溶洞桩基钻孔施工技术（精选12篇）
溶洞桩基钻孔施工技术 第1篇
新建铁路铜陵至九江线鄱阳湖大桥全长5500m, 桥址位于鄱阳湖入长江通道的九江市湖口地段, 距长江口约6km。全桥共145个墩台, 867根桩基。其中ϕ1.5m钻孔桩618根, ϕ2.0m钻孔桩210根, ϕ2.5m钻孔桩39根。
本区域地层分布较全, 除侏罗系地层缺失外, 其它地层自元古界至第四系均有出露。
桥址区覆盖层主要为第四系冲湖积物, 除1#-8#墩和132#-144#墩覆盖层较薄, 为1.00-17.90m, 大部地段厚20.00-40.80m, 局部厚43.70-59.30m;岩性为淤泥、粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉-砾砂、圆砾土和卵石土, 局部揭露有厚几厘米-2.50m的砂砾胶结层, 大桥两端山前分布有少量坡残积角砾土。
基岩主要为下古生界寒武系-志留系砂岩、页岩和灰岩, 局部为粉砂质泥岩。勘察结果表明, 桥址区有7条较大规模断裂通过, 其中影响最大的一条为北东向张家村断裂 (F1) , 另一条为北北东向湖口鞋山隐伏断裂 (F2) 。张家村断裂 (F1) 及其影响带宽约1.8公里, 分布于28#墩-98#墩地段;湖口鞋山隐伏断裂 (F2) 宽约70米, 分布于9#墩附近;F3断裂分布于130#-132#墩地段, 带宽约100米。其余地段小型断裂十分发育。
2 钻机选型及钻孔方法的确定
采用小扭矩回旋钻机不能有效地穿越卵石、漂石层;大扭矩回旋钻机自重太大, 需要大型起重设备, 安装周期太长, 无法满足多工点的需要。回旋钻机处理工勘遗留物困难, 在地质岩层破裂带施工难度大。采用冲击钻可有效地处理工勘遗留物, 冲击钻施工的孔壁比回旋钻机施工的孔壁稳定, 处理溶洞和裂隙漏浆时, 更能防止塌孔, 且移位、安装均比较快。
从上述思路出发, 决定在溶洞区采用深埋护筒, 正循环、冲击钻机成孔。施工时, 各墩位6根护筒之间浇注混凝土形成整体, 防止护筒不均匀下沉, 影响钻孔平台安全, 钻机主要参数如表1所述。
3 钻孔桩施工
平台法工艺流程为:导向船定位测设桩位中心插打钢护筒安装钻机对中就位投泥、开孔造浆冲孔至设计标高验孔深换浆清孔下检孔器检孔下钢筋笼及灌注导管二次清孔灌注水下砼桩基检测。
筑岛法工艺流程为:筑岛平整场地测设桩位中心插打钢护筒安装钻机对中就位投泥、开孔造浆冲孔至设计标高验孔深换浆清孔下验孔器检孔下钢筋笼及灌注导管二次清孔灌注水下砼桩基检测。
3.1 泥浆指标
钻孔过程中, 泥浆起着极其重要作用:保护孔壁, 防止塌孔;悬浮钻渣, 加快钻进速度。要充分发挥泥浆的作用, 其指标的选取致关重要: (1) 埋设护筒深水施工时, 既要保护孔壁, 防止坍孔;又要不使泥浆反串。 (2) 既要能悬浮钻渣, 又要使钻渣在泥浆池中循环时迅速下沉。尤其是在本桥钻孔桩施工中, 完全采用泥浆循环 (或泥浆分离器) 进行清渣, 泥浆指标显得更为重要。我们严格控制不同地层中的泥浆指标, 见表2。
3.2 主要施工工序
(1) 钢护筒埋设。钢护筒外径ϕ1.8米, 入土深度15-20米。水中墩钢护筒通过导向船导向, 采用DZ160型震拔机插打, 要求水中墩钢护筒上端高出水面1.5米以上, 钢护筒中心偏位5cm, 竖直度1%。钢护筒插打完毕, 在钢护筒之间浇注混凝土, 将6根钢护筒连成整体, 防止钻孔过程中平台塌陷。
(2) 泥浆循环系统的设置。泥浆循环系统主要由泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成。泥浆从孔口经由出浆管进入泥浆池, 经过沉淀, 再由泥浆泵将泥浆经由进浆管送回孔底。进浆管的下管口是一节长约0.6米的特制钢管, 钢管上焊接一个圆环, 套在钻头顶部钢丝主绳上, 上下用卡环夹住, 使钢管不致上下移动, 又能绕钢丝主绳转动, 避免在钻孔过程中进浆管与钢丝主绳缠绕在一起。含渣泥浆再从孔底上翻至孔口, 经出浆管进入泥浆池。通过泥浆循环, 孔底的钻渣即可在泥浆池中沉淀下来, 再人工将钻渣清除, 达到清渣的目的。本泥浆循环系统不需掏渣筒取渣, 节约了清渣时间, 提高了钻孔效率。
(3) 钻孔施工。开孔时, 直接向孔内投入狗头石与粘土1:1的混合物, 以钻头冲击造浆。开孔时采用2米以下的小冲程。特别是在护筒底口以下3米以内, 须反复投入狗头石与粘土的混合物, 采用小冲程冲砸密实, 防止缩孔或塌孔。孔内水位应保持高于孔外水面1.5米。对于水中桩, 在钻过护筒底口以下3米之前, 孔内水位应适当降至高于孔外水面1米左右, 以防孔内泥浆反窜。钻孔过程中, 须密切注意泥浆的浓度和钻孔进度, 以此决定是否需要投粘土造浆。
(4) 清孔。采用换浆法或泥浆分离器清孔。清孔分两次进行, 第一次, 钻孔深度距设计孔底标高1米左右时, 将泥浆池中的泥浆全部放掉, 向孔中投入约10m3粘土重新造浆替换原来的泥浆;孔深达到设计孔底标高后, 钻头在孔底1.5米范围内上下缓慢活动, 泥浆继续循环约2小时, 并适当加入清水降低泥浆比重。泥浆指标满足要求:相对密度1.05-1.2、粘度17-20s、含砂率<4%之后, 再将钻头提出, 下检孔器, 检查合格后, 即可下钢筋笼和砼灌注导管, 然后进行第二次清孔。第二次清孔时, 先将泥浆管从砼灌注导管中插入孔底, 然后盖上闷头, 开动泥浆泵, 让泥浆循环, 直到孔底检测沉渣厚度满足规范要求。
(5) 钢筋笼的制安。
(6) 灌注水下砼。
(7) 桩基检测。
4 主要技术难点的处理
桥址区覆盖层主要为第四系冲湖积物, 钻孔桩范围内覆盖层厚20.00-40.80m, 局部厚43.70-59.30m;岩性为淤泥、粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉-砾砂、圆砾土和卵石土, 局部揭露有厚几厘米-2.50m的砂砾胶结层。在淤泥、粘土、淤泥质粉质粘土范围内钻孔时易形成缩孔和塌孔;在粉-砾砂、圆砾土和卵石土深度范围内钻孔时孔内泥浆易从护筒底口向外翻, 孔壁易坍塌。
桥址区基岩断裂构造发育, 岩体强度软硬不均, 层间和岩石分界处多形成强弱风化破碎岩夹层, 在钻孔时孔内泥浆易从护筒底口向外翻, 孔壁易坍塌;易形成斜孔而卡钻头。
鄱阳湖特大桥多个墩位于溶洞区, 且桩长长, 成孔难度大。
4.1 溶洞的处理
(1) 技术人员及钻机机组人员充分掌握地质资料情况。每个孔位的地质柱状图都单独列出, 发给有关人员, 让他们知道溶洞的位置、大小、充填情况。
(2) 钻至离溶洞顶部1米左右时, 准备足够的小片石或狗头石 (直径10-20CM) 粘土 (水泥) , 粘土参合水泥做成泥球 (15-20CM大小) 。对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。
(3) 钻至离溶洞顶部1米左右时, 在1-1.5米范围内变换冲程, 逐渐将洞顶击穿, 防止卡钻。
(4) 对于空溶洞或半充填的溶洞, 在击穿洞顶之前, 要有专人密切注意护筒内泥浆面的变化, 一量泥浆面下降, 应迅速补水, 然后根据溶洞的大小按1:1的比例回填粘土和片石, 进行冲砸堵漏, 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越溶洞。
(5) 对于溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥的溶洞, 进入溶洞后也应向孔内投入粘土、片石混合物 (比例1:1) , 冲砸固壁。
(6) 钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况, 以便判断是否歪钻。若歪钻应按1:1的比例回填粘土和片石至弯孔处0.5米以上, 重新冲砸。
4.2 裂隙漏浆的处理
鄱阳湖特大桥桥位基岩内断层、节理裂隙十分发育。裂隙贯通性好, 延伸远, 张开宽度达1-5cm, 无填充。裂隙对钻孔桩施工造成的主要困难是漏浆, 漏浆极易引起孔壁坍塌。但由于我们采用的施工方法得当, 除少数孔外, 塌孔事故基本上得到了抑制。
主要处理措施为:
(1) 入岩前, 准备充足的水源和一至二台水泵。
(2) 准备足够的粘土、水泥, 并将粘土 (参混水泥) 做成泥球, 直径15-20CM。
(3) 准备一定数量的小片石或狗头石, 直径10-20CM。
(4) 密切注意护筒内泥浆面的变化情况, 当泥浆面迅速下降时, 证明在漏浆, 首先要赶快补水, 然后将泥球往下投, 如此即可将漏浆堵住, 之后, 将粘土和片石按大约1:1的比例往下投约2米, 再重新开钻, 这样砸碎的片石和大颗粒土可将裂隙填充一定的距离 (阻碍裂隙宽度变化) , 即可钻进一定深度而不漏浆。当再次漏浆时, 仍按上述方法处理, 即可逐步钻至设计孔底标高。
5 主要施工事故的预防和处理
5.1 掉钻
掉钻事故多由主绳断裂所引起。因此, 要经常检查主绳的破损情况, 及时更换已破损的主绳。遇有钻头提不上来的情况时, 不能强行提拉, 要摸清情况, 采取相应对策。钻头一定要装上保险绳, 保险绳安装要牢固。掉钻之后, 应及时打捞上来, 以免时间过长, 钻头被沉渣埋住。
5.2 埋钻
埋钻主要有两种情况:一是沉渣埋钻, 其次是坍孔埋钻。要避免沉渣埋钻, 钻头不能长时间停留在孔底不动, 万不得已的情况下, 一定不能停止向孔底输送泥浆, 使泥浆继续循环。预防坍孔埋钻, 在于防止塌孔。如果沉渣埋钻不太严重, 可不停地将钻头一提一松, 逐渐将钻头松动, 然后拔出。如果沉渣埋钻比较严重, 则需采用其它方法。例如, 65-79#墩有多个孔钻孔至50-60m时, 突然掉钻, 后来被8-15米深的沉渣埋于孔底, 采用前述方法无法拔出。用泥浆泵从上至下逐步将沉渣清除, 再用钻机提拔, 仍然无效。最后采用微量爆破:先探清钻头四个刃脚的位置, 然后在刃脚处放入电雷管和微量炸药。爆破后将刃脚处沉渣震松、震散, 最后用钻机将钻头提出孔底。如果发生坍孔埋钻, 最要紧的是将主绳保住, 让主绳上端露出地面以上。坍孔后, 要检查护筒情况, 如果护筒倾斜或偏位不符合要求时, 必须将护筒扶正或拔出重新插打, 其次要将坍塌处重新回填碾压密实。再采用回旋钻机扫孔至埋钻位置, 然后通过提拔或“反冲”法将钻头拔出。扫孔过程中要注意保护大绳。
