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巖溶地區橋梁樁基施工方法論文
摘要：
通過某特大橋鉆孔樁施工，介紹溶洞地區橋梁樁基施工常出現的問題、施工工藝、質量檢測和預防處理措施。
關鍵詞：
巖溶；樁基施工；質量控制
1 工程概況
此特大橋位于南方某鎮全長5321.3m，設有164個墩(臺)，1334根樁，根據設計地質鉆探資料顯示，溶洞樁有507根，均為柱樁，嵌入弱風化灰巖。橋址所處地質巖溶極為發育，地質情況復雜，溶洞大概可分為一般溶洞，葫蘆串型溶洞，特大型溶洞。以充填溶洞為主。本橋環境水具有中等侵蝕性，環境土具有弱酸性腐蝕。
2 施工方案
由于橋址所處地質巖溶發育，各工點情況不盡相同，溶洞充填物一般為軟塑狀或松散等物，所以鉆孔施工過程中容易出現漏漿、塌孔、卡鉆等事故，造成施工困難，所以在施工中必須熟悉各工點的具體情況，選擇合適的施工方法，以保證施工質量、安全和順利進行。
2.1施工準備
根據現場實際情況平整場地，做好鉆孔施工平臺。墩位溶洞較復雜的，泥漿池盡可能大些，盡量能滿足儲備單根樁的泥漿量。結合現場地形狀況，鋪設給水管道，鑒于墩位溶洞復雜情況，在附近備好漏漿回填所需的黏土、片石(長邊15cm左右)、水泥，以便漏漿時能迅速補給避免孔內發生大面積坍塌。研究墩位地質情況，決定開孔順序，做好技術交底，提出保證工程質量和施工技術安全的技術措施。根據地質巖溶節理裂隙走向，溶洞的大小、多少、巖面的高低等條件進行，一般由深到淺、由多到少、由大到小的原則確定，有利于及時封閉溶洞，隔斷通道。對特大型溶洞或者地質較復雜溶洞，制定好具體的處理措施，備足材料，經過研究，采用高壓注漿方法加固，注漿時選擇外圍側樁。對溶洞形狀較復雜和多層溶洞，要提出地質鉆孔資料，做好確保施工質量和安全的技術措施，在開工前向工班做好技術交底。
2.2施工工藝
2.2.1鉆機選擇
(1)回旋鉆機。優點：成孔速度快、清孔快，護壁效果好。缺點：鉆頭提起慢漏漿后容易埋鉆，穿過溶洞時容易偏孔。
(2)沖擊鉆機。優點：鉆頭提起快，糾偏孔容易，適合于所有巖層。缺點：穿過溶洞時容易卡鉆，過黏土層容易糊鉆。經比選，采用沖擊鉆機成孔，對溶洞的處理也較方便。
2.2.2護筒埋設
一般樁位，護筒長度達到2.0m即可，河溝邊護筒須穿過河溝床。對塌孔全回填后重新開孔樁，護筒根據實際情況適當加長到3.0m～6.0m，埋設時護筒外緣采用黏土回填密實。對地質較差的情況，開孔時可加些泥塊和片塊，沖擊加固護筒刃角。
2.2.3成孔
開始鉆孔時。宜采用小沖程，使成孔堅實、豎直、圓順。對繼續鉆孔起導向作用。鉆進深度超過鉆頭全高加沖程后，方可進行正常沖擊，沖程以2.0m～3.0m為宜。但在下列情況時，應采用2.0m以下的中低沖程。①在斜面開孔及在護筒內和在護筒刃腳以下2.0m～3.0m范圍內鉆進時；②在停鉆投泥重新開鉆時；③當遇到局部砂層或溶洞時；④在拋石回填重鉆以及在處理特殊情況時。
在巖溶地區由于地層情況復雜，鉆孔時應對不同的地層采用不同的沖擊方法，以保證鉆孔質量和鉆孔的順利進行。
