沂河大桥的设计师_临沂市金雀山路沂河特大桥钻孔灌注桩施工中的溶洞处理

来源:文库题库 发布时间:2019-03-12 05:40:01 点击:

  一 工程概况      临沂市金雀山路沂河特大桥工程全长1757.34米,宽11米。上部结构为20米预应力混凝土T型梁,基础为钻孔灌注嵌岩桩。桩径为1.5米和1.2米。桩端嵌入微风化岩石持力层不少于2.0米。最大桩长35米,共有钻孔桩212个。开始施工时由于施工图纸中地质资料不尽详细,对地质情况掌握不够准确,施工过程中发生了许多塌孔现象,为工程的施工带来了困难,也造成了一定的经济损失。对此,我们又加强了对地质的钻探。通过对已完成的各个桩的岩样分析及钻进过程的实际情况,以及补充的地质勘探资料,场地内地质情况如下:
  该大桥横跨沂沭大断裂,地质结构极复杂,上部地层为河相冲积砂层,下部基岩层以安山岩、灰岩为主,场地内断裂、裂隙发育,甚至出现安山岩与灰岩互层现象。造成灰岩地层内溶洞、溶沟发育。综合区内地质情况,其不良工程地质条件有如下特点,
  1 地下水丰富,静止水位高,极容易引起塌孔。
  2 砂层较厚,一般厚度为5~15米,极易液化。
  3 岩溶发育。主要表现为溶洞多,有的地方同一桩基有三层溶洞重叠,钻孔过程中常因溶洞的出现而引起泥浆的大量流失,导致孔壁大面积塌坍,这是施工中的一大难点。有的地方岩层有裂隙,造成泥浆的遗漏。
  
  二 溶洞的处治措施
  
  1 险情的处理
  前期施工时,由于没有详细的地质资料,及实际施工中对可能出现的险情估计不足,出现了许多难以预料的情况。先是24-B#孔出现了塌孔现象,钻机也向着塌孔的地方发生了倾斜,幸亏抢救及时,才避免了钻机滑下去的可能。为此,我们对已开钻的孔位加强了准备,机械、人员随时待命,加强防备,因此,没有造成机械损失和人员的伤亡事故。同时,我们又将这种情况及时汇报给业主,请地质钻探队对未勘探的桩位进行了补勘,及时得到了桩位的地质资料,以便做好充分的准备工作。
  
  2 处治措施
  由于地质情况复杂,而且有的不可预料。施工中在采用岩溶地区常用的处理方法的基础上,又采取了如钢护筒跟进,灌注水下混凝土封堵等措施,并根据实际情况灵活采取方法处理。
  (1)加强护壁泥浆
  针对该地沙层较厚、孔壁易坍塌的特点,采用在泥浆中添加水泥的办法,加强孔壁强度,提高孔壁抗坍塌的能力。这种方法在应对泥浆流失速度较慢、量较少的钻孔时效果较好。
  (2)钢护筒控制
  为应对溶洞较大、较多,孔内泥浆流失较快,我们采用下钢护筒来控制。本工程施工工期比较短,质量要求又比较高,我们选用长的钢护筒。其优点是:制做容易,施工方便,扩孔后可直接下沉,不易错缝,还可保证桩基的垂直度和顺直度,接缝严密,混凝土浇注时不易漏浆。因为砂层的下面就是风化岩层,护筒的长度可根据砂层的厚度来确定。钢护筒的内径根据《公路桥涵施工技术规范》来确定。规范规定,钢护筒下沉的倾斜率≤1%,护筒中心偏位≤5厘米该工程桩基的桩径为1.5米,砂层厚一般为10米左右,所以护筒内径取1.7米。在钢护筒的取舍方面,一条重要原则就是从多个方案中选择不影响质量、最节约资金、最不影响工期的方案,所以在实际施工中并不是盲目地将所有桩基都下钢护筒。如果溶洞比较小,砂层较薄,就不用下钢护筒,只要控制好钻孔时泥浆稠度和比重,漏浆时补浆即可。当砂层较厚、溶洞较大时,钢护筒只需穿过砂层,不必穿过溶洞,而用片石和粘土填塞溶洞,这样可节约资金和加快进度。
  (3)(i)对于封闭的比较小的溶洞,采取注浆措施,提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满,则采取先填充碎石或干砂,然后注浆;若充填物呈松散或软塑状态时,直接注浆固结即可;若充填物已固结呈硬塑状态时,则可以直接冲孔,但需加强泥浆护壁。(ii)溶洞内无填充物或填充物较少需向洞内填充砂子的,选择一个合适的孔位,放入并固定钢套管,将注砂管与钢套管相连接,在注浆前灌砂。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律,计算填砂量。用压风机将干砂压入,为防止洞内高压阻止灌砂,利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积,压力稳定时,即可停止。(iii)若设计要求灌入碎石则必须钻一个大孔(直径不小于30cm)放入钢管并固定,钢管上置碎石料斗,碎石粒径不大于2cm,投料时振动钢管,以防止堵塞,填充量控制与填砂控制方法相同。(iv)对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等,冲孔时可采取投放片石、碎石夹粘土,甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用,保证泥浆不流失,使钻孔顺利通过岩溶区。
  (4)泥浆各项指标的控制
  在施工过程中,为了保证钻孔的顺利进行,而且砂层较厚,容易液化,所以我们要严格控制泥浆的各项指标,以利于有效地进行护壁。根据规范要求,钻孔泥浆由水、粘土和添加剂按适当配合比配置而成其各项指标分别为:相对密度1.2~1.4,粘度22~30,胶体率≥95%,含砂率≤4%。控制好泥浆的各项指标,可以有效护壁以减少和防止流砂塌孔。还可防止钻孔中地下水流失,使其保持饱和状态,地面不至于持续下陷,同时还起悬浮钻渣的作用。清孔后比重控制在1.2以内。
  (5)水下混凝土灌注
  水下混凝土灌注前的准备工作相当重要。终孔后的清孔和安放钢筋笼及混凝土导管后的清孔,需要严格控制泥浆的含砂率和泥浆比重、粘滞度等,这是特殊地质情况下的特别要求,在各项指标均达到要求后灌注水下混凝土。
  
  三 结束语
  
  在施工中,由于施工组织得力,方案得当,桩基施工进展速度较快。已完成的桩基经检测,各项指标均合格并满足规范和设计要求。根据已完桩基的施工,总结出以下几点:
  (1)每根桩必须用地质钻机钻探,详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型,画图列表,为制定相应施工方案提供详实依据。
  (2)对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等,为注浆参数计算提供依据。
  (3)根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。
  (4)对每种处理方案都要进行仔细的计算,施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案,指导施工。
  (5)遇到大溶洞时,必须请监理工程师和设计单位核查,明确处理方案,并报监理批准后实施。

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