5.3 卡钻
发生卡钻有两种情况:其一是在比较软弱的地层由于缩孔产生卡钻;另一种是在比较硬的地层中由于钻头倾斜或探头物等而产生卡钻。对于缩孔卡钻, 一般只要不停上下提动钻头即可解决。第二种卡钻的情况, 处理起来就困难得多, 必要时需采用爆破方法, 有时甚至不得不把钻头埋在孔底。
5.4 十字槽
十字槽问题是冲击钻相比于旋转钻的一大缺点。但只要措施得当, 是比较容易避免的。产生十字槽的主要原因是钻头没有转动, 可分为三种情况:其一是由于泥浆浓度太太阻碍了钻头旋转, 其次是钻头冲程没有变化, 另外就是孔内有探头物。针对这些原因, 充分控制泥浆指标, 不停变换冲程, 再加上前面所介绍的“环箍检查法”, 十字槽基本可避免发生。如果出现十字槽, 可分两种情况进行处理:其一, 如果十字槽发生在比较软弱的地层中, 而且又不太长的话, 可通过在钻头周围加焊竖向钢板进行修孔处理;其二, 如果十字槽发生在较硬地层或十字槽很长的话, 则只有回填碎石或砼重新冲砸。
5.5 坍孔
从鄱阳湖特大桥的情况来看, 采用冲击钻, 正常情况下 (保持泥浆浓度和泥浆面高度) , 不太容易发生塌孔。主要是遇到空溶洞或裂隙漏浆而补水不及时, 就有可能塌孔。因此保持泥浆浓度和泥浆面高度是防止塌孔的主要措施。塌孔发生后, 我们均是采用加深护筒, 然后回填重新冲砸的方法处理。
6 总结
6.1 关于技术难点处理的问题
对于每项基础工程, 施工过程中都会遇到各种技术难题, 要使施工顺利进行, 关键在于找对处理方法。前面所述的那些难点的处理方法, 是我们经过一段时间的摸索总结出来的, 也是行之有效的。遇到类似地质情况下的类似难题, 可考虑采用该方法进行解决。
6.2 关于修孔的问题
冲击钻头容易磨损, 要及时加焊, 及时修孔。进入岩层之前, 要将钻头修补一次, 要避免在岩层中修孔, 如果岩层中孔径不够, 应将岩层部分回填重新冲砸。
6.3 关于孔中爆破
在比较软弱的地层中应该严禁孔中爆破。在较硬地层中, 可采用微量爆破, 对于处理埋钻、卡钻等帮助很大。但在裂隙和溶洞发育的岩层中应该小心, 应防止爆破之后, 引起裂隙漏浆。
溶洞地质钻孔桩施工技术 第2篇
在溶洞发育区域钻孔施工中,极易发生漏浆、坍孔、卡钻及漏混凝土等问题,根据地质勘探情况,在正式钻孔施工前,采用地质钻机在桩位处超前钻孔预注浆对不良地质预处理,钻孔桩施工过程中采用抛填粘土、片石、水泥、混凝土及钢护筒跟进等处理办法,可保证钻孔施工的安全、质量.
作 者：杨晖 作者单位：中铁大桥局集团第四工程有限公司,江苏,南京,210031 刊 名：中国科技博览 英文刊名：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U655.4 关键词：钻孔桩 溶洞 预注浆 冲击钻机 技术措施
浅谈桥梁桩基施工中溶洞处理技术 第3篇
关键词：溶洞处理技术 桥梁 项目 质量
由于建筑产业科技发展会随着建筑经济的提高而不断完善，故而当前激烈竞争市场要求下的建筑项目质量要求也日趋提升。同样，对于处在当前建筑产业背景下的路桥施工项目而言，为了高度协调产业经济体制发展要求，保全桥梁项目在建质量及投产的多样性运营功能实现，就务必要加强施工技术工艺研究。因此，本文以桥梁桩基础处理技术中较为常见的溶洞施工技术有关内容进行了必要探讨，以期望有关责任单位能深知该项技术的应用价值，采取合理技术工艺保障桥梁项目尽快在工期进度内实现高效投产。
1 A桥梁工程地质概况分析
A桥梁项目严格意义上属于A高速路桥工程中的一个合同施工段工作内容。起始梁起路桥桩号为K270+862.948，终止桩号为K272+127.08，且桥长总共距离为1264.281m；在空心板设计上采用的是20m预应力板梁以及40mT梁为主；同时，A项目段所处地质环境为冲洪积平原，水体平稳，流速一般，但碍于考虑洪水影响因素，上部基础主要运用的是亚砂土辅以卵石土为主材，下部基础主要以基岩结构为主，且埋深设置为5.2m-15.4m；此外，溶洞穴内沉积物体系中的土质属性主要以亚粘土参杂碎石为主；而洞内河床结构多以冲断裂的破碎带性质的河床结构为主。因此，结合项目切实施工要求，选用的冲击成孔工艺则明确为冲击锥成孔方式。
另外，结合该溶洞处理所处位置的上述土体地质、水文环境，也可予以选用挖孔成桩的技术施工法。不过，该技术施工法运用时对深度需求有着一定制约，即结合本工程实际需求不能超出25m。
2 A工程溶洞技术处理实例方案提出
因为关于项目桩基础采取的溶洞处理技术有着较多方法能够予以采用，某路桥项目在作业阶段却意外遇到了大规模溶洞，故而在项目按照设计需求完成工期作业时遇到了难题使之处于被动形势。但工期进度计划目标却必须完成，并达到质量计划控制标准，就需要折中采取适用实际需求的组织作业方案。
为此，该项目方案研究课题给出了先后三种可行性方案：第一种，桥梁跨域；第二种，钻孔压浆；第三种，强夯处理法。总体而言，第一种技术方案造价投入较高，这是由于桩基设计要求为36根，且预制梁有260细目，需求钢筋、砼料等也细目众多；同时，工期进度相对紧张，作业场地狭隘导致预制梁置办无处堆放。所以该第一项方案则不予通过。然后是第二种钻孔压浆处理可行性充分，但其所适用的作业范畴则是以规模较小的场地进行施工，对于规模较大的溶洞则施工进展缓慢，需要耗费大量砼料，成本控制相对较高。最后，则是强夯法处理应用方案。该方案应用优势明显。具体结合如下所示的表1可得出如下结论：强夯击溶洞处理更为经济适用、节约施工原料、施工作业量较小。
总体而言，经过三种方案筛选、评估及比较，可知强夯技术法在处理溶洞问题时优势较多。另外，就强夯技术法的实际研究理论而言，其在保持路基均匀、沉降控制、造价投入等方面也切实有着显著优势。因此该工程应用了强夯技术法处理了相关溶洞问题。
3 A桥梁工程桩基溶洞处理的有关技术工艺探讨
3.1 强夯可行性试验工艺控制要点
3.1.1 强夯加固深度的确认
在确认作业参数之前，需要提前将加固深度丈量好。因此，这就结合不同土体所处地质环境、项目作业目的、组织规范以及技术工艺需求等，以有效评估所欲采用的检测手段及相应控制标准。比如，处在软薄土地基土层之间建设规模较大的储罐则是为确保其基础荷载，控制不规则、不均匀沉降发生；对于饱和状态的砂土则需要去控制其所在震级下的液化性；对于湿陷性地基土则要控制其湿陷性，以保持该黄土性质的地基土强度可靠。基于此，有效加固深度强调的是夯前状态下的地基土地面标高开始算起，直至达到满足工程实际需求的深度则有效加固深度。
当然，这一过程中伴随的是测试土体的结构强度检验，以及极限变形允值等参数计算等，从而才能将夯击过程中的夯击能充分激发出来，达到安全击穿溶洞顶板这一目的。
3.1.2 强夯加固处理控制要点
①利用动能固结特性原理，将深度较浅的溶洞采用击穿、回填、夯实等的往复动作开展相关作业，逐渐使得灰岩及其上部分的土体构造力学性能得以发挥；同时，要迅速处理好下卧软土层结构的排水固结问题，以保障地基土整体强度参数，将控制其不规则沉降出现。
②增强土层的均匀性、紧密性，以控制不规则、不均匀沉降发生并减少其沉降量。
③待加固之后要设立隔水性能良好的隔水层，以有效阻挡地下水渗入灰浆之内，使之溶洞能控制再次发育。
3.1.3 试验参数的设定
强夯参数设定需要以基本的加固地基土厚度及其性质特性作为主要客观评估因素。待厚度、性质明确后进行分析并予以最终设定其试验参数。依据当前路桥项目桩基础施工的有关技术指导规范，以及结合该实例处理要求来解决夯击次数、夯点布设等参数设定问题，达到控制施工作业质量，经费投入合理控制到最小化这一目的。
3.1.4 点夯参数调整
依据强夯法本身固有的排水固结及动能固结特点，头一、二次的夯击所提供的作用则是排水固结作用。此时，夯击以后地基土内的水分会逐渐随时间推移以及固排水作用而消散掉。而除却头一、二遍的夯击以外，第三、四遍的作用则更倾向于固结动能作用，从而才可以控制其水分和土质颗粒间隙。因此，最后两击的要确保其夯沉量指标不变。endprint
3.2 桩基溶洞击穿工艺控制要点
A桥梁项目由于桩基所处的基础环境不良，通常主要体现为溶洞规模较大、洞孔较深以及溶洞密度相对集中，并且相互间也存在联通。因此，对于其溶洞所处结构地表覆盖较为薄弱、洞穴所之处较浅等的溶洞则能够选用钢护筒贯穿引入的方法控制其柱体荷载性能体现；A工程大桥结构所处环境具备一定特殊性，即溶洞规模相对集中加剧了作业难度。所以，结合工程组织方案设计要求，即分别合理采用了重量级为3.5-4.5T/Φ1.5的钻锤，以及重量级为5.5T-7.6T/Φ2.2的钻锤。
3.2.1 钻孔控制要点
在钻孔作业进行阶段时，当钻孔作业工序进度钻至离溶洞顶棚相距1m左右时，应控制钻孔行进速度，并集中加强其钻击频率，采用短冲程的高快频率冲击其顶部结构达到迅速击穿的效果。如若在击穿洞顶结构以后或者碰到破碎带时则要注重回填控制事项，即采用1：1的土石混料将其回填到溶洞之上的0.5-1.0m之间，并采取慢速轻压的执行原则完成冲击过程。同时，该项步骤应如此反复多回，直待回填进程速度和卵石固结的进程速度相配套时才能继续往下钻孔。不过应当熟知的是，反复回填并予以冲击的目的是为了保障是混合浆料充分填充洞穴，并达到密封破碎带这一控制效果，以控制漏浆发生。
3.2.2 严控水泥浆参数指标
