王根旺

摘要:文章通過工程實(shí)例,以巖溶地質(zhì)條件下灌注樁的施工技術(shù)難點(diǎn)為切入點(diǎn),從施工技術(shù)措施、施工控制要點(diǎn)、樁基檢測等方面,介紹了在巖溶地區(qū)成功進(jìn)行灌注樁施工的方法。

關(guān)鍵詞:巖溶地質(zhì) 灌注樁施工 路橋工程 施工技術(shù)

一、施工技術(shù)難點(diǎn)

由于該巖溶地段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,樁基須完全穿過破碎帶,嵌入完整基巖,所以大多數(shù)入巖達(dá)4m～6m,有部分孔甚至入巖達(dá)8～10m。本工程為硬質(zhì)石灰?guī)r,強(qiáng)度高,不易鉆進(jìn),因此施工難度大,技術(shù)要求高。

因巖溶地層巖溶和裂隙發(fā)育,鉆孔遇巖溶或裂隙后,護(hù)壁泥漿會(huì)迅速流失,若補(bǔ)漿不及時(shí),則護(hù)壁泥漿面瞬間下降從而導(dǎo)致塌孔、埋鉆、嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致上部土體隨地下水進(jìn)入溶洞或裂隙,從而引起地面塌陷,危及機(jī)械和人員的安全。

二、施工技術(shù)措施

針對上述各方面不利的因素,我們首先考慮的是借鑒相似工程曾經(jīng)成功采用的壓密注漿方案。其次,考慮到本工程在鉆孔過程中因漏漿而塌孔的部位主要發(fā)生在上部。因此,從防止塌孔的角度出發(fā),我們又提出了在地表以下6m范圍內(nèi)采取沉井的方法,下鋼筋混凝土管護(hù)壁或采用長鋼護(hù)筒護(hù)壁。

通過對各方案的權(quán)衡比較,我們認(rèn)為采用6m長鋼護(hù)筒護(hù)壁的方案最適合現(xiàn)有的地質(zhì)、施工和設(shè)備條件,且方法簡潔,工期短。具體措施如下:

(一)鉆進(jìn)工藝

在施工過程中,采用“回轉(zhuǎn)+沖擊鉆進(jìn)”工藝施工。本工程處于巖溶地區(qū),因此綜合考慮,在土層部分采用鉆機(jī)成孔,鉆至巖面改為沖擊鉆機(jī)成孔。這種方法工效高,進(jìn)度快。

在上層粉土中鉆進(jìn)時(shí),泥漿相對密度應(yīng)保持在1.2～1.45之間,主要拋擲事先預(yù)備好的粘土,邊鉆進(jìn)邊造漿,做好護(hù)壁工作,防止塌孔、埋鉆、擴(kuò)徑。粘土層在鉆進(jìn)過程中可自行造漿,孔壁相對穩(wěn)定,不易塌孔。當(dāng)鉆至巖層時(shí),改用沖擊鉆機(jī),快接近已探明的破碎帶、巖溶發(fā)育處時(shí),宜采取“吊打”的施工方法,既短沖程、密頻率的低錘密擊沖孔工藝,這樣一方面可防止卡鉆,另一方面稠泥漿可有效堵塞裂隙。

當(dāng)樁孔即將沖穿溶洞時(shí),要低錘輕沖。一旦遇巖面不平而造成偏孔時(shí),應(yīng)回填片石修孔直至不偏為止。

在整個(gè)施工過程中派專人密切觀察護(hù)壁泥漿性質(zhì)及狀態(tài)變化,如漿面異常變動(dòng)、泥漿顏色發(fā)生變化及時(shí)采取措施,一旦出現(xiàn)漏漿應(yīng)馬上提錘,及時(shí)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)的膨潤土泥漿至孔內(nèi),保持孔內(nèi)的水位高度;并回填黃泥、片石,堵塞溶洞,待樁孔穩(wěn)定后,用樁錘輕壓所填黃泥及片石,使黃泥、片石起堵塞溶洞的作用。

(二)灌注混凝土

鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后,盡快提鉆、下鋼筋籠,下導(dǎo)管清孔,盡量縮短中間環(huán)節(jié)的間隔時(shí)間,及時(shí)灌注混凝土。因而灌注過程中,應(yīng)專人勤測量混凝土面標(biāo)高,并以此控制提升導(dǎo)管速度,避免不知情使導(dǎo)管脫離混凝土面而造成斷樁事故。

三、施工控制要點(diǎn)

在巖溶發(fā)育的地區(qū),鉆孔樁施工難度相對大得多。下面結(jié)合青年路橋的施工實(shí)踐,簡要地介紹一下施工中的控制要點(diǎn)。

(一)施工準(zhǔn)備措施

施工前,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料,確定哪些樁有溶洞(必要時(shí)在設(shè)計(jì)的每個(gè)樁位都應(yīng)一孔一探),溶洞的類型、大小及所在的位置,提前做好準(zhǔn)備。