(1)在卵石層中，泥漿比重應在1.4左右，以加強護壁和防止滲漏。沖程可以較大，以便破碎卵石。
(2)砂層或淤泥層中沖擊時，應投黏土并摻人小片石，采用小沖程沖擊，將黏土和片石擠進孔壁加固。遇有流砂現象時，應增大泥漿比重，提高孔內壓力，并投黏土塊和小片石，采用小沖程。
(3)在溶洞中鉆進，由于樁孔進入溶洞范圍內，溶洞不是整齊的，頂板和底板犬牙交錯，高低不平，鉆進溶洞頂板及底板都存在一個斜面開孔問題，因此必須采取相應措施。根據地質柱狀圖掌握鉆進標高或沖擊聲判斷，鉆進接近頂板0.3m～0.5m時應控制沖程在1.0m以內�？斩磧茹@進須分層面填黏土坯和石塊，經反復沖砸形成泥壁，堵塞原洞內填充物的活動通道，防止孔壁坍塌和泥漿流失。鉆頭在洞內沖擊高低不平的巖面時，或一面有巖，一面懸空時，容易造成卡鉆或斜孔事故。糾偏方法是拋填片石和黏土坯或用低沖程打密，反復循環多次，保證沖孔質量。 (4)對于特大型空溶洞或半充填的溶洞，采用內套護筒隔離上部松軟地層的方法進行處理。采用長護筒時，護筒與巖石面接觸處的造壁處理。如打入巖面的鋼護筒刃腳只有一點或幾點接觸巖面，在護筒刃腳下，用10cm～15cm邊長的片石和黏土，以低沖程反復沖砸，擠壓泥石堵塞溶洞，形成堅實的泥石壁，保證施工過程不坍不漏。鋼護筒準備通過溶洞時，先用鉆頭沖擊若干次后再將鋼護筒打至下一層的巖面。為防止掉鉆頭，要求每班檢查1-2次鋼絲繩、卡扣、滑車、鉆頭、卷揚機等機具設備，若發現鋼絲繩在同一旋距內斷絲超過2根，則應予更換，其他機具發現問題應及時處理或更換。在鉆孔中，必須隨鉆隨取樣。鉆至設計標高后，及時清孔，盡量減少孔內沉淀，便于再次清孔。清樣、投片石及黏土坯數量要做好記錄，鉆進資料應齊全完整，并有崗位負責人簽字。沖孔到設計標高時施工單位要立即檢查孔位、孔深、孔徑、孔形、斜度，確認滿足設計要求后填寫鉆孔記錄表，經工點技術負責人簽認后，方可進行下道工序。
2.2.4清孔
在鉆孔距設計標高10cm時就開始清孔，第一次清孔時就清干凈巖樣，待下完鋼筋籠后再次清孔時方便快速，以能感覺到孔底巖石為完畢。對多次坍孔的情況，以孔底干凈為主，對孔較深難以清干凈時采用加雙泵或加壓的措施。
2.2.5安裝鋼筋籠
鋼筋籠主筋接頭采用單面搭接焊，每一截面上接頭數量不超過50％。加強箍筋與主笳連接全部焊接。鋼筋籠的材料、加工、接頭和安裝符合要求，鋼筋骨架的保護層厚度由厚7cm的圓形C30水泥砂漿墊塊來保證，砂漿墊塊按豎向每隔2m設一道，每一道沿圓周布置6個。使用16t汽車吊裝鋼筋籠。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土過程中發生浮籠現象。
2.2.6灌注水下砼
水下混凝土坍落度采用180mm～200mm，灌注混凝土開盤后，首批連續人孔混凝土量。必須滿足導管底節埋人混凝土深度不小于1m。水下混凝土應連續灌注，不得中間停頓。在灌注中，要根據灌注速度提升導管，但導管埋人混凝土的深度，不得小于2m，并不宜大于6m。水下混凝土灌注面：應高出樁頂設計標高0.5m，以便清除浮漿，確保混凝土質量。