在钻孔作业初期，先后发生了一些桥梁项目常见的质量病害问题。如，桩基失水过多导致的结构失稳现象。因此，出现这类通病问题应能采取针对性处理措施，即先期初始作业阶段，应能确保泥浆质量及基本密度参数得以控制，以逐渐稳定其胶体率，保持稳定性能，避免失水严重。同时，对于选用的优质泥浆应配套质量控制标准合乎要求的红粘土，并要适度添加水泥和锯末，从而才能使泥浆悬浮能力得以体现。
3.2.3 卡钻及掉钻的工艺技术措施处理
如若在打孔行进作业进行时遇到诸如探头石、岩溶层或溶沟的洞内顶棚击穿卡钻现象，宜抛填片石，并采取低程高频的作业形式予以冲砸。此外，一旦发生卡钻现象也应首先评估卡钻形成机理，摸索出具体成因何在，并不得妄动钻头，从而才能有效控制越钻越紧的卡钻事故发生；如若卡钻时钻头能够动弹，则需要以垂直上下角度踢动钻头，并维持该动作行为往复多遍，尽可能尝试同一角度、同一方向的扭动钻头，以有效促进卡钻的钻头被提动。此外，还要采用小冲击锤头在桩身孔一端予以冲击，且要利用高压水喷射的辅助条件将钻头取出。迫不得已与必要时还可以尝试爆破法、吊车法将卡头取出。
4 结语
本文结合某工程应用实例所处的地质环境设定对溶洞底层下的地基土桩基施工涉及到的溶洞钻孔、强夯等涉及到的相关内容进行了一定可行性研究，并通过这些技术有效提升了坍孔控制效率，避免了钻头卡头、砼浇筑浆液流失等问题。不过值得说明的是，对于当前相关工程作业的施工责任单位，也应极力重视路桥建设的桩基础溶洞处理技术相关内容的深入研究，以不断保障各类质量病害、病患控制在可控状态之中，提高项目运营价值。
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作者简介：
浅谈大桥溶洞桩基施工 第4篇
关键词：岩溶区,大桥溶洞桩基,施工方案
1 工程概况
花溪1号桥为贵阳环城高速公路南环线跨越花溪水库的一座特大桥, 桥跨型式为 (240) m+ (12+175+12) m的桥跨结构, 其中牛郎关侧引桥为240的预应力混凝土连续箱梁。下部基础0号台采用扩大基础, 单个基础尺寸8.614.64m (顺桥向横桥向) , 1号墩基础为扩大基础, 单个基础尺寸为6.610.3m;2号墩为框架墩, 一个墩身直接坐落在主桥的3号拱座上, 另一个墩基础为钻孔桩基础, 桩直径为1.5m, 数量为2根, 全桥为4根。主桥的3、4号基础采用挖井桩基础, 挖井桩尺寸为105m, 承台尺寸为157m;5号桥台基础直接坐落在4号拱座上, 除0号桥台和1号墩基础外其它基础均进入弱分化岩层2m。
场地地形地貌主要为丘陵地貌和岩溶地貌, 局部地段为峰丘洼地, 河溪较发育。溶洞层数最多达10层, 溶洞高度最大为26.9m。大部分溶洞有充填物, 充填物多为软塑状亚粘土、松散亚砂土或砾砂, 连通性较好, 地下水的迳流排泄条件良好;部分溶洞无充填物。大部分溶洞钻进全漏水。
2 施工方案的确定和实施
由于岩溶区岩性的复杂性、桩基施工的危险性及不可预见性, 桩基施工过程中必须尽量避免因出现急骤漏浆而造成坍孔进而导致孔口周围大面积地陷, 危及施工平台的稳定和安全, 危及施工平台人员的安全, 在施工方案的选择上必须认真考虑, 尤其是水中桩基。
大桥桩基开始时是逐桩钻探, 对于岩溶区桩基施工来说, 由于灰岩溶蚀的突变性的不可预测, 一个钻孔往往难以控制全桩桩底的灰岩的溶蚀发育情况, 施工过程中往往会发生与地质勘察结果不相符的情况, 岩层裂隙发育的桩基钻进过程中同样会发生急骤漏浆的现象, 采用护。
2.1 施工平台的搭设筒护壁的方法较为稳妥
采用套护筒及抛填片石、黄土等方法成孔。
水中桩基主要采用钢管桩、贝雷梁、型钢等搭设施工平台施工, 按平台方案搭设。其中钢管桩的施工除考虑盖梁的施工需要外, 还须考虑桩基施工中的坍孔、地表塌陷对其稳定性的影响, 钢管桩必须按要求打入到预先根据地质情况计算好的设计标高。
2.2 桩基钢护筒厚度的确定
桩基护筒根据其入土深度及实际施工条件采用厚度δ10~14mm的A3钢板卷制, 直径按照各桩的施工需要进行加工:Φ200桩基, 深度<20, 采用δ10mm的钢板;深度<40, 采用δ12mm的钢板;深度≥40, 采用δ14mm的钢板。Φ160桩基, 深度<20, 采用δ10mm的钢板;深度<40, 采用δ12mm的钢板。钢板在制作棚用卷扳机卷成筒后, 在焊接平台上焊接。为加强钢护筒的整体刚度, 钢护筒的焊接接头处均在外加设宽度为20cm的钢带, 护筒脚处加设50cm宽钢带作刃脚, 钢护筒加工要标准, 垂直度每米不超过1cm, 椭圆度不大于2cm, 焊接采用坡口双面续饱满, 以保证不漏水。
2.3 泥浆的控制
成孔过程中泥浆的控制是很重要一点, 泥浆的优劣对钻孔的顺利与否起着关键作用。对造浆所需粘土尽量用质量好的粘土, 以提高泥浆性能。在钻孔过程中随时测定和控制泥浆的比重, 要求试验室随时跟踪并记录泥浆性能等指标, 按要求随时对造浆所用的黄泥进行检测, 如PH值、含砂率、粘度等, 对不合格黄泥坚决不准进场。冲击钻成孔工艺:溶洞桩基成孔设备采用冲击钻机。对于一般土层, 可按常规方法施工。对于由于超前钻原因导致的漏浆或在反复回填片石、黄土仍无法堵漏的情况下可采用压浆处理。压浆处理时应先确定漏浆的大概位置, 然后安放加工好的预埋管并作固定。
2.4 在溶洞冲进时, 采用如下方法处理
在冲进过程中, 对照每孔的钻探资料, 快接近溶洞顶板位置时, 冲击钻头操作要平稳, 尽可能少碰孔壁, 进入溶洞顶板时严格控制冲程:溶洞顶板高度较大时, 采用较大冲程, 高度较小时采用小冲程, 冲程小于1m。在进入溶洞顶板后及时套用直径小一级的护筒, 并辅以振动锤施打尽可能到达岩面, 若溶洞顶板之上为不透水层粘土层, 护筒也可以直接落于该层。然后改用与所套用护筒相匹配的冲锤继续钻进, 慢慢穿过顶板, 在冲进过程中按一定比例投入黄土及片石来封堵裂隙。
对于复杂的大溶洞, 可采用120的冲锤小冲程慢慢地击穿顶板, 观察溶洞漏浆情况, 再改用原来冲锤钻进。在穿过顶板进入溶洞时, 此时极可能发生急骤漏浆, 应尽快投入袋装黄土和片石, 使其以最快速度沉入孔底, 用冲锤挤压, 封堵裂缝或充填溶洞并及时补充优质泥浆。在溶洞内钻进时采用先回填再进尺, 边回填边进尺, 反复在此处每冲进60cm投入足够的片石、黄土挤密填筑溶洞并形成较为坚实的护壁, 钻进时控制进尺和冲程, 避免打空锤、掉锤、卡锤等现象。
由于基岩内裂隙的存在, 漏浆现象总会发生。根据地质勘探资料, 在几近岩面处或进入岩层一定深度内预先按一定比例投入黄土和片石来封堵裂隙, 且每冲进50~60cm左右投入一次, 直至终孔。在发生急骤漏浆时, 及时补充优质泥浆。对于柱状图显示无溶洞而岩层有裂隙且溶蚀发育, 尤其应当心, 可能由于你的准备不充分, 发生漏浆来不及处理而造成坍孔。造浆所需粘土尽量用优质粘土, 尽量选用膨润土, 经常对钻孔泥浆进行检测和试验, 不合要求时, 应随时改正。
当同一桩孔遇有多层大溶洞时, 采取在开口护筒内逐级套入多层护筒的方法, 每层护筒穿越一层大溶洞, 以防止孔周土层向孔内坍落, 最内层护筒直径须保证桩的设计直径, 依此推算出其外各层护筒的直径, 直至开口护筒。每层护筒直径约相差15~20cm。
3 清孔及砼灌注
钻孔深度达到设计标高经有关方面终孔确认后方可清孔, 清孔符合相关规定后应尽快下放钢筋笼并再次清孔, 灌注砼应尽可能迅速, 防止意外情况发生。灌注砼过程中应注意砼面的上升情况和出浆量的变化。发现异常, 应采取相应对策。
4 总结
溶洞桩基钻孔施工技术 第5篇
作者：黄学超 陶磊
单位：中国十九冶渝湘高速公路
H12合同段项目经理部
摘要：本文着重叙述了在岩溶地区桥梁挖孔桩桩基成孔施工中遇到溶洞时造成施工困难的实例分析以及所采取的沉钢护筒护壁跟进钻孔成孔施工方法。
关键词：岩溶地区 桥梁桩基 溶洞处理
一、工程概况
渝湘高速公路H12标位于武陵山区，共有大中桥5座，其中包括一处互通式立交。桥梁桩基桩30%处于岩溶发育区,地质结构复杂,表现在溶洞、裂隙比较普遍,岩面倾斜较大,根据地质资料揭示,溶洞内充填粘土,含碎石、砂且漏水,洞体高度一般在1m 以上,大者达5m ,溶洞分布深度、高度无规律，其中玉屏互通立交A匝道桥5#-7#桩基位于溶溪河岸，岩溶尤其发育。
二、施工方案的选定
根据地质钻探资料,结合附近路基挖方爆破段的地质结构(泥石填充胶结性较好),对于一般的小溶洞，且溶洞内无或者有很少渗水的桩基溶洞，采用同桩基砼标号相同的混凝土进行填充后方进行人工挖孔施工。对于溶洞较大，且洞内不断涌出水和沙的溶洞，决定采用冲击钻孔灌注桩的桩基施工方法,并使用沉钢护筒护壁跟进钻孔,将钢护筒下沉2～3m 护壁,保持水头回填粘土、片石(掺入水泥、锯末)等孔壁自稳能力,保证河床稳定,杜绝孔口坍塌,防止灌注砼的大量流失,成孔把握性大,作业面广。但其中玉屏互通立交A匝道桥5#-7#桩基用冲击钻孔灌注桩的桩基施工后出现塌孔现象，原因为溶洞过大，且溶洞与溶溪河相通，钻孔施工时填的黄土均流向河中，造成泥浆比重下降，导致塌孔。对于A匝道桥5#-7#桩基出现的现象，决定采用沉钢护筒护壁跟进钻孔，钢护筒跟进深度与桩基深度相同，以保证钻孔施工过程中填入黄土不流失及泥浆比重的稳定性。
三、钻孔施工中易出现的问题、原因分析及防治处理 1、裂隙漏浆
裂隙漏浆产生后,难以形成设计桩位的圆孔,表现为扩径或塌孔,严重时将钻机倾倒。（1）原因分析