對鉆探顯示有地下溶洞的樁位,在沖樁成孔前,可對鉆探孔進(jìn)行壓灌漿,如鉆孔容易灌滿,則表明溶洞不大沒有連通,可直接進(jìn)行沖樁,如久壓灌漿而難以灌滿,則表明溶洞較大或?yàn)檫B通洞,可采用砂漿、黃泥等填充,填滿后再進(jìn)行沖樁成孔。

對有溶洞的樁位,鉆機(jī)宜墊鋼網(wǎng)架(如用槽鋼或工字鋼縱橫制作而成),這樣如發(fā)生大坍塌孔時(shí),鉆機(jī)可由鋼網(wǎng)架撐托于地面,安全又避免損失。

沖孔前要做好泥漿、黃泥、片石、長鋼護(hù)筒或預(yù)制鋼筋混凝土護(hù)筒、麻袋、快凝水泥、砂與碎石料等材料的準(zhǔn)備。

開孔時(shí)應(yīng)低錘密沖,反復(fù)沖擊造壁。成孔過程中必須保證泥漿補(bǔ)給,保持孔內(nèi)漿面穩(wěn)定。

(二)安全監(jiān)測內(nèi)容

1.漿面變化情況。正常情況下漿面基本保持在一定高度,若漿面異常變動(dòng)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿,同時(shí)立即停止施工,補(bǔ)填粘土直至漿面穩(wěn)定為止。

2.泥漿顏色變化。鉆孔進(jìn)入巖層后泥漿一般為黃色,當(dāng)逐漸變?yōu)楹谏珪r(shí),說明有可能遇到有淤泥填充的溶洞,應(yīng)補(bǔ)充密度為1.3～1.5g/cm3的泥漿,以保證成樁質(zhì)量。

(三)塌孔處理

因本工程所遇上的溶洞規(guī)模較小,可很快被孔內(nèi)泥漿、土體填滿,對周圍影響不大;塌孔穩(wěn)定后可在原孔位回填重新鉆孔,重新鉆孔所用泥漿密度控制在1.3～1.5。

(四)合理安排鉆孔樁施工順序

根據(jù)工程地質(zhì)資料和溶洞分布情況,合理安排鉆孔樁施工順序,盡量避免各孔間的相互擾動(dòng),或“穿孔事故”的發(fā)生。

(五)采集巖樣

鉆孔樁入巖后,平均每米要采集巖樣,根據(jù)其顆粒大小和特征,判斷巖石的軟硬和進(jìn)尺,并與工程資料相比較,看是否相符。

(六)清孔

沖擊鉆孔,完全靠泥漿的浮力將鉆渣帶出孔外,清孔難度較大,因此,在吊入鋼筋骨架后,灌注水下混凝土前,應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度,如超過規(guī)定,應(yīng)進(jìn)行第二次清孔,符合要求后方可灌注水下混凝土。

(七)鄰樁孔壁

相鄰近的兩根鉆孔樁,一個(gè)樁灌注混凝土?xí)r,另外一個(gè)樁的沖孔施工應(yīng)停下來,以免造成鄰樁孔壁的破壞。

五、樁基檢測

對復(fù)雜巖溶地區(qū)的鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測須采用多種測試方法全面檢測并進(jìn)行綜合分析。

本工程采用聲波透射法、低應(yīng)變、高應(yīng)變動(dòng)力進(jìn)行綜合檢測,所檢測樁的單樁承載力及成樁質(zhì)量全部合格,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

六、結(jié)論

1.對不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育的巖溶地層,采用鉆孔嵌巖灌注樁的重要建筑,應(yīng)對每根樁做超前地質(zhì)鉆探,準(zhǔn)確探明樁底持力層及地下溶洞情況,以便提前采取防范措施和特殊處理措施。

2.在巖溶地區(qū),沖擊鉆成孔工藝,破巖效率高,成孔、入巖質(zhì)量易保證,是一種比較理想的施工工藝。特別適用于嵌巖深、強(qiáng)度高的巖層。本工程采用“回轉(zhuǎn)+沖擊鉆進(jìn)”的施工工藝,最終全部成孔并順利灌注混凝土成樁。

3.實(shí)踐表明,對特別復(fù)雜的巖溶地區(qū),采用拋填法和鋼護(hù)筒護(hù)壁相結(jié)合的施工技術(shù)措施,既簡易可行,又能有效的防止孔洞和裂隙地層因漏漿而導(dǎo)致塌孔、埋鉆、地面沉陷等一系列問題和事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)。

(作者單位:中國煤炭地質(zhì)總局水文物測隊(duì))