巖溶地區(qū)鉆孔樁施工要點(diǎn)與案例分析(92頁)

1、巖溶地區(qū)鉆孔樁施工要點(diǎn)與案例淺析 昆明溶洞的概念和分類 溶洞是一種近于水平方向發(fā)育的巖溶狀態(tài)， 多由地下水對(duì)巖層的長(zhǎng)期溶蝕和塌陷作用而形成， 是早期巖溶水活動(dòng)的通道。溶洞規(guī)模、形態(tài)變化很大，除少部分洞身比較順直、斷面比較規(guī)則外，多忽高忽低，忽寬忽窄，曲折很大，且多支洞。在溶洞內(nèi)普遍分布鐘乳石、石筍、石柱等巖溶狀態(tài)。溶洞在我國(guó)的分布 我國(guó)西南、中南、華東等地區(qū)存在不同規(guī)模的巖溶地基，特別是西南地區(qū)巖溶非常發(fā)育。巖溶為可溶性巖層的特有現(xiàn)象。其表現(xiàn)形式有溶洞、溶槽、溶芽、溶溝等。它們是由地下水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行溶蝕和機(jī)械侵蝕作用而形成的地下空洞，其形態(tài)多樣，大部分洞身曲折、支洞多，無經(jīng)常流水，常見有不

2、同高度重分布的大型復(fù)雜溶洞。在這些地方施工樁基礎(chǔ)時(shí)，溶洞的處理效果如何將決定樁基礎(chǔ)能否順利施工。溶洞的成因溶洞的成因溶洞施工與地質(zhì)復(fù)核溶洞施工與分類巖溶地區(qū)鉆孔樁施工的難點(diǎn)巖溶地區(qū)鉆孔樁施工的難點(diǎn)巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)要點(diǎn)巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)要點(diǎn)巖溶地區(qū)鉆孔樁施工問題及處理巖溶地區(qū)鉆孔樁施工問題及處理安全隱患的預(yù)防和對(duì)策溶洞的概念和分類 根據(jù)溶洞是否有地下水流大致分為兩大類：一類是無地下水流的溶洞，一類是有地下水流的溶洞。無地下水流的溶洞根據(jù)洞內(nèi)是否有充填物又可分為兩類， 一為洞內(nèi)無任何充填物或未填滿的空溶洞，另一為溶洞內(nèi)充滿泥砂等物的泥砂洞。不同類型的溶洞對(duì)樁基礎(chǔ)的影響不盡相同，處理方法亦

3、都不一樣。一般溶洞的處理方法 不同類型的溶洞有不同的處理方法，但為防止出現(xiàn)卡鉆與掉鉆的施工事故，在施工過程中，若操作人員發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象，第一時(shí)間應(yīng)將鉆頭或沖錘提升出孔外，待判斷明了情況后或采取相應(yīng)的措施后再重新進(jìn)行鉆進(jìn)。否則，發(fā)生卡鉆或掉鉆情況，將給施工帶來極大的麻煩，并且會(huì)嚴(yán)重影響施工的進(jìn)度及質(zhì)量，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。橋梁樁基礎(chǔ)施工中遇到溶洞時(shí)，一般的處理辦法有三種：拋填片石法、靜水壓漿法、下沉鋼護(hù)筒法。處理方法 之 拋填片石法拋填片石法 這種方法適應(yīng)于溶洞體積較小的空溶洞或地下水流較小的溶洞。當(dāng)孔內(nèi)水位變化，將鉆頭提升出孔外后，取泥漿樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷出泥漿的稠度變稀，并向孔內(nèi)增加泥漿，保持

4、孔內(nèi)水位在正常狀態(tài)下，泥漿稠度(比重)可增加至2535，如果泥漿稠度變化較快(變稀)，我們可以加適量的水泥在孔內(nèi)攪勻后靜置4小時(shí)，以達(dá)到固壁的目的。在穩(wěn)定泥漿稠度和水位后，可以向孔內(nèi)拋片石，且在片石中摻入適量的碎(卵)石土及絮狀物，以增加溶洞區(qū)內(nèi)樁孔內(nèi)側(cè)的片石密度，減小地下水流速度，然后繼續(xù)用鉆機(jī)或沖錘鉆進(jìn)，將片石及絮狀物向四周排擠，形成孔壁。填滿溶洞后，再進(jìn)行鉆孔作業(yè)。處理方法 之 靜水壓漿法靜水壓漿法 這種方法適用于有地下水流的溶洞。靜水壓漿法，即是利用土體化學(xué)加固原理，利用機(jī)械(泵)壓力，將化學(xué)漿液通過灌漿管均勻壓入地層，使原來松散土?；蛄严冻錆M漿液，固結(jié)成一種高強(qiáng)、防滲、防水和化學(xué)性能

5、穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)“人造石”，達(dá)到防止地下水流動(dòng)，將泥砂固結(jié)成“人工石”，極大地改善了樁基鉆孔條件，使鉆孔能得到順利地進(jìn)行。處理方法 之 靜水壓漿法 根據(jù)溶洞內(nèi)地下水流的大小，采用不同的化學(xué)漿液進(jìn)行處理，工程上使用較多的是水玻璃類與氰凝化學(xué)漿液。 (1)對(duì)于地下水流較小的溶洞或體積較小的泥砂洞，可采用水玻璃類化學(xué)漿液進(jìn)行處理。將配制好的水玻璃類漿液，用高壓泵直達(dá)溶洞底，泵下水玻璃速凝砂漿迅速填滿溶洞，將地下水截?cái)嗖⑷芏此缮⑼亮；蛄严豆探Y(jié)成為“人造石”，改善了地質(zhì)類型。待水玻璃漿液凝固后，然后采用沖擊鉆沖擊成孔，進(jìn)行水下混凝土灌注工作。采取靜水壓漿法處理這一類型溶洞效果比較理想，對(duì)樁的質(zhì)量也有保證。

6、水玻璃類化學(xué)漿液類型比較多，在實(shí)際使用過程中，可根據(jù)實(shí)際情況選用不同的配方進(jìn)行施工。 (2)對(duì)于地下水流大的溶洞，我們應(yīng)采用氰凝漿液進(jìn)行處理。氰液是一種新型灌注材料，其主要成分是聚胺酯，它以過量的異氰酸酯與羥基化合物產(chǎn)生反應(yīng)，其反應(yīng)物稱預(yù)聚體。預(yù)聚體再同增塑劑、溶劑、催化劑、表面活性劑、泡沫穩(wěn)定劑、填充劑等原材料配制而成。 處理方法 之下沉鋼護(hù)筒法下沉鋼護(hù)筒法 這種方法適應(yīng)于地下水流較大或體積較大的泥砂洞，但一般主要用于泥砂洞。對(duì)于泥砂溶洞， 由于可能會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，鋼護(hù)筒應(yīng)埋制到巖面，且在鉆至溶洞區(qū)時(shí)，采取邊鉆邊拋填片石、碎石、粘土混合物的辦法，既可防止塌孔事故的發(fā)生，又能達(dá)到填實(shí)溶洞的目的