一般的钻孔桩施工也会出现塌孔等问题。但在岩溶地段这种现象尤为明显。因为岩层表面的溶沟、槽与溶洞相互串通,又与地下水形成 暗流,通过透水性强的砂砾层、卵石层与地下水相连接,钻孔中泥浆比重较大,孔内水压与暗流水压造成漏浆,当钻头击穿无填充物或少量填充物溶洞顶板时,孔壁失去孔内压力,孔内水头急剧下降,外部地下水渗透水压过高而产生动压力,引起孔壁坍塌。塌孔的表现形式也多样化。当护筒下沉与岩面连接不密时,坍塌多发生在护筒底:当钻机击穿溶洞顶板时,仅三四分钟孔内水头下降3～5m深,造成孔四周钢管、方木等落入孔中,护筒也下沉;有时两桩基之间突然下陷深约3m ,直径5m 左右的大坑;有时桩基在施工中,短短2 分钟,孔内漏浆量达16m3 ,补水一下难以完成,造成钻机倾覆。（2）预防及处理措施 A、要求司钻人员对照地质钻探资料检查孔内水头高度,泥浆稠度和孔外水位变化,及时取碴分析,发现异常,及时处理。与普通的钻孔桩所用的泥浆相比,岩溶地段处所需的泥浆质量和比重要加强,其技术指标应符合: 比重: 1.2 ～ 1.4;粘度≮20s;胶体率≮95 %;PH 值> 6.5。优质的泥浆取决于优质的粘土,当缺少优质粘土时,可在泥浆中掺入适量的水泥、锯末,以提高泥浆的胶体率,悬浮能力。黄土水泥按1∶0.3配比,锯末按10 %掺入。
B、进行抛填,将片石、粘土及水泥作为混合物,视漏浆程度反复抛填,冲击一次应1～3m ,到不漏、稳定为止。当漏浆太快散填难以达到目的时,应采用集中抛填将粘土,水泥成袋回填,片石集中填入,要求短时、集中。具体地讲,有可分为两种情况①在溶洞洞体小,充填物多为不稳定土层时,应回填片石以低冲程反复冲砸,使孔底出现一个平台,再转入正常冲击,通过溶洞进入充填地段时,采用泥浆护壁,使用优质泥浆保持洞内水头高度,适时向孔内投入泥块和袋装粘土及少量片石,采用低冲程将填充物挤入洞内及裂隙以加固孔壁防止漏浆或塌孔。②对于洞体较大,填充物为流塑状态时,采用孔口下3～4m 的钢护筒,四周加固,以稳定孔口(对于土质较差的孔口,在护筒下部浇筑35cm厚的砼),孔内选用优质胶土造浆,保持孔内水位高度,在快到溶洞地时,投入片石、泥块、粘土,钻机低冲程冲击,同时观测孔内泥浆的沉降,孔旁备料待填,必要时加入水泥(散或成袋)以加快固结填充,防止漏浆塌孔,有的桩孔需反复数次,才能控制住。
2、偏孔（1）原因分析 因溶沟、溶槽岩面倾斜,顶板厚度不均,加上有孤石等偏孔易出现,纠偏是该种地段最频繁的内容,贯穿于整个过程。
（2）预防及处理措施钻孔时每进1～2m 便自检一次,如发现偏 孔提出钻头,抛入片石1～2m 厚以低冲程冲击,一般便可纠正。如反复抛填仍难以纠偏时,需清孔后用C25 级水下砼(掺早强剂)灌注1～1.5m ,待强度达到70 %时再继续钻孔。
3、卡钻、掉钻（1）原因分析
一方面由于岩面倾斜,溶沟、溶槽挤钻,而钻头转向装置不灵活产生梅花孔而卡钻。另一方面因地质构造复杂,判断失误也易造成卡钻。在 处理卡钻时,钢丝绳断或钻头挤死无法打捞而形成掉钻。（2）预防及处理措施
在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝及钻头直径磨损程度。在钻头上焊上角钢穿钢丝绳、引套等处理卡钻效果较好。一旦发生卡钻、掉钻, 可以利用钢丝绳或引套将钻头轻轻提出。若无法提出钻头,可视具体情况处理。如有一桩基,只差20cm 便可成孔时,钻头掉入溶槽中,据地质勘探,下部已达到完整岩层,所以采用回填1m厚片石大冲击,并测其沉降量,直到达完整岩层且无沉降为止。
4、断桩（1）原因分析
A、在岩溶地段由于溶洞相互连通,灌注时难以测出混凝土数量,使水下砼流失无法估量,如有一桩基,设计灌注为20.52m3 ,实际灌注为 60.23m3 此时容易造成断桩。B、灌注时的混凝土配合比不合理或石子的 级配不合理造成离析、板结将导管阻塞而出现断桩。C、灌注水下混凝土时往往由于机具、材料
准备不完善从而造成断桩。如砼拌和机输送设备出现故障而无备用。又如导管接头密封不禁等原因。D、拆卸导管不及时埋管较深。（2）预防及处理措施
A、每次施工前,必须备用一台搅拌机及发电机,并检测导管的密封性,备足砂石料及水泥。
B、分工明确,记录及时,保证混凝土施工连续性。
C、测量混凝土面的上升速度,若上升缓慢必是流失,要保证埋管深度,减少对下部混凝土的扰动。D、混凝土要有合理的级配。
四、结束语
溶洞桩基钻孔施工技术 第6篇
关键词：溶洞群地区桥梁桩基 设计与施工 问题
中图分类号：U443.15文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0099-01
牛郎关互通立交桥位于贵阳环城高速公路南环线，采用了436根直径1.8 m的桥桩，总长71465 m。其中有162根钻孔桩，最浅的7 m，最深的62 m；274根挖孔桩，最浅的9 m，最深的27 m。在该桥处于溶洞群地区，岩溶非常发育，岩溶分布非常广不规律，并且被埋藏很浅，溶腔内有复杂的填充物并且多样[1]。虽然进行了专业的钻探研究，但仍对诸多方面存在不可预知性。
1 桥所处地区的地质情况
牛郎关互通立交桥位于贵州的牛郎关。该地区属于构造溶蚀型地貌，地质结构方面以上覆残坡积层亚粘土为的露地层，下伏白云岩，层间夹杂着钙质泥岩和泥线。白云岩受到了不同程度的风化，一些地段的岩溶非常发育，溶洞多样且多数含有黄色黏土，灰岩、白云岩碎块以及角砾等填充物，溶洞涌水量大，深度不规律。
2 桥桩设计
2.1 桥桩位地质钻探
（1）钻孔数量。按照相关地质勘查规范的要求，在桩直径为20 m时钻探中可以一桩一孔。但是由于溶洞群地区的地质复杂性在实际施工中，在溶洞发育区的桩基中心和桩位周边的1～1.5 m处等地质复杂的区域进行三角补钻。
（2）钻孔深度。根据地质勘查规范的规定，在溶洞地区进行钻孔时，柱底应在整体岩层的深度不少于5 m。从实际钻探情况分析，此地区的溶洞发育情况存在很大的差异，所以柱底应该在整体岩层的深度不小于8 m。
（3）钻探工期计划。在此项目的钻探中，是一边设计一边施工，设计仓促并且缺少有效地设计审查工作[2]。
2.2 桥桩嵌岩深度和持力层厚度
现行的桩基嵌入完整基岩的深度的计算模式有两种。第一种，只对完整基岩端的阻力进行计算，并按照构造要求对嵌岩深度进行确定。但是需要满足深度大于0.5 m，桩底应力扩散范围内均为岩体面，柱底以下3倍于桩直径的范围内不存在洞隙、断裂带、软弱夹层情况。另一种则考虑侧阻力和嵌岩段端阻力。持力层应该大于5 m，应有效利用桩侧嵌固力。
3 桥桩基的成孔工艺的选择
牛郎关互通立交桥随处溶洞地区。结合其复杂的地质情况，笔者认为桥桩基的成孔工艺最好采用回旋钻孔工艺。如果人工挖孔条件成立，则优于机械钻孔工艺。而该项目的施工则正是采用了人工挖孔和机械冲孔两种工艺。针对于桩基深度在20 m以内的并且岩层完整，溶洞涌水量小没有填充物则用人工挖孔，能有效的节省电力、缩短工期，尤其是能够对桥桩底部的溶洞情況进行清晰地掌握，有效确保桥基的安全性[3]。对回旋钻机来说岩层分布非常不均匀是一个致命的弱点。针对于该项目所处地质存在大量不规则分布的溶洞情况，则采用了机械冲孔工艺。但是这种工艺存在冲击的孔径较大，耗费混凝土资源的弱点。鉴于这一点，在施工是通常会采用的冲击钻头的外径要比设计时的桥桩直径小5～10 cm，其具体值，应施工中岩层的强度和施工者的施工经验结合来定。
4 桥桩底部沉渣的清除
根据相关的规范，嵌岩桩孔底沉渣厚度应该在5 m范围内，对于孔底沉渣厚度来说直接受到冲击成孔工艺的影响。通常情况下清孔阶段置换泥浆应该由浓到稀。当清孔完毕并验孔合格后，应该马上下钢筋笼进行混凝土灌注，其冲击力能冲起一些沉渣，一部分沉渣会被上升的水位带出孔外。
采用灌注成桩的桩基，不能确保每一根桩底沉渣的厚度都进行取芯检查。往往都用事先埋好的3根超声波检查器对桥桩底部的沉渣厚度进行检测[4]。如果沉渣厚度大，则用钻机取芯冲孔，注入高压水，对沉渣进行冲洗，当冲洗干净时，再注入泥浆。这种方法在实际施工中简单可行，成本低。此外，对于桩基处有暗河穿过并且桩孔较深的情况，应该加大泥浆浓度，增加一台换浆机并放在暗河位置稍下方处与桥柱底部的换浆机同时进行沉渣清理。此种方法经济适用，效果好。
5 施工中采用的处理方法
在施工中为防止溶洞顶在钻孔时被击穿而出现塌孔的情况，应该事先对空溶洞进行补水。在处理卡钻、斜孔以及溶洞等问题时，对其反复的回填片石、黏土是一种简单有效的方法。针对溶洞孔内漏浆漏水严重的情况，应投入袋装的粘土和水泥并反复冲击以使两者拌和均匀，等胶体凝固后，在进行冲击施工。地表突然下陷在项目建设中存在非常大的安全隐患。针对于孔口表塌陷的情况，唯一的预防措施是根据现场的地质钻探报告对岩层强度和溶洞顶厚度进行仔细的分析，在施工时采用较小的冲击锥把溶洞顶板破穿并反复充填黏土、片石挤密溶洞或者放慢钻进的速度。针对于孔口地表可做回填片石混凝土待凝固后在冲孔的处理，
如有必要可把钢护筒相应的加长[5]。针对于刚发现或者未发现桩底部的溶洞或者孔壁突然崩塌等危机施工人员安全的情况，应马上撤出施工人员，待情况稳定后，可安排有应验的人员对孔进行清理，如果顺利，可继续施工，否则需要重新对孔口回填，并冲孔。在桥桩基关注混凝土时，应事先结合具体的地质钻探情况对溶洞孔壁牢固度进行判断，混凝土导管的埋藏深度以4～6 m为佳，灌注速度应缓慢适当。
6 结语
在溶洞群地区进行桥梁桩基设计和施工时，应该把给地区的地质情况和设计施工相结合。桩基嵌入完整岩石的深度应以2.5～3 d为佳，充分利用桩侧嵌固力。在本项目的施工中采用人工挖空和机械冲孔的工艺，在具备人工挖孔的相关条件下，人工挖孔工艺经济，项目安全质量高。当桩基位置处有暗河或者溶洞时，应该在暗河附近增加一台换浆机，与桩底部的另一台同时进行沉渣清除，能有效提高清理效果。此外，阐述了在桩基施工中处理溶洞情况的一些方法。在工程有一定的使用价值，以供参考。
参考文献
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[2]刘永贵.桥梁桩基特殊溶洞处理方法的探讨与应用[J].公路工程，2012，37（2）：50-52，78.
