岩溶地区钻孔灌注桩施工
2016-11-07
引言：钻孔灌注桩广泛应用于高层建筑、桥梁、地下建筑等工程中，岩溶地区进行钻孔灌注桩施工，是一项工作繁杂、工序严密、技术性强、工期较短、需连续三班作业的地下隐蔽工程。因此，为了提高和保证钻孔灌注桩的耐久使用性，应因地制宜，综合考虑地层性质、地下水、场地条件与环境、施工设备性能、起吊载荷大小等因素，精心组织好施工，制订切实可行的施工措施，以确保工程质量。
1、工程概况
长株潭城际铁路白石港特大桥位于株洲市境内，起点里程为DK42+809.130，终点里程DK44+142.255，桥梁全长1333.125m。孔跨布置为1-24m简支箱梁+2-32m简支梁+（60+100+60）m连续梁+2-32m简支箱梁+（64+108+64）m连续梁+20-32m +2-24m简支箱梁，共32个桥墩，2个桥台。根据已探明溶洞勘探资料显示，溶洞均分布于灰岩地层中，灰岩上部地层分布为种植土、人工填土、粉质黏土、泥质砂岩、砂砾岩，灰岩上部地层层厚主要在20～76米范围内，其中主要分布地层为泥质砂岩、砂砾岩，且均为全风化，岩层较为破碎，施工过程中容易导致塌孔。
2、岩溶地质钻孔桩总体施工方案
本桥溶洞处理根据溶洞的性质及设备施工工艺要求主要采用水泥注浆、钢护筒跟进及回填片石及水泥、黏土等处理方式。根据溶洞的分布，钻孔前对桩位周围布孔，注入水泥浆以固结桩周围溶洞填充物。同时根据溶洞的大小，分别采用下钢护筒跟进至溶洞底及冲击钻反复成孔。
2.1注浆方案
根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每桩布置3～4个压浆孔。
2.2钻孔方案
一般采用360型旋挖钻机开孔，对于大于3m的溶洞采用钢护筒防护钻进到溶洞底，通过溶洞区后采用旋挖成桩；对于小于3m的溶洞旋挖机钻进到溶洞顶时，采用冲击钻反复冲击成孔，通过溶洞区后采用旋挖成桩，对于超长桩360旋挖机不能达到的深度采用460型继续成孔。
2.3各墩位桩孔施工顺序
由于桥位岩溶形态复杂，溶洞互相连通，对开孔顺序需仔细研究确定。在决定钻孔顺序前，应根据地质资料弄清各桩位处溶洞情况。决定钻孔顺序的原则是：根据岩溶裂隙的走向，溶洞的大小、多少、岩面的高低等地质条件逐步进行，先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工，先安排长桩施工，有利于及时封闭溶洞，隔断通道。有条件时应考虑先施工外围桩基，后施工中间桩基，或者有意识的加快外围桩基的施工进度。
3、岩溶地质溶洞处理主要方法
3.1水玻璃注浆
压浆材料采用普硅42.5R水泥与水玻璃，按工艺配比配备。溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到20MPa以上的强度，主要是防止钻孔桩施工时泥浆流失及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。
3.2钢护筒跟进
为防止连珠溶洞或者大溶洞塌孔，采用钢护筒同步跟进的方法。
3.3片石、黏土回填
小溶洞采用回填片石法，小溶洞的处理方法如下：1）当钻至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的小片石（直径20cm～40cm）和黏土，黏土要做成泥球（Φ15cm～Φ20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1m～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。2）根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水补浆。击穿洞顶后，在溶洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采用不同的钻进方法。当填充物为软弱黏性土、淤泥土夹碎石时，应向孔内投入黏土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁；但还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。
4、钻进成孔工艺
4.1钻机就位前准备工作
质检人员和钻机技术员先对钻机各种性能和泥浆泵等进行全面检查，确保设备能正常运作。钻机技术员准备好钻孔需用的各种资料，并根据地质报告和施工图纸绘制钻孔桩位地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头（钻头外径等于设计基桩直径）、泥浆稠度等。
4.2钻机就位
平整场地，钻机正确就位，保证平面位置、垂直度符合要求。钻机就位后，牢固固定钻机以避免在钻孔过程中因钻机振动而影响平面位置。
4.3钻孔
当钻机就位并复检后，进行钻机调试，启动泥浆泵转盘，待泥浆形成循环后方可开始进尺。钻孔时采用正循环进行施工。钻进施工中需注意控制提钻速度，以免造成负压过大而不利于孔壁的稳定
4.4终孔
当钻至设计标高时应及时通知监理工程师，经监理工程师、设计代表检查符合要求后才可终孔。如地质情况发生变化，需由业主、设计单位和监理单位确认，确定是否需要继续冲孔。
4.5成孔检测及清孔
钻孔到位后采用长为4～6倍的桩径、直径大于钢筋笼10cm的检孔器进行孔深、孔径和垂直度等的检测，经监理工程师验收合格签认后，开始进行首次清孔。
4.6钢筋笼制作与安装
基桩钢筋笼的加工，在钢筋加工场集中制作，制作完成后由作业技术人员、技术员、质检工程师进行检查在用平板车进行钢筋笼转运时，在平板车上必须设置固定钢筋笼用的型钢支架。钢筋笼分节进行起吊安装，每节长度9m或12m，起吊采用大吨位吊机，在钢筋笼的安放过程中，骨架的起吊、下放要垂直；每节接长要顺直，接头牢固可靠。同时严防钢筋骨架下放过程中与孔壁擦撞，以免破坏孔壁。
4.7导管安装
钢筋笼下放完毕，开始安装导管，导管由运输车运抵墩位旁，为提高导管安装速度，先在地面上接长，单节段长度按20米考虑，然后吊车或履带吊逐段吊起并在孔内下放，直至设计位置。导管接头为卡口式，分段长度1～3m，最下一节长5m。导管使用前要进行水密、承压和接头抗拉试验。
4.8水下砼浇注
导管下完后，现场技术员和质检员采用4kg左右的测锤对孔底沉淀厚度进行检测，如不满足要求，根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔，直至满足要求后方可进行砼灌注。现场技术员在进行基桩浇注前在原始记录表上根据实际情况填写孔深，导管总长，并标明导管节数及导管组合，确定合理的导管悬空（在0.2～0.4m左右）。安装大料斗及支架和料斗，并检查安装情况。准备工作就绪，通知砼拌和站进行砼拌和。在拌和时，试验组人员需派专人现场监督，按照规定的频率进行砼塌落度与和易性的检查，并随时和现场保持联系，保证砼灌注的顺利。导管拆除前要准确测量砼顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。
5、结语
岩溶地区的该管段钻孔灌注桩通过不断的总结改进施工方案，成桩效果较好，质量稳定可靠，同时也取得了较好的经济效益，可以为以后类似工程施工提供经验借鉴。需要指出的是，岩溶地区钻孔桩施工仍是桩基础的施工难点、重点，还仍继续努力钻研，不断总结经验，改进施工工艺。
参考文献：
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