7、，使樁孔范圍內(nèi)的區(qū)域不受到溶洞的影響，保證鉆樁的質(zhì)量。下沉一般采用回旋鉆機(jī)慢慢地將鋼護(hù)筒下沉，在下沉過程中，到達(dá)溶洞區(qū)時(shí)， 向孔里拋填片石與絮狀物，用鉆機(jī)將拋填物向四周擠壓，將溶洞填滿，確保能保證鋼護(hù)筒的傾斜度不超過1。對(duì)于泥砂溶洞的處理，按其覆蓋層厚度的大小及溶洞含淤泥砂的大小又分為以下兩種：處理方法 之下沉鋼護(hù)筒法 (1)當(dāng)覆蓋層較薄，或溶洞含有泥砂層較小，在發(fā)生塌孔時(shí)沒有引起原先設(shè)置鋼護(hù)筒的嚴(yán)重變形、位移，當(dāng)判明是泥砂溶洞時(shí)，將原先設(shè)置長(zhǎng)度較短的鋼護(hù)筒吊起，換新的鋼護(hù)筒穿過溶洞區(qū)直至巖層(如果是摩擦樁，鋼護(hù)筒埋深至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高處)，在鉆至溶洞區(qū)時(shí)，應(yīng)加大泥漿的稠度，加強(qiáng)所填片石混合物的密

8、實(shí)度和穩(wěn)定性，使鋼護(hù)筒能較順利地下沉。 (2)當(dāng)覆蓋層較厚，或含有淤泥層的溶洞，當(dāng)孔內(nèi)水位下降時(shí)，由于覆蓋層壓力較大，引起下沉的鋼護(hù)筒嚴(yán)重變形、位移，則應(yīng)將鋼護(hù)筒吊起，回填土壓實(shí)后再重新鉆樁。當(dāng)鋼護(hù)筒變形不大時(shí)，應(yīng)及時(shí)利用挖掘機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備校正鋼護(hù)筒的位置，再在鋼護(hù)筒周圍回填砂袋，防止護(hù)筒進(jìn)一步變形。在保證鋼護(hù)筒變形和位移在允許范圍內(nèi)，利用回旋鉆機(jī)慢慢將鋼護(hù)筒下沉至巖層(摩擦樁則下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高處)。幾種處理方法比較一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工根據(jù)地質(zhì)資料,該橋位的覆蓋層分別有亞砂土,細(xì)、粗砂,圓礫卵石,亞粘土,下伏基巖為微風(fēng)化灰?guī)r,含黃鐵礦,硅化。灰?guī)r中溶蝕普遍,屬典型的喀斯特地貌,尤其

9、在0#橋臺(tái)與4#橋墩之間,以及8#橋墩與10#橋墩之間巖溶最為發(fā)育。大部分溶洞內(nèi)均有充填物且為軟塑狀的亞粘土,土中局部含砂卵石。下面簡(jiǎn)單介紹9#墩下游樁基(編號(hào)9- 2# )鉆孔施工中所遇到的問題及解決方法。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工該橋樁基施工是采用筑島圍堰及導(dǎo)線坐標(biāo)放樣定位,并利用沖擊鉆成孔。比較典型的是9 - 2#樁基,樁身長(zhǎng)48. 2m,僅鉆孔時(shí)間就用了三個(gè)多月,先后發(fā)生了坍孔、卡鉆、斜孔、掉落鉆錘等施工事故。綜其原因,由于當(dāng)時(shí)的地質(zhì)鉆探資料不夠詳細(xì),且為一樁一鉆,不能真實(shí)反映實(shí)際地質(zhì)情況。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工原鉆探資料顯示,該樁只存在一個(gè)小溶洞,并含有亞粘土充填物。

10、后來在鉆孔施工中發(fā)生了多次漏漿坍孔,且多次投放水泥、片石及黃粘土后無效,經(jīng)監(jiān)理和業(yè)主協(xié)商,決定對(duì)該樁四周補(bǔ)充加密超前地質(zhì)鉆探,發(fā)現(xiàn)此樁在砂礫石下面存在一個(gè)層狀式的溶洞群(呈串珠型) 。溶洞與溶洞之間連通性極好,溶洞的大小不一致,小的30cm50cm,最大的則是位于溶洞群最下層深達(dá)18. 3m 的大溶洞,且無充填物,各上下層溶洞之間頂板也較薄,在50cm200cm范圍。如此復(fù)雜的地質(zhì)情況,造成了前期鉆孔施工中多次急速漏漿、坍孔。原設(shè)計(jì)樁身長(zhǎng)為26m,后設(shè)計(jì)變更為48. 2m。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-塌孔處理9 - 2#樁鉆孔時(shí)前后發(fā)生了三次漏漿坍孔,所幸鉆機(jī)操作人員責(zé)任心強(qiáng),發(fā)現(xiàn)及時(shí),

11、迅速將鉆錘提升上來,才沒有造成埋錘事故。后經(jīng)鉆探查明, 該樁下面存在一個(gè)串珠式的溶洞群。由于僅靠投放片石、水泥、黃土難于封堵洞隙且孔壁穩(wěn)定性較差,因此經(jīng)分析,決定采用鋼護(hù)筒以大套小跟進(jìn)的方法護(hù)壁。鋼護(hù)筒用A3鋼板卷制,厚度為8mm,每2. 5m長(zhǎng)為一節(jié)。為加強(qiáng)鋼護(hù)筒的整體剛度,在每節(jié)護(hù)筒的焊接頭外面加設(shè)長(zhǎng)寬均為20cm、厚度為8mm 的鋼板, 沿周圍對(duì)稱焊接。護(hù)筒底為10mm厚、40cm 寬的鋼帶沿周圍焊接作為刃腳。護(hù)筒分段放入、分段焊接,同時(shí)保證焊接質(zhì)量,焊縫應(yīng)嚴(yán)密不漏水。護(hù)筒無論是在焊接或是放入孔內(nèi)時(shí),均應(yīng)保證其垂直度,偏差不超過1 /100。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-塌孔處理具體

12、施工方法如下: 首先用1 800mm鉆錘擴(kuò)孔下沖,同時(shí)安排專人密切觀察孔內(nèi)泥漿面變化,發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí),馬上提錘,拋填片石和袋裝粘土(重量比1 1. 5) 。待泥漿面穩(wěn)定后,再繼續(xù)下沖至基巖面。然后放入內(nèi)徑1 600mm 的鋼護(hù)筒至底護(hù)壁,隨即改換1 500mm的鉆錘逐一沖擊擊穿各溶洞頂板。此時(shí)要嚴(yán)格控制好鉆錘沖程高度(小沖程沖擊) ,以防沖穿溶洞頂板時(shí)卡錘。隨后放入內(nèi)徑1 400mm的鋼護(hù)筒,完全貫穿溶洞群到達(dá)洞底新鮮基巖,再改換1 200mm鉆錘沖擊至設(shè)計(jì)終孔標(biāo)高,至此造壁成孔完成。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-卡鉆處理9 - 2#樁基鉆孔施工時(shí)曾經(jīng)發(fā)生了兩次卡鉆現(xiàn)象。第一次是鉆錘進(jìn)入砂卵石