[3]柏国胜.论溶洞地质条件下桥梁桩基施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2013（27）.
[4]高川川.探讨桥梁桩基的设计与施工[J].城市建设理论研究（电子版），2013（14）.
高速公路桥梁溶洞桩基施工技术探讨 第7篇
1施工中遇到的问题
在溶洞桩基的施工过程中, 经常会遇到一些因为溶洞地质原因引发的问题, 从而增加施工难度, 影响施工进度, 甚至还会发生施工安全事故。溶洞桩基施工中存在的问题主要有以下几点。
1.1漏浆问题
发生漏浆问题的原因有3点:1溶洞内有填充物, 当钻孔破碎填充物表层时, 这些物质会渗入到钻孔中, 导致浆液被挤出, 从而产生漏浆问题;2各溶洞之间相互连通, 当一个溶洞被破坏后, 浆液会顺着溶洞流动, 进而产生漏浆问题;3溶洞的岩层裂隙比较多, 当钻孔达到一定的溶洞深度后, 泥浆会从裂隙中漏失。
1.2塌孔问题
塌孔是溶洞桩基施工中常见的问题。这是因为溶洞体积比较大或者存在彼此贯通的溶洞, 所以, 发生漏浆问题后, 浆面会在短时间内持续下降, 难以通过补浆的方式使浆面恢复到之前的高度, 从而出现塌孔的情况。另外, 当钻孔经过溶洞出现大量涌水时, 孔内的泥浆会出现压力失衡的情况, 最终引起塌孔的问题。
1.3沉陷问题
沉陷问题主要是指在溶洞钻孔过程中, 由于停电或停水等问题导致泥浆快速流失, 使地质中厚砂层出现流沙、塌孔的问题, 进而导致周边地面沉陷。此外, 对于埋深较浅、体积较大的溶洞, 钻孔经过时也会出现急剧漏浆的情况, 导致上部孔壁失稳, 形成塌孔, 继而桩孔周边的地面就会沉陷。
2施工技术要点
2.1做好溶洞地基的处理
为了保证溶洞地基桩基施工能够顺利进行, 首先要处理好溶洞地基。在具体施工过程中, 要做好地质勘察工作, 根据工程的实际情况选择合适的勘察方法, 让相关工作人员能够全面、 深入地掌握溶洞的尺寸、形态和深度等。然后, 根据勘察结果分析溶洞处理中容易遇到的问题, 并制订相应的处理方案。
对于不同类型的溶洞, 要采取不同的处理方法, 具体包括以下几种: (1) 对于埋深较浅的溶洞, 可以采用高压射水的处理方式——去除溶洞中的淤泥后, 灌注混凝土来填充溶洞, 以保证地基的稳定性; (2) 对于埋深较深、狭窄的溶洞, 由于洞内土壤清理困难, 所以, 可以使用混凝土桩, 利用预制混凝土桩填充溶洞; (3) 对于埋深较深、狭窄且位于基础底面的溶洞, 可以用钢筋混凝土覆盖溶洞; (4) 对于埋深较深、内部有软性黏土的溶洞, 可以采取灌注砂石混合料水泥浆的方式堵住溶洞, 避免溶洞对桩基施工造成不良的影响; (5) 对于埋深较深、体积较大的溶洞, 可以采取沉入桩基或钻孔桩基础穿越的方式来解决。
2.2加强溶洞桩基施工前的预防
总结溶洞桩基施工过程中容易发生的问题, 在工程开展之前, 采取一定的预防措施, 避免地质问题对桩基施工造成不良的影响, 具体措施包括以下2点。
2.2.1收集与溶洞有关的地质资料
在溶洞桩基施工前, 要全面收集与其有关的地质资料, 采取一桩一钻的方式完成所有桩基的地质钻探检测, 并分析成桩的安全情况, 从而明确桩基中是否有溶洞出现, 为后续施工奠定良好的基础。
2.2.2制订相应的安全预防措施
了解了与溶洞有关的地质资料后, 为了预防桩基施工过程出现塌孔等问题, 需采取一系列的安全预防措施, 具体包括以下2点:1利用钢架网保护钻孔设备, 将钻孔设备放在地面上, 保证其安全, 减小损失;2做好相关物资材料的准备工作, 包括泥浆、黏土和稻草等堵塞料, 以便在发生漏浆、塌孔等问题时能够采取堵塞或补浆等解决措施。
2.3在施工前解决存在的安全隐患
在确定桩基穿过溶洞后, 要在施工前采取一系列的措施消除其中存在的安全隐患。具体的做法是:从钻探孔向溶洞内灌入大密度泥浆, 如果短时间可以完成灌注工作, 则表明溶洞体积较小, 不与其他溶洞连接, 无需采取其他的解决方法;如果灌注时间较长, 且呈现出未灌满的情况, 则说明溶洞体积较大、 与其他溶洞连接, 需要用黄泥或砂浆灌注的方式填充溶洞, 有效预防安全问题的发生, 保证桩基的施工质量。
2.4做好溶洞桩基施工过程控制
除了文中提到的预防措施外, 为了避免溶洞桩基施工过程中出现问题, 还需要做好对施工过程的控制工作, 具体控制要点包括以下几点。
2.4.1钻进施工工艺的控制
在溶洞桩基的钻孔过程中, 不同深度的土层要采取不同的钻进施工工艺。其中, 对于中上部土层, 钻孔时可以使用CPF-1500型回旋桩机。当钻孔深入岩石层后, 应当采用冲击成孔或者气举反循环清孔等施工方法, 并由吊机协助, 保证钻进过程的安全性、可靠性和良好的成孔效果。此外, 在上层粉土土层的钻进过程中, 所用泥浆的密度应当控制在1.36~1.50g/cm³的范围内, 无需使用黏土材料, 可以在钻进过程采用造泥浆的方法做好护壁, 有效预防塌孔、埋钻等问题的发生。当钻头将要进入溶洞区域时, 要先向钻孔中加入黏土、泥块等, 通过冲击钻低锤密击的方式将添加的材料填充进溶洞和裂缝中, 有效预防泥浆漏失问题, 保证钻进工作能够顺利进行。
2.4.2多级钢护筒护壁的控制
在溶洞桩基的施工过程中, 如果遇到漏浆且堵塞失败的情况, 可以使用多级钢护筒护壁。具体的护壁步骤为:1计算黏土层的厚度、埋深深度, 在完成桩孔回填工作后重新钻孔。2当钻头进入黏土层1 m后, 要将其提起并下放钢护筒。钢护筒节长2~3 m为宜, 其整体长度要大于黏土层厚度, 采取满焊的连接方式。3钢护筒安装完成后, 用冲击钻钻进, 直至其相关设计达到标准为止。
2.4.3压密注浆的控制
压密注浆主要针对的是比较大的溶洞, 具体的应用方法是: 1在漏浆部位布设注浆孔, 3个注浆孔呈等边三角形。同时, 注浆孔孔深要深于溶洞和裂缝, 当钻井与溶洞底部相距20 cm左右时, 可以停止操作实行注浆。2采用注浆机实行注浆操作, 浆液以水泥浆和水玻璃混合浆为宜。3注浆工作完成后, 应隔1 d再钻孔, 留下足够的浆液凝固时间, 起到良好的堵塞作用。
2.4.4清孔与混凝土灌注的控制
在溶洞桩基施工钻孔的过程中, 钻进深度要比溶洞底部深0.5 m, 以确保桩基底端能够深入岩石中, 起到良好的稳固效果。 当钻进深度达到设计深度后, 要立即提钻并下笼, 利用导管清孔, 省略非必要的中间环节, 快速灌注混凝土。
在灌注混凝土的过程中, 如果遇到多个溶洞, 就要做好标高位置的控制, 反复移动导管来提高混凝土灌注的密实度。此外, 在拆除导管时, 需要先测量和校核混凝土的突出高度, 确保其达标后再拆除, 预防断桩的情况发生。
3结束语
综上所述, 高速公路桥梁是我国重要的基础设施之一, 在保证人们出行安全和社会经济发展方面起着非常重要的作用。 在高速公路桥梁建设的过程中, 溶洞桩基施工难度较大, 经常会发生塌孔、漏浆等问题威胁其安全。因此, 要不断探讨高速桥梁溶洞桩基施工技术的相关内容, 掌握其控制要点, 这对高速公路工程建设有非常重要的意义。
参考文献
[1]胡嗣恒.高速公路桥梁溶洞桩基施工技术浅析[J].中国高新技术企业, 2010 (06) :175-176.
[2]何培楷.高速公路桥梁溶洞桩基施工技术[J].交通标准化, 2014 (14) :134-135, 138.
