孔內,并在孔口進行焊接接長。焊接采用單面焊,焊縫長度須滿足聲測管施工技術規范的要求。
      首先,用1.5倍樁徑的探孔器對樁孔進行試探,查明樁孔是否正常,然后鋼筋骨架用吊車起吊,第一段存入孔內后用鋼管或型鋼臨時擱支在護筒口,再起吊另一段,對正位置焊接后逐段放入孔內至設計標高,鋼筋骨架在下放時應注意防止碰撞孔壁,如放入困難,應查明原因,不得強行插入,同時要注意觀察孔內水位情況,如發生異常,馬上停止,檢查是否坍孔。
      聲測管采用內徑57mm,壁厚3mm的鋼管,以防砼漿漏入管內,聲測管的底口用鋼板焊嚴實,頂口也用鋼板焊接,進行密封,以防砼漏入。
      由于在下鋼筋籠和導管的過程中,沉淀厚度可能會增大,因此必須采取二次清孔。具體方法是以導管作為作為吸泥泵的吸漿管進行抽漿法清孔。
      7、水下混凝土的塌落度以18~22 厘米為宜,并有一定的流動度,澆注水下混凝土時先灌入的首批混凝土,其數量必須經過計算,使其有一定的沖擊能量,能把泥漿從導管中排出,并保證把導管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要時可采用儲料斗。
      澆注水下混凝土時,嚴禁導管提出混凝土面,派有專人測量導管埋置深度及管內外混凝土面的高差,及時填寫水下混凝土澆注記錄。同時,對澆注過程中的一切故障均要記錄備案。
      在澆注過程中,當導管內混凝土含有空氣時,后續的混凝土宜通過溜槽慢慢地注入漏斗和導管,不得將混凝土整斗從上面傾入導管內,以免導管內形成高壓氣囊,擠出關節間的橡膠墊使導管漏水。見圖1
      六、聲測管施工中應該注意的事項
      1、鉆頭鉆至溶洞頂時,為防止由于溶洞頂板巖層厚度、硬度不均而出現斜孔,除采用拋填片石平衡鉆頭外,也可采用質量較大的鉆頭處理。
      2、溶洞處理時,必須準備充足的粘土、片石、碎石、鋼護筒等材料。
      3、溶洞內泥漿濃度要大,比重不小于1.6。
      4、水下混凝土的塌落度保持18~22 厘米為宜。
      5、導管埋入混凝土的深度一般控制在2m~4m,特殊情況不得小于1m或大于6m。導管提升時應保持軸線豎直和位置居中,逐步提升。
      6、當處理住漏漿時或到達溶洞位置但不漏漿,要向孔內拋填片石及粘土進行固壁,小沖程反復沖砸,使拋填片石充分擠入孔壁,粘土充分填塞片石空隙,避免混凝土超灌量過大,保證成樁質量。
      七、結束語
      在樁基聲測管施工過程中,我們通過以上幾項控制處理措施,基本上順利地解決了巖溶、砂礫地區橋梁鉆孔樁的技術難題,成樁質量較好,經檢測全部為Ⅰ類樁,取得了良好的工程質量和社會經濟效益。
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