13、層時(shí)由于鉆頭磨損嚴(yán)重,鉆孔直徑逐漸變小,故將鉆頭進(jìn)行補(bǔ)。而補(bǔ)焊后的鉆錘在放入孔內(nèi)時(shí),因大于孔內(nèi)直徑,故造成卡錘。后將孔內(nèi)卡錘部位土方回填重新回沖,問題才得以解決。第二次卡錘同樣是在砂卵石層,當(dāng)時(shí)由于鉆錘的錘心彈簧已斷而未及時(shí)發(fā)現(xiàn),使鉆頭在沖孔時(shí)旋轉(zhuǎn)不靈便,最終形成梅花樁而造成卡錘。后采用片石加黃土回填孔內(nèi)卡錘部位,且將錘心彈簧換新后,鉆孔施工順利進(jìn)行。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-斜孔處理 該樁鉆孔在砂卵石層即將進(jìn)入基巖時(shí),由于巖面傾斜度較大(約65) ,形成半邊巖層,半邊卵石,使鉆錘沖擊時(shí),偏向卵石一側(cè),從而造成斜孔。后采用了強(qiáng)度較硬的石灰?guī)r片石回填至斜孔上方1. 5m處,且鉆錘回沖,反

14、復(fù)數(shù)次,才將斜孔糾正過來。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-掉落鉆錘處理該樁鉆孔施工沖入第一個(gè)溶洞時(shí)(洞深1. 6m) ,由于牽引鉆頭處的鋼絲繩發(fā)生磨損未及時(shí)檢查,造成鋼絲繩斷裂,使鉆錘頂部留在溶洞上,而大部分鉆身落在溶洞內(nèi)。由于孔內(nèi)泥漿較濃,加之沉渣較多,所以很快將鉆頭埋沒,使打撈工作很不順利。后來采取將泥漿管頭捆上較重的大塊石,直接放入孔底靠鉆頭處循環(huán)排渣,并利用排氣流量1. 8m3 /min 的空氣壓縮機(jī), 駁接上內(nèi)徑15mm的鐵管插入孔底排氣攪動(dòng)泥漿。如此反復(fù)操作,最終使鉆頭顯露,并利用打撈釣順利將鉆錘打撈上來。一、英德遙步大橋溶洞群區(qū)樁基施工-結(jié)語樁基礎(chǔ)鉆孔施工中,難免會(huì)出現(xiàn)諸如坍孔

15、、卡鉆、斜孔、掉落鉆錘等問題,這些問題的出現(xiàn)都有其主觀和客觀的原因。無論何種原因,都要認(rèn)真對(duì)待,除了要嚴(yán)格按規(guī)范施工,加強(qiáng)施工人員的責(zé)任心外,還應(yīng)及時(shí)分析事故原因,果斷采取處治措施,從而保證工程質(zhì)量、進(jìn)度,并減少經(jīng)濟(jì)損失。遙步大橋溶洞群區(qū)的樁基施工,經(jīng)過采取相應(yīng)的技術(shù)措施,取得了預(yù)期效果。二、湖口大橋施工溶洞、裂隙處理湖口大橋副孔橋位處工程地質(zhì)的主要特點(diǎn)是: 覆蓋層厚且多松散軟弱, 卵、漂石層普遍存在, 局部鈣質(zhì)膠結(jié)層緊密、強(qiáng)度高; 巖面起伏大, 巖石強(qiáng)度高, 特別是裂隙及巖溶異常發(fā)育。二、湖口大橋施工溶洞、裂隙處理鉆機(jī)的正確選型格外重要。經(jīng)過仔細(xì)分析, 慎重研究后, 決定選用沖擊鉆機(jī)作為成孔

16、機(jī)具。這主要基于以下幾個(gè)因素的考慮：(1) 由于特有的構(gòu)造型式和工藝、鉆頭提升方便、靈活等優(yōu)點(diǎn), 在處理溶洞、裂隙、遺留物時(shí), 沖擊鉆比其他鉆機(jī)有較大的優(yōu)勢(shì)。(2) 沖擊鉆對(duì)復(fù)雜的覆蓋層有比較強(qiáng)的適應(yīng)性, 能較為順利地通過孤、卵漂石層、鈣質(zhì)膠結(jié)層等。(3) 沖擊鉆機(jī)自重輕、拆裝方便, 便于水上施工和多工點(diǎn)的需要。(4) 在前期施工的9根樁中, 沖擊鉆較回旋鉆機(jī)( 扭矩達(dá)18 t m 的GW-40 型及BRM -4 型) 具有成孔時(shí)間短及成孔時(shí)間穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。二、湖口大橋施工溶洞、裂隙處理湖口大橋副孔基巖以碳系黃龍組、二迭系棲霞組灰?guī)r為主, 屬可溶巖類。區(qū)內(nèi)巖溶十分發(fā)育, 主要表現(xiàn)為溶洞、溶隙及溶

17、蝕溝谷等。依據(jù)工勘資料, 將溶洞分為兩大類: 一類為一般型溶洞,即溶洞高度不是特別大, 空洞不大, 充填情況較好者; 另一類為特大型溶洞, 主要體現(xiàn)在溶洞高度大, 空洞大, 無充填或半充填。在實(shí)際區(qū)分中, 將71# - 2 孔劃為特大型溶洞, 其他均劃為一般型( 或稱為非特大型) 。二、湖口大橋施工處理非特大型溶洞(1) 鉆孔至接近溶洞頂以前, 應(yīng)準(zhǔn)備足夠的小片石或狗頭石(直徑10 cm 20 cm) 和粘土, 粘土要做成泥球(15 cm 左右) , 同時(shí)要有足夠的供水設(shè)備(水泵或儲(chǔ)水船艙等)。(2) 鉆孔至距溶洞頂部1 m 左右時(shí), 減小沖程,控制在1 m 115 m 范圍內(nèi)變化, 通過短沖

18、程快頻率沖擊的方法逐漸將洞頂擊穿, 防止因沖程過長(zhǎng)導(dǎo)致卡鉆。(3) 在擊穿洞頂之前, 要有專人負(fù)責(zé)觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化, 一旦泥漿面下降, 迅速補(bǔ)水, 同時(shí)及時(shí)提鉆, 以防塌孔埋鉆。然后根據(jù)溶洞的大小按11的比例回填粘土和片石, 進(jìn)行沖砸堵漏, 只有當(dāng)泥漿面穩(wěn)定后方可轉(zhuǎn)入正常的鉆進(jìn)。如此反復(fù)使鉆孔順利穿越溶洞。(4) 對(duì)于溶洞內(nèi)填充物為軟弱粘性土或淤泥的溶洞, 進(jìn)入溶洞后, 也應(yīng)向孔內(nèi)投入粘土、片石混合物。(5) 鉆頭穿越溶洞時(shí)要密切判斷是否鉆斜。若斜鉆應(yīng)按1石至彎孔處0.5 m 以上重砸。二、湖口大橋施工特大型溶洞如71# - 2 孔, 如果仍然采用既有方法,則很可能造成因擊穿溶洞時(shí), 孔