桩基础施工溶洞的处理方案 第8篇
青春双线大桥DK626+143.645~DK626+384.355地处广西来宾市境内, 全长240.71 m, 为第四系全新统坡洪积层地质, 下为燧石灰岩。全桥孔跨布置为7~32 m简支箱梁。简支箱梁采用梁场预制, 架桥机架设。
全桥墩台基础采用钻孔灌注桩, 均按嵌岩桩设计, 钻孔桩直径均为1.25 m共64根。全桥桥墩采用圆端型实体桥墩, 桥台采用矩形空心桥台。
2 地形地貌及水文资料
桥址区为低山丘陵, 线路左侧200 m是青春水库, 6#墩和7#桥台中间有活象老村用于灌溉的1m宽的水渠通过, 一条用于汇集山上泉水和雨水的水沟从4#墩和5#墩之间穿过, 宽度约为3 m。百年一遇最大洪水流量Q=24.8 m3/s。
3 溶洞的地质特点分析及类型
溶洞出现的地质构造以岩溶发育地区居多, 特别对于喀斯特地貌典型的石山地区以及岩石溶蚀程度较高的地区, 溶洞出现的几率均较大。另外, 冲积层溶蚀地区也有溶洞发育情况。溶洞溶洞的类型多种多样, 主要分为以下几类: (1) 按所处位置的深浅分为浅层溶洞 (离地表不足6 m) , 深层溶洞 (深度大于6m) 。 (2) 按冲填状态分为空溶洞、半填充溶洞、完全填充溶洞。 (3) 按填充物质分为软塑状态淤泥质土、黏性土、灰岩碎块、砂砾、碎石、卵石等。 (4) 按同一竖直断面上存在的溶洞个数, 分为单层溶洞和多层溶洞。
4 青春双线大桥的溶洞分布情况
据勘探资料揭示, 桥址区岩溶发育, 部分钻孔中溶洞呈串珠状分布, 在一个钻孔中可见多层溶洞。桥址区基岩面埋深起伏较大, 同一墩台内岩面也有较大起伏。据统计, 溶洞分布全桥6个承台和2个桥台的共19根桩基可见溶洞, 溶洞充填物分为:硬塑状粉质粘土、灰岩透镜体弱风化、流塑状黏土、软塑状黏土。
5 溶洞处理方案
溶洞处理方法有:超前注浆凝结法、全护筒跟进法和回填片石黄泥反复冲孔法等。根据工程实际情况, 桩基溶洞多数溶洞内存在填充物等条件, 同时考虑到经济性, 该青春双线大桥溶洞桩基采取回填片石黄泥反复冲孔法施工。
6 溶洞施工处理
6.1 施工前准备
1) 详细阅读设计资料, 掌握溶洞出现的位置、范围大小、溶洞的填充情况及填充物类型。
2) 钻机平台应碾压密实, 防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。平台上准备方木若干, 用以调整钻机垂直度。每次上班时用护桩挂十字线法检查钻头位置是否正确;用水平尺检查钻机水平度。
3) 桩孔的地质资料作为技术交底下发至工班及钻机操作手。
4) 在钻孔平台附近准备足够的片石和黄泥, 其中黄泥做成泥球状, 用塑料薄膜包裹, 配备l台挖掘机和一名司机, 当遇到溶洞漏浆时, 迅速用挖掘机将片石和黄泥球抛入孔内, 同时大量补水或泥浆。
6.2 施工过程中的溶洞处理
1) 高度较小的溶洞, 例如青春双线大桥4#8桩, 溶洞高度0.6 m, 全充填软塑状粘土, 在实际施工过程中只出现部分漏浆现象, 泥浆面下降高度2 m, 并且无缓慢漏浆现象, 钻锤可顺利通过, 可以直接用泥浆泵抽取泥浆池内泥浆补充孔内泥浆, 然后继续冲孔。
2) 对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等, 如青春双线大桥7#8、5#1, 在钻孔至溶洞位置时, 泥浆突然全部渗漏, 采取投放片石、碎石夹黏土反复冲孔, 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。
3) 溶洞较大, 在钻孔接近溶洞标高附近时, 应降低钻锤冲程, 以防击穿溶洞时出现掉锤现象, 洞内无填充物或填充物为流塑状态, 当钻锤击穿溶洞时, 泥浆一般会严重流失, 先提出钻锤以防塌孔埋锤, 然后采用片石加黏土回填, 回填高度一般以超过溶洞以上1 m为宜, 然后向孔内注入泥浆冲击, 反复冲击, 如果仍不能不能形成泥石护壁的, 可采取加长护筒甚至钢护筒跟进法施工一面冲孔, 一面逐节接高护筒, 护筒一直跟至桩底, 用以隔断溶洞内流塑充填物或水的流动。
7 结语
岩溶地区桩基施工是桥梁施工的关键, 而桩基施工中溶洞问题的处理直接影响桩基施工的顺利与否, 决定工程的工期、质量和成本。根据不同的地质异常选择合理的处治方案是桩基施工中溶洞问题处理的关键。由于溶洞桩基施工具有不可预见性、复杂性、危险性, 施工前施工技术人员应认真仔细阅读设计图纸及勘察资料等有关文件, 弄清楚桩基溶洞、土洞的基本情况, 确保施工安全。
在复杂的岩溶地质施工中, 不确定因素较多, 因此, 必须加强施工过程中对地质变化的监控, 重点监控泥浆稠度、溶洞层数及填充物形态等情况, 做好详细的钻孔原始记录, 为出现异常情况时分析原因并选择合适的处治方案提供依据。
摘要：针对不同类型的溶洞采用相应的处理措施, 并对溶洞的处理方案及施工工艺做了详细介绍, 为保证桩基础保质保量完成提供了必要条件。
关键词：桩基础,溶洞,处理方案
参考文献
[1]刘育春.浅谈桥梁桩基施工中的溶洞处理方法[J].山西建筑, 2009, 35 (34) :302-304.
溶洞桩基钻孔施工技术 第9篇
目前, 我国的岩溶发育地区非常多, 而且地质情况和水文构造也是相当复杂, 地层中的溶沟、岩穴、石芽等地质构造含有丰富的地下水, 含有不同类型的残积土层以及风化土层, 这些都给水利桩基施工带来很大麻烦, 不仅影响工期还影响工程质量。因此, 在施工的过程中要对岩土的地质情况做好勘测和分析, 结合实际情况制定合理有效的处理措施, 确保桩基施工顺利进行。所以说对溶洞的处理在水利工程桩基施工中要重点解决。
1 水利桩基案例介绍
某地区一项水利桩基工程, 经过地质勘测显示, 该项工程桩基的地层从上到下有素填土、耕植土、黏土、淤泥、全风化页岩、溶洞、微风化页岩。桩基地层中有四层溶洞, 而且溶洞呈串珠型分布, 其中三个溶洞非常小, 勘测的数据为0.7m、1.1m和1.3m, 较大的溶洞为9.25m, 溶洞内层为软塑状枯土, 很少为空溶洞。
1.1 本项工程对溶洞的处理原则
(1) 桩基在施工前对每根桩经过的地层都要详细勘探, 记录详细的地质情况和勘测数据, 包括溶洞的高度、深度以及内层的填充物等, 并通过图形和列表呈现出来, 为合理的制定相应的施工方案提供数据依据。
(2) 对桩基的填充物进行有关的试验, 对它的力学性能做出分析, 对它的含水量、空隙密度以及容量进行详细的检测, 为注浆有关参数的计算提供数据依据。
(3) 依据地质勘测情况以及填充物的研究, 认真设定打桩的位置、桩之间的距离、成孔方法以及施工方法。
(4) 对制定的每一种方案都要认真计算和核实, 在施工之前需要进行溶洞注浆以及钻孔试验, 将试验数据进一步分析和讨论, 以完善施工方案。
(5) 如果遇到较大的溶洞时, 需要由设计单位和监理工程师进行核查, 进一步明确施工方案, 经过批准以后再进行施工, 以免因为分析不全面影响施工。
1.2 施工方案的确定
本项工程桩基础的溶洞比较大而且呈串珠型分布, 施工的难度非常大。因此是施工中重点控制的部分, 对桩基施工质量要严格把关, 控制工程进度, 组织专业的技术人员进行研究和讨论, 在以往溶洞处理经验的基础上, 结合目前的实际情况, 制定科学、合理的施工方案。
2 溶洞处理中出现的问题
2.1 漏浆多次出现
针对本项工程, 施工采用正常的回填方案进行回填施工, 把砂石、水泥、黏土按照一定的比例混合后填补溶洞, 但是修补不了, 再次达到原来位置时会出现漏浆的情况, 有时还会出现三次漏浆。因此, 这样的打桩施工非常困难, 有时一根桩基就需要花费三四个月的时间, 而且还会出现塌方的情况, 泥浆也不能补住。一根桩打到标高68m, 过几天成了60m, 反而短了, 这种现象也是经常会发生的。所以要继续打桩, 继续进行回填。
2.2 补浆坍塌现象非常严重
对溶洞进行处理时, 将配置好的浆液注入孔内, 要控制好速度, 如果速度比较慢的话就会出现坍塌现象, 造成漏浆, 也会出现二次塌孔。如果补浆不及时, 也会造成坍塌现象。依据以往的经验可以判断, 溶洞发育非常快, 波及到的范围也会非常大, 注入的浆液完全起不了多大作用。也有专家研究, 有些溶洞是空溶洞, 内层完全没有填充物, 注入的水泥浆没有办法和填充物凝结, 如果溶洞发育可能浆液就会流入地下水, 起不了作用。因此, 补浆环节操作起来非常困难。
2.3 护筒下沉的现象
塌孔后, 尤其是护筒以下位置的塌孔操作会造成护筒的下沉, 无法继续施工, 严重影响施工进度。因此, 需要暂时停止施工, 对其进行修整。
2.4 溶洞是相互贯通的
打桩灌浆的方法起不了很好的效果, 一方面是因为溶洞时刻在发育, 范围也非常大, 加上有些空溶洞没有填充物, 所以会没有效果;另一个原因是桩之间的溶洞是相互贯通的, 往往在这边进行一根桩打混凝土, 混凝土可能就会从另一边的桩流出来。
3 水利桩基施工中溶洞问题的处理措施
(1) 针对本项工程的桩基溶洞处理措施, 如果一般的处理方法达不到效果可以采用水玻璃水泥浆, 由于溶洞在桩基底部位置, 对具体的位置无法掌控。
(2) 漏浆现象很容易造成坍塌事故, 所以在钻孔的过程中可以将水泥的粘稠度适当加大, 这样做可以减少地质裂缝问题的出现。
(3) 护筒下方出现坍塌的情况, 是因为清空或者是混凝土浇筑的时间中间间隔的太长, 所以要及时清空及时浇筑混凝土, 这样可以避免塌方的出现。现在很多的水利工程上层建筑结构的负荷非常大, 所以对桩孔一定要加深, 桩之间的距离一定要加密, 对钻孔灌注桩质量一定要严格把控, 以保证桩基的稳定性。
(4) 打桩时要注意, 对间隔距离比较远的先进行打桩施工, 如果塌孔非常严重, 桩的标高达不到要求, 就要继续填混凝土, 然后在原地继续打孔, 这样可以节省时间而且也最有效果。混凝土将塌孔位置的溶洞填充了以后, 在对周围的桩进行施工时也就非常容易了, 桩基施工会越来越快, 到最后的桩施工时, 溶洞基本上已经得到了处理, 塌孔现象也就很少出现了, 但是这种方法的缺点是成本会很高。
4 提出处理建议
4.1 做好详细的地质勘查工作
在岩溶地带进行水利工程施工, 首先要对地质勘探工作非常重视, 在施工之前, 一定要做好地质勘测, 对施工现场所处的位置以及周围范围内溶洞发育情况要认真勘测, 包括溶洞的位置、深度、洞穴大小、内部的填充物以及水文情况, 对深层基岩也要认真勘测, 对桩的位置准确定位, 对标高合理确定, 为制定施工方案提供依据和基础。
4.2 选择成孔方案
在岩溶地带进行水利工程施工, 由于岩溶的特殊性以及水文地质的复杂, 需要依据详细的地质勘测资料制定合理施工方案。如果采用成孔方案需要根据实际情况认真分析, 谨慎操作。如果桩基比较长、地下水比较丰富、不适合挖孔桩成孔施工, 可以选择采用冲击成孔的方式;如果是有地下水、溶洞、溶沟以及发育非常快的岩溶地质构造, 可以采用挖孔桩以及其他的加固措施结合使用。针对本项水利工程最后制定的施工方案是采用人工挖孔、冲击成孔以及钢护筒等联合作业。
4.3 施工处置
在桩基施工的过程中, 如果出现溶洞、溶沟等不良地质条件时, 成孔的施工需要注意以下几个方面:如果溶洞、溶沟不是太深的情况, 可以先把溶洞内部的淤泥清理出来, 填充配置好的混凝土, 混凝土凝固到一定程度时, 在进行冲击成孔;如果基岩的倾斜幅度比较大时, 需要用黏土或者是片石来填充, 然后再进行冲击成孔;如果溶洞内有石头或者是石芽, 需要用小型钻机对其打眼爆破, 但是用药量一定要控制好, 保证施工安全;如果地下水非常丰富需要抽干, 有石芽或者石头阻挡也要进行爆破;如果地下水量丰富采用冲击成孔方法无法进行, 可以采用人工挖孔或者是钢护筒围护, 然后成孔。水利工程桩基溶洞的处理, 无论采用哪种方式都要保证基桩的位置、孔深以及截面大小的精确。所以, 对测量控制工作要非常重视。
4.4 安全技术措施
在岩溶地带进行水利工程施工是非常复杂而且非常困难, 所以首先要保证安全施工, 制定严格的安全操作流程以及安全防护措施, 并严格按照施工要求执行。比如, 做好孔口的安全防护措施、孔内支撑防护措施、施工设备的安全防护以及配置安全的防护用具等, 保证在施工的过程中人员生命不会受到威胁。
5 总结语
水利桩基施工中的溶洞问题非常复杂, 受到很多因素的影响, 处理起来也非常困难, 对工期和工程质量都会存在严重的影响。因此, 要认真的做好地质勘探工作, 依据实际情况制定科学、合理的施工成孔方案, 对溶洞问题选择合理的处理方法, 确保工程质量和施工安全。
参考文献
[1]杨文元.特殊地质条件下钻孔桩施工方法的探讨[J].西部探矿工程, 2012 (02) .