2.2.7質量檢測
所有鉆孔樁樁身混凝土質量均進行樁基無損檢測。按設計要求在鋼筋籠安裝時預埋聲測管，成樁后進行超聲波檢測。對質量有問題的樁，鉆取樁身混凝土鑒定檢驗。
2.3成樁出現問題及處理措施
由于本工程不良的地質狀況。必須針對成樁過程中有可能出現的意外情況，采取以下必要的預防及處理措施：
2.3.1挖孔樁混凝土護壁底部碎石層坍孔
(1)發生原因：挖孔至碎石層時，地下水沖刷嚴重，碎石土局部垮塌。
(2)采取措施：鉆進前向孔內回填做成球狀的優質黏土團夾部分塊石2m-4m，鉆機小沖程反復沖砸，在混凝土護壁底部形成緊密不塌不漏的可靠護壁，同時將泥漿調黏，比重調升至1.6左右。
2.3.2鉆進過程中漏漿
發生原因：鉆孔樁位有溶洞。
采取措施：①在孔口附近備足優質黏土、片石，當出現漏漿現象時，立即用挖掘機向孔內回填黏土，必要時向孔內投入整袋水泥進行堵漏。②如漏漿數量有限，在回補漿液后漿面恢復，則表示遇到的是不連通溶洞，若進尺正常，則表明溶洞較小，可繼續鉆進；若進尺突然加快，則表明遇到較大的填充物不密實的溶洞，向孔內拋填片石和團狀黏土反復沖砸，使孔周圍形成完整的護壁，繼續鉆進。③如漏漿數量較大，回補漿液后，孔內漿面不回升，則表明遇到了連通的地下溶洞，采用向孔內拋填片石和團狀黏土，再反復沖砸的辦法進行堵漏，直至漿面不再下降。④如判斷溶洞較大，溶洞內無填充物或填充物較少時，可選擇向孔內放入固定的鋼管，鋼管上置碎石料斗，向洞內灌入碎石，投料時振動鋼管以防止堵塞。注漿時注漿管必須插入填充物底部，邊注漿邊緩慢提升。為防止漿液流失太遠，可采用間歇注漿方式，注漿10天后可進行鉆孔。
2.3.3卡鉆
(1)發生原因：①原有混凝土護壁碎裂、脫落；②碎石層中或溶洞填充物中碎石下落；③鉆頭擊穿溶洞頂部；④出現探頭石梅花孔、溶洞、溶槽等。
(2)采取的預防處理措施：①為防止挖孔段混凝土護壁脫落而造成卡鉆，在起鉆、下鉆過程中慢起慢放；②為防止碎石下落造成卡鉆，在穿越碎石層、溶洞時，向孔內拋填熟黏土團，同時調高泥漿比重；③當鉆進至較大溶洞頂部時，改用小沖程沖砸；④準備鋼軌焊制的小鉆頭，在出現卡鉆時，用小鉆頭沖擊，砸碎卡鉆物體；⑤如已發生卡鉆，應仔細分析原因，以免越卡越緊或發生掉鉆。
2.3.4斜孔、彎孔
(1)發生原因：由于溶洞的存在、斷裂帶或其他原因，地質不均勻。
(2)采取措施：隨時觀察鋼絲繩的位置，如發生偏移，表示已發生斜孔，如傾斜度在規范允許偏差內，可繼續鉆進，如超出規范，則采取向孔內反復回填片石，反復修孔。
2.3.5清孔過程中漏漿
(1)發生原因：清孔過程中較稀的泥漿沖洗，可能使原先被堵上的溶洞重新漏漿。
(2)采取措施：①測量孔底沉碴厚度，若沉碴明顯減少，則表明漏漿位置處于孔底，該層不宜作為持力層，則按上述第四條情況處理，繼續鉆進，直至下一巖層內50cm；②若漏漿數量有限，可繼續清孔，正常施工；③若漏漿無法回補滿，孔內沉碴厚度無變化，則查看原有鉆進記錄，判斷該孔在哪個深度上漏漿，采用回填團狀熟黏土至溶洞以上，沖擊堵漏，直至正常；④若無法堵漏可采取樁內預埋壓漿管，采用樁底后壓漿技術處理孔底沉碴。