19、內(nèi)泥漿面迅速下降, 補(bǔ)水、補(bǔ)漿不及而造成塌孔。在實(shí)際施工中, 準(zhǔn)備的施工方案為護(hù)筒跟進(jìn)法。即先采用較大直徑(2.26 m) 鉆頭(通過加焊合金鋼加大) 沖擊至溶洞頂110m 以后, 下內(nèi)護(hù)筒(2.20m) 至孔底, 再換2.16m 的小鉆頭繼續(xù)沖砸, 直至擊穿溶洞, 然后回填粘土、片石混合物(比例11) ,采用反復(fù)沖擊的辦法將洞內(nèi)沖砸密實(shí), 再轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。此方案的關(guān)鍵為: 內(nèi)護(hù)筒必須位置準(zhǔn)確; 內(nèi)護(hù)筒必須具備足夠的剛度, 采用了16 mm 厚的鋼板,同時(shí)用8# 槽鋼每50 cm 進(jìn)行了箍筋加勁; 擊穿溶洞后及時(shí)回填粘土、片石混合物。處理結(jié)果: 在副孔所用有容洞的樁基施工中,除64# 左孔溶洞

20、因工勘資料未揭示, 事先未準(zhǔn)備而造成塌孔埋鉆外,其各孔均按上述方法處理成功, 且未出現(xiàn)反復(fù)塌孔、埋鉆等事故。二、湖口大橋施工-裂隙處理大橋副孔除位于湖口復(fù)式向斜核部外, 還飛跨著名的贛江大斷裂北端。所以橋位基巖內(nèi)斷層、節(jié)理裂隙十分發(fā)育。施工中對(duì)裂隙處理的措施如下:(1) 入巖前, 準(zhǔn)備充足的水源、水泵或存水, 在83# 兩孔施工中, 各配置了3 臺(tái)水泵; 65# 右孔施工中,因當(dāng)時(shí)水位較低, 取水不便, 在泥漿船底艙蓄滿了一艙約100 余立方米的水。(2) 粘土準(zhǔn)備, 需將粘土揉成泥球, 直徑15 cm20 cm。(3) 準(zhǔn)備一定數(shù)量的小片石或狗頭石, 直徑為10cm 20 cm。施工時(shí), 要

21、密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化情況,當(dāng)泥漿面迅速下降時(shí), 證明在漏漿, 首先要趕快補(bǔ)水,然后將泥球往下投, 如此可將漏漿堵住, 之后將粘土和片石按大約11 的比例往下投, 直至泥漿上升至正常位置, 再重新開鉆。這樣砸碎的片石和大顆粒粘土可將裂隙填充一定的距離(隨裂隙寬度而變化) , 即可鉆進(jìn)一定深度而不漏漿。當(dāng)再次漏漿時(shí), 仍按上述方法進(jìn)行處理, 即可逐步鉆至設(shè)計(jì)孔底。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔灌注樁施工方法武漢市三環(huán)線南環(huán)段西起白沙洲長(zhǎng)江大橋，東至老武黃公路，全長(zhǎng)2362 km，為城市快速路，雙向6車道，設(shè)計(jì)車速80 kmh。青菱立交至野芷立交之間屬于高架橋，其中B標(biāo)段共有鉆孔樁236根。根據(jù)地

22、質(zhì)報(bào)告，在樁位處存在溶洞的地方有8處，最深達(dá)44 m，洞高3 m，樁位側(cè)邊存在溶洞的地方有11處，最深達(dá)51 m，洞高16 m，經(jīng)超前鉆發(fā)現(xiàn)11 27樁位巖溶地段的溶洞均呈半充填狀態(tài)，充填物分為粗砂與碎石混合物及粘性土與碎石混合物，顏色均為灰黃色，具軟塑狀態(tài)，洞周裂隙發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，地質(zhì)勘探孔鉆進(jìn)過程中有漏漿現(xiàn)象。由于該段實(shí)際地質(zhì)情況更加復(fù)雜，巖層表面極度不平整，包括部分溶洞的底板也有傾斜的狀況，另巖層表面存在溶溝、溶槽，均易偏孔卡鉆，給施工帶來極大的難度。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔灌注樁施工方法針對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的地質(zhì)情況，提出切實(shí)可行的施工方案和專用設(shè)備，穿溶洞施工鉆機(jī)宜選用C222型磕頭沖

23、擊鉆(俗稱五卡司)，其底部直徑偏小一些的管錐型鉆頭以及固定沖程有限下落高頻率的鉆進(jìn)，可有效的防止卡鉆、掉鉆問題，克服了一般自落錘錘底面粗大且靠重力自落無法控制易卡鉆掉鉆的缺陷，鉆頭上部必須作成錐形，不允許出現(xiàn)臺(tái)階。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-鉆前準(zhǔn)備由于溶洞大小空間及溶溝裂隙長(zhǎng)度的不可確定性，無論是鉆孔施工還是成樁灌注混凝土，均需要連續(xù)穿溶洞樁基施工：1)詳細(xì)掌握溶洞出現(xiàn)的位置。2)研究溶洞的樁位地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，制訂適當(dāng)?shù)氖┕し桨负图夹g(shù)保障措施。3)每個(gè)孔位的地質(zhì)柱狀圖和施工方案都單獨(dú)列出，明確溶洞的位置、大小、充填情況以及應(yīng)采取的施工方案。4)備足成孔用水、粘土(不少于100 m

24、 )、片石(不少于30 m3)、水泥(不少于20 t)等必備材料，泥漿池的容積較非巖溶地段的鉆孔樁泥漿池大50100 m3。5)要有處理施工故障的備用機(jī)具設(shè)備，如打撈、急救以及不同性能的其他鉆機(jī)、鉆具等。6)鉆孔前先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，清除雜物，再進(jìn)行樁基定位放樣。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-護(hù)筒埋設(shè)工程上部覆蓋層均為淤泥層，自穩(wěn)性極差，即使漏漿12 m也容易塌陷。鋼護(hù)筒制作內(nèi)徑比相應(yīng)的樁徑大30 cm，分節(jié)卷制，單節(jié)高度2 m，埋設(shè)的深度根據(jù)不同地質(zhì)情況分別確定，對(duì)埋深較淺的護(hù)筒，采用挖埋法。在護(hù)筒的選用及埋設(shè)要注意2點(diǎn)：一是護(hù)筒的埋設(shè)深度不得小于24 m，并宜穿過淤泥層，護(hù)筒周圍嚴(yán)格用

25、粘土夯填密實(shí)，護(hù)筒進(jìn)出漿口不能過高，以便于通過自然重力坡補(bǔ)漿；二是護(hù)筒的直徑不得過大， 1 200 mm穿溶洞樁基護(hù)筒直徑不得大于15 m。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-鉆機(jī)就位鉆機(jī)支撐點(diǎn)遠(yuǎn)離樁位，支點(diǎn)距離應(yīng)根據(jù)可能造成坍塌范圍進(jìn)行估算，嚴(yán)禁將鉆機(jī)直接支撐在孔口，同時(shí)鉆機(jī)應(yīng)用“八”字纜風(fēng)繩拴拉。鉆機(jī)安裝就位后，底座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移或沉陷。C2-22型磕頭沖擊鉆前輪底下宜墊一塊大鋼板，以分散沖擊鉆工作振動(dòng)對(duì)地基的壓應(yīng)力。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-鉆進(jìn)采用沖擊鉆機(jī)成孔工藝，這是穿越溶洞的關(guān)鍵。其主要施工有：1)覆蓋層成孔 由于C2-22型磕頭沖擊鉆采用的是沖擊鉆進(jìn)、邊掏碴