浅谈桥梁桩基施工中的溶洞处理 第10篇
1 溶洞的危害性特征
由于溶洞常存于地下, 属隐蔽物, 不能直观被人认识, 而地质勘探也只能定性地确定溶洞的存在及大概位置, 而无法准确测出溶洞的大小、形状, 因而溶洞给施工带来的危害是无法避免的, 在桩基施工中, 遇见有地下溶洞时, 常会出现以下现象:
1) 孔内泥浆水面缓慢下降, 最后稳定, 说明地下溶洞不发育、有间断、洞体积较小。此现象危害性小, 对地面施工无任何影响, 可不作处理。2) 孔内泥浆迅速下降消失, 这时地面可能出现两种情况:a.洞口无异动, 说明溶洞顶以上覆盖层结实, 足以支撑地面重物, 但为安全起见, 应立即移走机械;b.洞口开始出现塌崩, 此时应迅速移走机械。3) 孔内泥浆突然消失, 地面机械随着洞口附近地面塌陷, 这种情况多为溶洞位置较浅, 体积大, 溶洞顶地质较弱, 无力支持地面重物, 这类危害突发性强, 来不及作出反应, 对人、机危害较大, 在施工中也不少见。
2 施工前的准备
1) 分析现场地质资料。根据设计的勘探资料, 认真分析地质情况, 确定溶洞的大概位置及形状规模。2) 选择合适的机型。采用何种机型, 对处理溶洞至关重要。通过对各种钻机的适用范围和成孔情况的详细分析和具体研究, 认为采用实心锥来处理溶洞比较理想, 因为实心冲击成孔具有以下优点:a.实心冲击锥能够穿过紧密砾卵石层, 坚硬漂石层或岩层。b.实心冲击锥提升速度快, 不易卡钻, 遇到溶洞时能够迅速提起钻头, 以免埋钻。c.冲击成孔能形成坚实孔壁, 成孔质量高。d.造浆质量好, 采用正循环原理, 泥浆护壁和浮渣更好。e.回填的片石加粘土, 一部分直接被挤入孔壁, 另一部分被击碎形成粘土碎石混合物再挤入孔壁, 可以形成坚实的孔壁。因此, 实心冲击锥是较为理想的处理溶洞的机型。3) 备好处理溶洞的材料。根据分析掌握的数据, 准备好足够的泥土及回填的片石, 以便能在出现溶洞时及时回填处理。如果施工处理方案需要钢护筒, 则需备好比桩径大20cm的钢护筒。4) 便道畅通。保证设备移走的线路平整畅顺无阻碍物, 紧急情况要令人、机迅速撤离现场。如果是水中施工, 要考虑平台的面积及稳固性。在成孔前孔位附近地面上不要放置重要物品, 避免塌孔造成损失。5) 现场机械、吊机、挖掘机、装载机等。现场要有足够吨位的吊装和拖拉设备, 可及时采取措施, 预防损失扩大。
3 选择适宜的施工方案
1) 溶洞体积较小时, 直接加泥浆, 保持孔内水位的压力, 防止塌孔, 然后抛片石, 待孔内水位稳定后继续施工。2) 溶洞体积较大时, 空间垂直高度大于1.5m, 覆盖层较厚, 达10m以上, 地面无塌崩时, 可加入钢护筒到溶洞层, 以隔绝溶洞, 防止灌注砼时大量流失。3) 当孔口地面崩塌时, 应清理崩塌范围内杂物, 然后用土回填, 再准确测出桩位, 埋置钢护筒, 然后重新钻进。
4 采取的技术措施
4.1 防止卡锤、掉钻措施
根据地质情况, 不管溶洞上部采用人工挖孔还是冲击钻成孔, 常规处理时, 溶洞顶面以上部位的孔径按设计桩径加大20cm左右, 冲孔时采用导向圈。钻至溶洞顶板岩层时, 及时检测剩余厚度, 不断补充片石等。保持抛进充填物厚度, 做到抛了又冲, 冲了又抛, 不断循环, 以小冲程、慢进尺进行。
4.2 冲孔进度
冲孔过程中, 冲击锤采取重锤轻击, 进尺控制在80cm/h, 提钻高度控制在50~80cm左右。
4.3 漏水、漏浆处理措施
钻孔冲透溶洞时, 注意保持孔内泥浆面水头。如发现泥浆面下降, 立即提出冲锤, 向孔内补浆或加水。漏浆严重时, 采用片石加粘土、水泥回填, 再冲击开孔, 或用钢护筒法。采用钢护筒方案发生漏浆情况, 则复打比上层钢护筒直径小的钢护筒, 抛适量片石、粘土, 用冲锤密击封堵钢护筒脚, 以达到堵漏目的。
4.4 抛填物选择
冲孔到达溶洞时, 针对洞内充填物的不同, 需相应抛填不同材料护壁。如洞内填充物为亚粘土, 则抛填片石和粘土 (5∶1) , 并适当加砖块和水泥, 以便形成稳定护壁。如洞内填充物为砂, 则主要抛填粘土和片石或砖块 (1∶4) , 防止塌孔埋钻, 加强护壁效果。
4.5 防止斜孔
冲击钻成孔过程中, 有时会出现岩面倾斜, 简单处理是抛填质地坚硬的小片石将岩面找平, 以小冲程冲进, 以免造成斜孔、卡钻, 但如果孔位岩面倾斜度较大, 或一半岩、一半土的情况, 则直接灌注混凝土, 待混凝土达到一定强度后, 重新钻进。
4.6 漏混凝土的预防
在对有溶洞的桩成孔灌注水下混凝土时, 可能会出现混凝土的压力把已形成的护壁破坏, 混凝土浆漏入溶洞的情况。因此, 我们在施工中, 溶洞顶板冲透并在洞内形成封闭护壁后, 再抛填粘土、片石、水泥等充填物, 并超过溶洞顶板高度, 进行复打, 重新冲击形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。
溶洞的危害是桥梁桩基施工中不可避免的现象之一, 溶岩地区桥梁桩基施工, 不可存在侥幸心理。逐桩勘察是前提, 在充分了解桩位分布规律等基本情况下, 选择既能保证质量, 又安全, 同时尽可能降低成本投入的施工方案。只要做好准备工作, 做好安全防范措施, 采取有效的技术手段, 完全可以解决这一常见的难题, 把施工危险性降到最低, 把经济损失降到最低, 同时又保证桩基的质量及施工的进度。处理溶洞时必须精心组织, 周密安排, 果断决策, 准备充分, 处理及时, 工序紧凑, 施工中采取先易后难的策略, 分期分批地组织安排施工, 从中摸索经验, 并不断加以改进和完善。
摘要：本文结合具体工程实例, 分析了桥梁桩基施工时溶洞的危害特征, 溶洞地区桩基施工的准备工作, 方案的选择以及采取的技术措施, 指出应高度重视岩溶地区桩基施工中出现卡锤、掉钻、漏水、漏浆、漏混凝土等问题, 应对不同的地质情况采取应对的技术措施, 从而安全、经济、有效地完成基础施工。
溶洞桩基处理 第11篇
引言
在国家大规模基础设施建设的背景下，桥梁工程占据了很大的比例，而桩基工程作为桥梁工程的重要分部工程，是保证桥梁工程安全性、耐久性的重要工序。平玉立交项目位于广西壮族自治区南宁市五象新区平乐大道与玉洞大道交叉口，地层溶洞较多，溶洞地层桩基施工困难，在施工过程中我们总结了一些经验，探讨在溶洞多发区桩基施工的一些方法。以及在施工过程中应注意的问题和质量控制要点。希望能在以后的工作中能够更好的应用。
平玉立交工程阶段设计共布置桥梁地质钻孔241个，由于部分钻孔位于民房或池塘内，尚不具备进场钻探条件，故至目前为止尚有101个钻孔无法钻探。在桩基施工前须上报业主单位，配合业主单位对未取得地质资料的墩台进行补钻，以确定该区域实际地质情况。根据目前完成的部分钻孔揭示，场区内的岩土层可分为填土淤泥层、冲积层及基岩层。本地区主要水系为邕江，与桥址相距3.5km，对桥址场地影响不大。本区地下水类型主要为基岩裂隙潜水（岩溶水），第四系覆盖层中孔隙潜水一般较贫乏。据地质勘察报告揭示，各钻孔均未遇见地下水;但调查结果显示，地下水水质具有一定的腐蚀性。由于工程水文地质较为复杂，在处理溶洞桩基时难度较大。以下本文就主要对本工程的桩基处理施工问题进行探究。
1、溶洞的形态分析及施工方法
一般来讲，在溶洞桩基施工中可采取的施工方法有三种，分别是常规成孔法、片石粘土筑壁法、钢护筒跟进法。在具体的施工中，需要根据地形条件合理选择施工方法，以保证施工质量。在工程的施工中，施工人员严格遵守设计图纸和施工方案要求进行施工，但是由于溶洞形态较为复杂，在施工中还是存在了一定的问题，需要采取一定处理措施。
1.1在对小溶洞进行处理的时候，我们可以采用注浆的办法，经过成孔处理，来穿过小溶洞，如果遇到洞内没有碎石或者干沙等填充物的情况，需要进行填充以后在进行注浆处理。
1.2如何对空的溶洞进行填充也是我们常见的问题，通常可以选择适合的孔位，通过钢套管将沙子和碎石进行灌注，灌注后需要用压风机把干沙进行处理，可以利用其他孔作为减压途径，来让填充更稳定。填充后达到施工要求在进行灌浆处理。
1.3对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、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。桩基套管钢护筒要求φ1500mm桩的套管钢护筒的内径为1700mm，采用10～12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为8～24m，分节运到现场。有大溶洞需要打钢护筒的桩基，先用φ1700mm的桩机锤成孔至溶洞顶，采用60kW以上的振动锤和30t以上的吊机配合打设钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接，分节高度为4.0m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打只需5～20分钟。
2、施工中出现的问题及处理方法
施工过程中，曾发生过以下几方面的情况，按相应要求采取了岩溶地区桩基冲桩施工技术处理，取得很好的施工效果：