2.3.6灌注過程中漏漿
(1)發生原因：原有的溶洞堵口又被比重較大的混凝土壓破。
(2)采取措施：①灌注現場始終保持兩輛以上的罐車待灌；②在灌注混凝土時，始終保持孔口以上導管長度5m左右；③若遇灌孔時漏漿，則將導管隨漿面同時下放，保持導管埋深；④若出現大方量超灌，且混凝土面不上升，可在灌注一定方量后暫停片刻，再進行灌注；⑤灌孔前通知混凝土供應商保證混凝土供應。
2.4施工過程中技術措施
2.4.1鉆孔過程中發生漏漿
發生原因：本工程施工過程中多次發生了連續漏漿現象。深度達4m～12m左右。鉆進過程中發生漏漿，極易導致碎石層和強風化層發生坍孔，進而危及行車和現場施工人員機械的安全。
采取措施：根據實際漏漿情況，采用應急預案在最短的時間內對樁孔進行回填處理，再反復沖砸，有效地解決了漏漿問題。
2.4.2卡鉆
發生原因：施工中出現了卡鉆現象，分析原因主要是碎石層護壁不夠牢固，導致個別大孤石滾落造成卡鉆。
采取措施：根據鉆進記錄顯示，鉆進過程中在碎石層中曾發生過偏孔現象，因此推斷孔位位置有較大孤石，而卡鉆位置又與偏孔位置基本一致，因此根據應急預案采用鋼軌制小鉆頭反復沖擊的方法，將大孤石卡鉆部分砸碎，解決了卡鉆問題。
2.4.3清孔時發生漏漿
采取措施：現場采用向孔內補充漿液的方法，但泥漿面一直穩定在孔口下6.5m不上升。遂向孔內回填10m堵漏，并反復沖砸，仍不成功，此時孔底沉碴厚度為34cm。在用撈碴筒撈碴后，仍不滿足柱樁樁底沉碴厚度要求。在報經設計及監理同意后，采用沿鋼筋籠埋設2根壓漿管，待混凝土灌注結束2天后，向樁底壓入水泥漿的方法處理。
2.4.4水下混凝土灌注過程中漏漿
本工程右幅某樁設計孔深27.49m，鉆孔過程中在孔深22.5m處發生漏漿，漏漿高度7m。灌注水下混凝土時，當混凝土面高度到16m時，突然發生混凝土漏失，混凝土面從16m迅速降至21m左右。
采取措施：由于事先做好了應急準備，混凝土漏失后，立即將導管隨漿面下插，并連續進行混凝土灌注，避免了斷樁事故的發生。
2.5施工安全注意事項
(1)鉆架的滑輪要靈活(應采用滾珠軸承，滑輪直徑不小于繩徑的18倍，嚴禁使用輪緣已破損的滑輪。)
(2)鋼絲繩要勤檢查、勤保養，斷絲超過規定值的要及時更換。鋼絲繩的卡子要經常檢查，松動的卡子要及時補擰。
(3)起落鉆頭速度應均勻，不得突然加速，避免碰撞護筒和孔壁。
(4)施工中要注意：風、水、電安全可靠，井孔周圍清潔整齊，有足夠的照明，交通道路的腳手板、防滑欄桿等平順牢固。
(5)出現漏漿時，鉆頭要迅速提起，以避免后來提起時出現塌孔拉翻鉆機。
(6)對工人應進行安全教育、操作規程教育，嚴防發生工程質量和人身事故。
3 結束語
此特大橋巖溶地質復雜，施工前通過仔細研究各工點的地質情況，針對不同的地質采取了高壓注漿、拋填片石等處理方案，很好地解決了施工出現的問題，并在施工中總結和調整方案。保證了鉆孔以及灌注的順利進行。
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