26、邊補(bǔ)漿的成孔工藝，鉆土層進(jìn)尺速度較快，泥漿護(hù)壁質(zhì)量較回轉(zhuǎn)鉆及普通沖擊鉆要差，空孔停置的時(shí)間不能過長(zhǎng)，因此，泥漿護(hù)壁方面要改進(jìn)，加大泥漿質(zhì)量和密度。采用優(yōu)質(zhì)泥漿，或在泥漿中摻人適量的水泥、燒堿，以提高泥漿膠體率，其質(zhì)量配合比為黃土：水泥：燒堿=1：02：04。泥漿池的容積較非巖溶地段的鉆孔樁泥漿池大50 100 m3。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-鉆進(jìn)2)接觸巖面施工 接觸巖面時(shí)，要準(zhǔn)確測(cè)定人巖時(shí)的孔深，推算巖面標(biāo)高，一般與地質(zhì)報(bào)告給出的人巖標(biāo)高值不應(yīng)超過05 m。剛?cè)藥r時(shí)，要及時(shí)掏取碴樣，判斷巖石的風(fēng)化程度，為合理的選用鉆進(jìn)參數(shù)提供依據(jù)。 當(dāng)鉆至溶洞頂1 m左右時(shí)，首先準(zhǔn)備足夠的小片石或

27、狗頭石(直徑1020 cm)和粘土，粘土要做成泥球(巾15-20 cm)，對(duì)于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在115 m范圍內(nèi)變換沖程，逐漸將洞頂擊穿，以防止卡鉆。三、穿越復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-鉆進(jìn)采用沖擊鉆機(jī)成孔工藝，這是穿越溶洞的關(guān)鍵。其主要施工有：3)穿越溶洞施工 采取擊穿溶洞后補(bǔ)漿充填，然后將鉆頭緩慢往下放，每次下放高度不得超過50cm，連續(xù)上下提放鉆頭25 min后再下放50 cm。照此方法逐漸將鉆頭下到溶洞底板。探明溶洞內(nèi)存在半充填物后，提鉆，下掏碴筒將溶洞內(nèi)溶泥掏取干凈，尤其是樁位處溶洞底板上的溶泥。將溶泥清除干凈后，隨即下人導(dǎo)管至溶洞底板灌注C20素混凝土，混

28、凝土灌注高度為溶洞頂板以上1 m，待混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)至3050后，再下人鉆頭沖擊至設(shè)計(jì)孔深。對(duì)于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時(shí)，為防止泥漿突然流失，造成孔壁坍塌，采取護(hù)筒跟進(jìn)法施工。具體做法為：首先將巾15 m的鉆頭擴(kuò)大至巾17 m，正常鉆進(jìn)至溶洞上方約1 m處，將鉆頭提起，用振動(dòng)錘將內(nèi)徑15 m、壁厚6 mm的鋼護(hù)筒砸至孔底，再將鉆頭直徑改為姐5 m繼續(xù)沖砸，直至擊穿溶洞，然后回填粘土片石混合物(比例1：1)，采用115 m的沖程將洞內(nèi)沖砸密實(shí)，再轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。三、復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-應(yīng)急安全措施為減少事故的發(fā)生頻率，將事故損失控制在最小程度，作好充分施工準(zhǔn)備： 1

29、)遇穿溶漏漿現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿堵漏，提鉆出孔口懸掛于支腿上，扒開泥漿池與護(hù)筒口之間的隔斷，進(jìn)行補(bǔ)漿。 2)當(dāng)漏漿量大時(shí)，容易造成塌孔，需要緊急調(diào)用場(chǎng)內(nèi)大型汽車吊至樁位處，以便將鉆機(jī)吊離避險(xiǎn)，防止塌孔埋鉆及鉆機(jī)毀損。 3)掉鉆。掉鉆事故以預(yù)防為主，經(jīng)常檢查易損壞位置，定期檢修，遇到損壞的部件立即修整或更換，消除隱患。掉鉆后，采用特制打撈掛鉤進(jìn)行打撈，并在打撈的期間保證泥漿循環(huán)，防止泥漿沉淀埋鉆。 4)當(dāng)出現(xiàn)卡鉆時(shí)，不得強(qiáng)提強(qiáng)扭，需找出卡鉆原因，對(duì)癥下藥制定提鉆方案。 5)對(duì)于發(fā)生斜孔，及時(shí)處理，否則越打越斜。處理預(yù)案為回填片石，使鉆頭保持水平，鋼絲繩保持豎直，向下沖孔。溶洞內(nèi)存在斜孔問題時(shí)，需要

30、灌注素混凝土后，再行沖孔矯正。三、復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-質(zhì)量控制點(diǎn) 為防止樁底彎孔斜孔、孔底沉碴的徹底清理、水下混凝土的連續(xù)灌注是巖溶區(qū)樁基施工需要重點(diǎn)把握的幾個(gè)質(zhì)量控制要點(diǎn)。 1)全巖面檢驗(yàn) (1)以樁孔實(shí)際見巖高程始，至少進(jìn)尺50 cm后，方可申報(bào)全巖面檢驗(yàn)，地質(zhì)報(bào)告柱狀圖揭示的巖面高程只作為參考。(2)查閱機(jī)臺(tái)鉆孔施工記錄，可將基巖進(jìn)尺速度01-02 mh作為進(jìn)入全巖面的控制速度。(3)可觀察井口鋼絲繩的擺動(dòng)情況，錘頭觸全巖面時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微反彈。(4)使用細(xì)目篩網(wǎng)撈取巖碴，弱風(fēng)化石灰?guī)r巖屑含量不低于70，并且?guī)r屑成粉末狀，認(rèn)為進(jìn)入全巖面。(5)樁底須嵌入巖面以下不小于設(shè)計(jì)要求深度。(

31、6)清孔后，采用測(cè)錘在孔內(nèi)不同的位置測(cè)試感覺。 2)斜孔、彎孔檢驗(yàn)施工中需加強(qiáng)嵌巖柱樁斜孔、彎孔質(zhì)量檢驗(yàn)。鉆孔施工中要注意鋼絲繩的偏移。三、復(fù)雜溶洞地質(zhì)的鉆孔施工方法-質(zhì)量控制點(diǎn) 3)沉碴清理準(zhǔn)確測(cè)定終孔時(shí)的孔深，采用鉆錘高度及鋼絲繩長(zhǎng)度累加與測(cè)繩測(cè)孔深對(duì)比確定孔深。灌注混凝土前測(cè)量沉碴厚度測(cè)繩的測(cè)錘底部須加大面積，防止插入沉碴中影響讀數(shù)。 4)水下混凝土的灌注 灌注該層面混凝土?xí)r，要放慢灌注速度，輕微上下提動(dòng)導(dǎo)管，使混凝土有足夠的時(shí)間溢流填充溶洞，嚴(yán)禁在該層面處快速大幅度的提拔導(dǎo)管。 5)資料記錄的真實(shí)填寫、完整記錄鉆孔記錄、終孔檢查、混凝土灌注以及施工中所采取的施工措施均要詳細(xì)記錄成卷，每