2.1原设计桩底岩层不好。多次遇到冲孔快到终孔标高时，但岩样不是微风化岩，不能终孔，需超前钻取样重新确定桩底标高。
2.2意外跑浆。地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。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，使钻孔顺利通过岩溶区。
2.3遇到岩面是斜面，发生了偏孔，应低锤轻冲击、慢冲击，要多次抛块石纠斜，因为打斜岩应低锤轻冲击、慢冲击。
2.4遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞項板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌锤现象。
3、坍孔的预防及处理
3.1预防坍孔的方法
（1）在地下水可以控制的情况下，可优先考虑人工挖桩砼护壁，穿过透水层座落在不透水的土层上，这种方法预防坍孔比较有效。练屋中桥和横石水大桥都采用了人工挖孔砼护壁，并且都座落在亚粘土层，即使溶洞漏水很厉害，在回填片石粘土反复冲击反复漏水的情况下，仍未出现坍孔现象。（2）采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒座落在亚粘土层上，再继续冲击成孔，也可避免坍孔。（3）发现漏浆及时补水。
3.2坍孔的处理方法
（1）当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒不透水层方可重新钻孔。（2）当成孔深度较大时，可将钢护筒一直座落在坍孔的嗽叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。
4、工程质量关键点控制和预防措施
4.1质量关键点控制措施
作为质量管理的关键环节，对本工程实施过程中各分项的关键点进行逐一识别，桩基础工程的质量保证措施如下：①选用合适的钻机类型、钻头形式;②钻孔过程中加大桩基直径、垂直度的检测频率;③制备性能优良的泥浆，按照相关规范要求的方法、频率进行泥浆性能检测;④钢筋笼的制造严格按照设计图纸要求进行，并采取有效措施，保证保护层厚度;⑤灌注混凝土用导管进行水密试验;⑥水下混凝土的灌注严格按照规范要求进行。
4.2质量病害预防措施
4.2.1钻孔桩桩底沉渣厚度超过允许值。为了避免这一质量病害的发生，必须要在钻孔施工中做好清孔工作，由专人负责检查桩底沉淀土的厚度，确保其符合设计要求。另外，在清孔后，要尽快的组织混凝土浇筑，避免清孔后长期处于空置状态。4.2.2钻孔桩钢筋笼保护层厚度不足。钢筋笼严格按照设计尺寸加工制作，控制钢筋笼的圆整度，限位钢筋或垫块数量及位置安放正确。在运输、吊装钢筋笼时防止钢筋笼变形，保证钢筋笼的垂直度。
5、结语
溶洞桩基钻孔施工技术 第12篇
关键词：岩溶地层,溶洞,桩基础,复杂地质
1 工程概况
该工程由四栋高层住宅楼组成,基础采用钻孔灌注桩。其中1#、2#、3#楼为30层高层住宅,桩基直径为1000,由于基岩起伏较大,加之岩溶发育,实际施工桩长在18～35m,设计竖向承载力特征值为4500 kN;5#楼为20层住宅,桩基直径为800,实际施工桩长在17～24 m,设计竖向承载力特征值为3800 kN,桩端持力层均为第(8)层石灰岩,且要求进入持力层深度为一倍桩径,并保证桩端以下5m范围内为完整基岩层。地质资料揭示溶洞主要分布在孔深17m左右处,溶洞厚度最小的为1.5m,最大的为9.3m,溶洞填充物要为硅质岩碎块,粗砂、泥质和少量圆砾,成分复杂。
2 溶洞处理原则
(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,施工前在桥位处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。
3 冲击钻孔成孔工艺技术
根据岩溶地层覆盖层松散、基岩岩性硬、脆、研磨性相对较差的特点,对冲锤底进行专门设计,采取相应的护壁措施以保持孔口护筒埋设稳固、钻孔垂直。遇溶洞时,应根据溶洞大小及特点采取相应的钻进措施。主要从以下几方面进行控制。
(1)平整场地,清除杂物,保证孔口周围地面密实,必要时换填软土,碾压夯实。
(2)埋设护筒。在桩基定位并经复核无误后方可进行护筒埋设,护筒中心的位置要准确,倾斜度小于1%,长度根据不同的地质而定,顶面需高于地面0.5～1.0m,以便提高孔内水头压力。护筒长度不短于3～4m,护筒周围换填粘土。为尽量减少成孔作业过程中钻机底座偏压力对孔壁稳定性的影响,可采用钢轨支架垫起钻机以分散冲击力。
(3)钻机就位后制备泥浆,钻孔泥浆选用水化快、造浆能力强的粘土制备,泥浆比重取规范高限1.2～1.4,泥浆稠度、含砂率、失水率按规范要求控制。
(4)复盖层钻进时,每进2m要进行一次抛片石粘土填料冲砸固壁。上下填料搭接长度不小于0.5m。钻进时采用1.5～2.0m的中小冲程,并加大泥浆稠度,持续反复冲击使孔壁坚实。
(5)在钻孔穿透复盖层进入坚硬岩层时,要控制泥浆性能指标。可以加大冲程以加快施工进度。钻至离溶洞顶部约1.0m时,在1～1.5m范围内变换冲程,逐渐将洞顶凿穿,随时防止卡钻。并同时准备足够多的片石及粘土,粘土要做成泥球,直径为15～20cm。在凿穿溶洞顶之前,需派专人密切注视护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降要迅速补浆,同时按1:1的比例回填粘土和片石,进行冲砸堵漏。
(6)溶洞区钻进。地质资料和施工规程证明,该桥所遇溶洞区,洞内均有填充物,是桩基成孔易塌孔的重要部位,需调整钻孔施工方案,更换轻型冲锤,采用0.8～1.0m冲锤钻进,同时进行泥浆调整,在保证不糊钻的前提下尽量选用大比重泥浆,或掺入纯碱等材料改善泥浆性能指标。钻进时必须及时回填,回填频率为1.5m/次,每次回填上下搭接50cm,反复回填至岩层。
4 防止漏浆、塌孔、卡钻、斜钻等技术措施
(1)对于岩面高差较大的地段,为防止斜钻,采取每孔钻进0.2～0.3 m后,抛填片石的方法,填平孔底,再用小冲程重锤慢击的钻进方法。
(2)对于接近岩溶顶板和穿过漏浆裂隙、溶洞地段,按4:1的比例投入块石和硬粘土,再用小冲程重锤慢击的钻进方法,且每钻进1 m左右,测量复核孔位一次,严重漏浆地段,加大块石和粘土的投入。
(3)对于孔位有高于3 m或有多层溶洞的地段,在钻进过程中漏浆严重,不能成孔的,采用边钻进边用振锤振入护筒的办法。直至护筒穿过溶洞,达到岩层内,再重新用慢速钻进成孔。
(4)对于孔位有高于3 m的溶洞,但在抛填石块粘土后能成孔的,但不能灌注水下混凝土的,可采用在溶洞位置的钢筋笼上焊接护筒,然后随钢筋笼一起放入,再浇筑水下混凝土。
(5)钻进过程出现卡钻时可采用如下方法处理:一是水下割护筒底口挡住钻头部分;二是将钢护筒上拔或顶起一定高度,腾出空间,将钻头拉起。
(6)纠正斜孔、弯孔的方法:一是回填片石、粘土重钻,反复数次;二是浇筑水下素混凝土至弯曲部分以上的一定高度,待强度合格后重新施钻。
5 终孔桩端全岩面判断
岩溶区桩基础常采用端承桩,正确判断桩端是否全部嵌入基岩是保证岩溶地区桩基质量的关键。岩溶区基岩起伏剧烈,桩基施工时实际遇岩深度往往与勘察孔揭示的遇岩深度存在较大的差异。终孔桩端全岩面现场应主要从四个方面进行综合判断:
(1)以桩孔实际见岩高程始,至少进尺50cm后,可申报全岩面检验,超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只作为参考;
(2)查阅机台施工记录,可将基岩进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度;
(3)可观察井口钢丝绳的摆动情况,锤头触岩面时会出现轻微的反弹;
(4)使用细目筛网捞取岩渣,岩屑含量为50%～70%,且含泥、含砂量小于4%时,认为已入岩;
(5)如出现特殊情况或判断标志不明显、意见分歧较大时,则采用钻探揭露的办法来证实,即在桩孔中心四周均匀布设4～5个勘探孔,用工勘钻机进行钻探,将触探到的各点岩面高程进行比较,从而判断出全岩面。
6 结论
由于地层中裂隙、溶洞的大小不等,不规则,容积不确定,其连通不明确,充填不饱满,这些因素决定是否能成孔。在裂隙、溶洞地层施工首先要保证成孔,才能确定是否进行灌注。填片石和粘土冲击成孔,经济、实用,但对于大的溶洞地层只能形成暂时的孔,不漏泥浆不等于不漏混凝土;高压注水泥浆或砂浆对小裂隙、小溶洞地层可填充,但对大的溶洞地层成本太高,对大的溶洞地层,只有详细勘察其大小和高度,可考虑采用冲击填充、高压注浆、护筒隔离等方式处理。
参考文献
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[2]黄瑞豹,等.钻孔桩基础施工遇到溶洞的技术探讨[J].广东交通职业技术学院学报,2002(4):14.
[3]何华.岩溶地区钻孔桩基础施工疑难处理措施[J].铁道建筑2006(9):4.