32、一根樁，均要及時(shí)匯總成一份完整的資料。四、斷層地質(zhì)帶巖溶地層鉆孔樁鉆孔施工方法1、在有粘土和塊石充填的大溶洞地層鉆孔 根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在鉆孔到溶洞前應(yīng)準(zhǔn)備好足夠數(shù)量的粘土、片石以及處理溶洞所需足夠長(zhǎng)度的鋼護(hù)筒，還有下沉鋼護(hù)筒的機(jī)械設(shè)備，因?yàn)橐坏舸┤芏错敯?，有可能孔?nèi)泥漿將迅速流失，漿面下沉，說明溶洞與外界相通，這時(shí)若處理不及時(shí)將造成坍孔，另外，有可能孔內(nèi)泥漿少量流失、漿面少量下沉，說明溶洞不與外界相通。四、斷層地質(zhì)帶巖溶地層鉆孔樁鉆孔施工方法1、在有粘土和塊石充填的大溶洞地層鉆孔 對(duì)與外界相通或不相通的大溶洞，可采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)的方法，此時(shí)應(yīng)提出鉆頭于孔外，將準(zhǔn)備好的鋼護(hù)筒利用鉆機(jī)作起吊設(shè)備，

33、逐節(jié)吊人孔內(nèi)，節(jié)與節(jié)之間焊接密實(shí)不漏水，鋼護(hù)簡(jiǎn)直徑應(yīng)比孔口鋼護(hù)筒小5 cm左右，以利于鋼護(hù)筒能順利下沉，若鋼護(hù)筒不能順利下沉，可采用鉆頭錘擊振動(dòng)下沉的方法，將護(hù)筒下到孔底，并補(bǔ)水加粘土，再采用小沖程鉆進(jìn)，邊鉆進(jìn)、邊下沉鋼護(hù)筒，直到穿過溶洞，進(jìn)入完整灰?guī)r，實(shí)現(xiàn)正常鉆進(jìn)。對(duì)不與外界連通或連通的小溶洞可采用在溶洞層內(nèi)反復(fù)回填粘土和片石，反復(fù)沖擊，使回填的片石通過鉆頭的沖擊擠人溶洞內(nèi)，形成堅(jiān)固孔壁的方法穿過溶洞，實(shí)現(xiàn)正常鉆孔。四、斷層地質(zhì)帶巖溶地層鉆孔樁鉆孔施工方法2、在無充填物的大溶洞地層鉆孔 這類溶洞無論與外界連通與否，采用回填粘土和塊石的方法一般不能保證形成堅(jiān)固的孔壁，即使能形成孔壁，鉆孔穿過溶

34、洞在灌注混凝土?xí)r，將造成大量混凝土超灌，最好的方法是采用前述下沉鋼護(hù)筒的方法鉆孔穿過溶洞，實(shí)現(xiàn)正常鉆孔。若采用回填粘土和塊石的方法能通過溶洞順利成孔，為了減少水下混凝土超灌數(shù)量，可在回填粘土和片石塊至溶洞頂沖擊成孔，達(dá)到減少水下混凝土超灌的目的。3、在與外界不連通的蜂窩狀溶洞群地質(zhì)鉆孔 這類溶洞當(dāng)鉆頭擊穿溶洞頂板時(shí)，孔內(nèi)泥漿面無顯著下降，一般不會(huì)引起坍孔，為了保證水下混凝土順利灌注，減少超灌數(shù)量，可采用反復(fù)回填片石、粘土，反復(fù)沖擊的方法穿過溶洞地層。四、斷層地質(zhì)帶巖溶地層鉆孔樁鉆孔施工方法4、在與外界連通的管柱狀多層溶洞群地質(zhì)鉆孔 這類溶洞當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)至溶洞群時(shí)，因溶洞與外界連通，孔內(nèi)泥漿會(huì)突然

35、大量流失，易引發(fā)坍孔事故，因此，在鉆孔到達(dá)溶洞群前應(yīng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量的粘土、片石和比孔口鋼護(hù)筒小5cm左右的鋼護(hù)筒以及相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，在泥漿流失后及時(shí)下沉鋼護(hù)筒到巖面，護(hù)住粘土層防止坍孔，再回填粘土、片石，反復(fù)沖擊造壁。 若反復(fù)使用此方法都無效時(shí)，可采用灌注常規(guī)的水下混凝土封堵溶洞與外界連通處，待封堵混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再采用沖擊成孔通過溶洞地層。若在鉆孔進(jìn)入溶洞群后本樁和其他墩正在施工的孔樁內(nèi)泥漿都大量流失，不能保證孔內(nèi)水頭高度，此時(shí)應(yīng)用片石、粘土回填滿孔深較淺的一根樁，暫停施工處理，待該樁成樁后再重新開孔另一根樁。四、斷層地質(zhì)帶巖溶地層鉆孔樁鉆孔施工方法4、結(jié)語 通過對(duì)不同溶洞形式、采取不同

36、鉆孔方法的總結(jié)可以得出： 1)溶洞地質(zhì)鉆孔樁施工首先應(yīng)搞清溶洞地質(zhì)情況，掌握溶洞所處具體位置，溶洞的大小和形式，據(jù)此決定采取哪類鉆孔方案； 2)應(yīng)在施工前對(duì)鉆機(jī)操作人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底； 3)在開鉆前應(yīng)對(duì)不同形式的溶洞準(zhǔn)備好處理溶洞所需的機(jī)具設(shè)備和材料； 4)在鉆孔中鉆機(jī)操作人員應(yīng)做好詳細(xì)的鉆孔記錄，以便技術(shù)人員能隨時(shí)掌握鉆孔的深度和地質(zhì)變化情況。五、廣州地鐵紀(jì)念堂站溶洞密集區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)1、鉆孔樁施工過程中溶洞處理技術(shù)施工設(shè)備：巖溶發(fā)育處的鉆孔灌注樁采用沖擊鉆成孔。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料提供的溶洞分布情況，按照先短后長(zhǎng)，先易后難原則確定各樁施工順序。相鄰孔不同時(shí)施工。鉆孔通過巖溶時(shí)采取了如下技

37、術(shù)措施：五、廣州地鐵紀(jì)念堂站溶洞密集區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)1)加強(qiáng)泥漿質(zhì)量和比重的控制，其技術(shù)指標(biāo)符合表l要求。優(yōu)質(zhì)的泥漿取決于優(yōu)質(zhì)的粘土，同時(shí)在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末，以提高泥漿的膠體率和懸浮能力。重量配合比為粘土：水泥：堿=1：02：004，鋸末按粘土體積的1O摻入。2)當(dāng)巖面傾斜較大時(shí)，鉆頭易擺動(dòng)，撞擊孔壁，造成偏孔或塌孔。這時(shí)，回填堅(jiān)硬片石，以低沖程反復(fù)提砸，使孔底出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)后再轉(zhuǎn)入正常沖孔。五、廣州地鐵紀(jì)念堂站溶洞密集區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)3)通過溶洞進(jìn)入充填地層時(shí)，對(duì)溶洞較小、充填物多為松散不穩(wěn)定的土層者采用泥漿護(hù)壁方法，使用優(yōu)質(zhì)泥漿，保持孔內(nèi)的水位高度，適時(shí)向孔內(nèi)投入潮濕泥塊或袋

38、裝粘土和粒徑不大于13 cm的片石，采用低沖程將拋填物擠入溶洞孔壁或溶洞裂縫，以加固護(hù)壁，使之形成封閉環(huán)，防止漏漿和塌孔。4)對(duì)空洞較大的溶洞或充填物為流塑狀時(shí)采用全護(hù)簡(jiǎn)法施工，護(hù)筒深度下到巖面。BC1號(hào)9號(hào)樁采用全護(hù)筒法處理。5)鉆孔過程中的孔徑檢查：為保證孔徑正確和孔形正直，每鉆進(jìn)10 m和更換鉆頭時(shí)必須用檢孔器檢孔。檢孔器用鋼筋制成，呈圓柱體，直徑與鉆頭直徑相同，高度為孔徑的4倍。當(dāng)檢孔器不能自由通過到達(dá)孔底時(shí)，即表明發(fā)生彎孔或斜孔、梅花孔等情況，此時(shí)立即回填片石(回填高度為至檢孔器所到位置以上O5 m)，進(jìn)行沖擊修孔。6)若回填片石仍無法糾偏，則清孔灌注(230水下混凝土，待混凝土灌注

39、7 d后，再?zèng)_擊鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。AR23號(hào)樁回填混凝土處理。六、和平大道立交橋鉆孔樁的溶洞處理方法1、本地域溶洞特點(diǎn)(1)戴家湖內(nèi)覆蓋層較厚，達(dá)1018m，承臺(tái)位于粉煤灰層底部，空樁長(zhǎng)。上部地質(zhì)為沖填粉煤灰層，中部為軟、硬塑亞粘土承載力、孑L壁自穩(wěn)能力差；地表為湖水、熱電廠沖填粉煤灰煤水，水位高，粉煤灰孑L隙比大，因溶洞造成突然失漿，樁孔內(nèi)外水頭差過大，施工不采取措施預(yù)防，極易造成踏孔。(2)土溶洞少，大部分為基巖中溶洞，分布面光、大小不等、充填物各異；存在多層溶洞。(3)含粘性土夾碎石充填物的溶洞內(nèi)，碎石含量大，硬塑狀填充物易遇水膨脹，導(dǎo)致混凝土澆注后縮徑。軟塑、流塑狀填充物易流動(dòng)失穩(wěn)坍塌，

40、造成坑壁空洞，成孔困難；混凝土澆注過程中，由于混凝土對(duì)側(cè)壁壓力，會(huì)導(dǎo)致填充物失穩(wěn)、剝落、漏漿，造成樁基混凝土離析、夾層。(4)空溶洞，鉆孔時(shí)易突然嚴(yán)鶯漏漿，孔內(nèi)水頭壓力失衡，造成塌孑L、埋鉆、護(hù)筒下沉傾斜、地面下陷危害最大、處理最困難。(5)溶洞發(fā)育不規(guī)則，底板多數(shù)為斜面六、和平大道立交橋鉆孔樁的溶洞處理方法2、采用靜壓化學(xué)注漿直接充填法處理溶洞。 戴家湖內(nèi)共有樁基512根，通過施工勘察發(fā)現(xiàn)154根樁下存在溶洞，其中有143根樁基的溶洞高度在053m之間由于工期緊為了在3115m?？讖綖?lOmm，孔深要求達(dá)到最深溶洞或斷層破碎帶底部。鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意觀察地層變化，詳細(xì)作好鉆孔記錄。鉆孑L完畢

41、，進(jìn)行清孔檢查在確認(rèn)沒有坍孔和探頭石的情況下方可下管。確定注漿管內(nèi)無阻塞物后即可進(jìn)行注漿管安裝，要求注漿管下到溶洞或斷層破碎帶頂板。注漿管外露的長(zhǎng)度不小于3040cm，以便連接孔121閥門和管路。注漿管安放好后，在注漿管管El加上孔El蓋，以防止雜物進(jìn)入，然后進(jìn)行，壓水試驗(yàn)，壓水壓力由小逐漸增大到預(yù)定注漿壓力，并持續(xù)15分鐘。壓水試驗(yàn)合格后才開始正式的靜壓化學(xué)注漿。本項(xiàng)目采用采用的材料配比為采用普硅P0425水泥漿水玻璃漿液，水灰比08；水泥漿水玻璃體積比為l：05。重量比(水泥：水：水玻璃：注漿劑=lO00Kg：800Kg：700Kg：50Kg)采用雙液灌漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔灌漿。少量多次、反復(fù)灌

42、漿。注漿壓力控制：巖層中為0103MPa土層中逐步加大到0305MPa。六、和平大道立交橋鉆孔樁的溶洞處理方法3、采用普通拋填石、水泥、粘土處理溶洞。(1)溶洞施工前，在現(xiàn)場(chǎng)所施工的孔位附近備足塊石、粘土、水泥包，并就近設(shè)置一個(gè)場(chǎng)地存放溶洞處理所需要的材料。(2)當(dāng)鉆進(jìn)到溶洞頂板時(shí)，改用 1000小鉆頭，沖擊施工過程中應(yīng)減小沖程，降低沖鉆頻率，緩慢的擊碎頂板，同時(shí)回填塊石、粘土、水泥包進(jìn)行多次反復(fù)沖鉆，將頂板擊破。(3)在進(jìn)入溶洞區(qū)后，必須在孔邊備好足量的塊石及粘土，并接好水管至孑L邊，如溶洞漏漿，馬上回填片石和水泥包，同時(shí)向孔內(nèi)注水，避免塌孔。每次回填均需高出溶洞滲漏處2m 以上，當(dāng)溶洞內(nèi)為

43、半邊溶洞時(shí)，首先應(yīng)回填塊石和水泥包，將半邊溶洞全部充填，填筑高度以高出溶洞最高點(diǎn)2m左右，再進(jìn)行沖鉆，直至孔內(nèi)泥漿面不再下降，錘頭停止晃動(dòng)搖擺，鉆機(jī)進(jìn)尺速度恢復(fù)正常為止。投石時(shí)要注意錘頭傾斜的方向，錘頭向哪個(gè)方向傾斜，就往哪個(gè)方向投石，以保證石頭能順利快速落到溶洞中。如果孔內(nèi)泥漿面下降過大，必要時(shí)要補(bǔ)抽泥漿到樁孔內(nèi)。片石直徑不宜過小，一般在5070cm之間。到溶洞底板后，提高沖擊錘的沖程，利用大沖程加大破巖能力。溶洞區(qū)段的鉆進(jìn)，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)高粘度的泥漿護(hù)壁，切實(shí)有效的做到孔壁的防護(hù)。六、和平大道立交橋鉆孔樁的溶洞處理方法4、內(nèi)、外雙層鋼護(hù)筒處理溶洞。 外護(hù)筒主要起支護(hù)上部易塌地層的作用。下至強(qiáng)風(fēng)

44、化一定深度，后在護(hù)筒支護(hù)坑壁的情況下再鉆進(jìn)打入內(nèi)護(hù)筒支護(hù)溶洞區(qū)。內(nèi)外護(hù)筒外壁、內(nèi)外護(hù)筒之間采用灌砂壓漿填充。本工程對(duì)3m以上空溶洞或半填充溶洞的鉆孔樁，存在極大的安全隱患 主線S006#左幅2根樁基存在5m 以上半填溶洞，右幅3根樁基存在5m以上半填溶洞。且在基本處于同一高度上，初步判定同一承臺(tái)下的溶洞是相通的，擊穿溶洞勢(shì)必造成大量漏漿，孑L壁失穩(wěn)可能引起大面積地面坍塌。根據(jù)實(shí)際情況對(duì)比方案采取內(nèi)外鋼護(hù)筒進(jìn)行防護(hù)，鋼護(hù)簡(jiǎn)采用鉆埋法施工。在樁位處埋設(shè) 2000mm 的短護(hù)筒，采用反循環(huán)鉆機(jī)鉆1800mm 的孔。穿透巖面以上覆蓋層并鉆進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化巖面10m以下清孔后在孔內(nèi)利用吊車下放內(nèi)徑為 1650

45、mm的鋼護(hù)筒。六、和平大道立交橋鉆孔樁的溶洞處理方法4、內(nèi)、外雙層鋼護(hù)筒處理溶洞。 為確保鋼護(hù)筒下沉?xí)r的平面位置與垂直度滿足施工要求需要設(shè)置接長(zhǎng)拼裝平臺(tái)，平臺(tái)經(jīng)測(cè)量人員抄平后，直接立于孔位上方。其中心與樁基中心重合。下放時(shí)應(yīng)控制好整體的垂直度及平面布置，測(cè)量人員現(xiàn)場(chǎng)全過程控制，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，待垂直度及平面布置符合要求后，上口可考慮依靠外護(hù)筒焊接定位。當(dāng)鉆進(jìn)到溶洞頂板時(shí)，改為 1000mm 小型鉆頭減小沖程，降低沖鉆頻率，緩慢地?fù)羝祈敯濉Ｃ芮嘘P(guān)注水頭的變化，一旦水頭下降，立即向孔內(nèi)注水同時(shí)回填塊石、粘土和整包水泥，直至水頭穩(wěn)定后，再改為 1460mm的鉆頭進(jìn)行正常沖鉆，并投放適量的塊石粘土回填物

46、。 成孔后在水下混凝土灌注過程中，隨著澆筑高度的上升，新鮮混凝土對(duì)孔壁產(chǎn)生的側(cè)向壓力將不斷增大。再加上巖溶充填物以流塑狀粘土殘快為主有可能臨時(shí)穩(wěn)固的孔壁在新鮮混凝土的側(cè)向壓力下發(fā)生坍塌引起孑L中混凝土大量流失繼而引起斷樁等現(xiàn)象發(fā)生。為避免該情況發(fā)生，在下放鋼筋籠時(shí)，擬采用i4mm外徑15m 的鋼套筒對(duì)巖溶區(qū)段孔壁進(jìn)行防護(hù)鋼套筒與鋼筋籠保護(hù)層鋼筋采用豎焊連接，其上、下端分別引入溶洞頂、底板lm，這樣，將有效地保證孔壁在混凝土側(cè)向壓力下不發(fā)生坍塌繼而確保成樁的質(zhì)量。七、喀斯特地貌橋梁樁基溶洞施工北鄉(xiāng)特大橋是武廣鐵路客運(yùn)專線XXTJ V標(biāo)的重點(diǎn)工程。該橋樁基地質(zhì)鉆探柱狀圖揭示，地表為粉質(zhì)粘土，其下為

47、卵石土和圓礫土，下臥高低不平的灰?guī)r基巖，巖層內(nèi)分布著大小不等、形狀各異、極不規(guī)則且貫通的溶洞、裂隙、溶溝槽和土洞。巖溶發(fā)育呈串珠狀，且軟硬不均勻，溶洞最大層高18 m，最多達(dá)20層。沿橋軸線弱風(fēng)化灰?guī)r頂板起伏變化大，呈兩頭高中間低形態(tài)，頂板埋深053 m6921 m，頂板標(biāo)高16593 m9295 m，且基巖面附近紅粘土呈軟塑流塑狀，易形成不均勻地基，局部形成土洞。在該橋基礎(chǔ)沖擊鉆成孔和灌注混凝土施工中時(shí)常發(fā)生以下事故：1)由于巖溶發(fā)育成串珠狀，軟硬不均，遇到巖溶巖面傾斜過大時(shí)，偏孔嚴(yán)重，且處理偏孔過程時(shí)間長(zhǎng)，上部泥漿沉淀，比重下降，發(fā)生塌孔；2)錘擊穿溶洞頂蓋時(shí)，孔內(nèi)泥漿水位突然下降，導(dǎo)致孔

48、內(nèi)壓力驟減，孔上部坍塌埋鉆或?qū)е伦o(hù)筒下沉、偏位；3)擊穿溶洞時(shí)，成孔不規(guī)則，導(dǎo)致鉆頭懸空、偏錘，甚至掉鉆頭或卡鉆；4)孔深時(shí)因清孔時(shí)間長(zhǎng)，清孔過程中易塌孔；5)水下混凝土灌注過程或灌注完成后，個(gè)別樁內(nèi)混凝土下陷等。針對(duì)上述事故及施工時(shí)采取的處理措施，現(xiàn)總結(jié)：七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞探明及處理措施 1)超前逐個(gè)孔位鉆探。由于該橋位于典型的喀斯特地貌地區(qū)，溶洞發(fā)育，為保證順利施工，設(shè)計(jì)單位和施工單位在樁基開鉆前，對(duì)設(shè)計(jì)未探明的樁位進(jìn)行逐樁超前補(bǔ)探，以探明溶洞有無充填物及充填物性質(zhì)。對(duì)有填充物的溶洞施作灌注填充溶洞試驗(yàn)，制定每個(gè)樁的溶洞處理方案和措施。 2)無充填物溶洞(空洞、土洞)處理。無

49、充填物溶洞(空洞)有兩種情況，一種是單獨(dú)的洞室，一種是相互串通聯(lián)系，個(gè)別地段構(gòu)成地下網(wǎng)絡(luò)，形成地下蓄水體系。對(duì)于單獨(dú)的洞室可利用超前鉆孔直接灌注填充或采用巖溶注漿的方式填充，遇到第二種空洞情況較復(fù)雜時(shí)，需單獨(dú)進(jìn)行處理。方法一是施工較大口徑的鉆孔(孔底直徑不小于130 rr1)灌注混凝土和砂泥混合料。方法二在相互連通的兩個(gè)孔內(nèi)分別用地質(zhì)鉆鉆孔(孔底直徑不小于130 cm_)，在兩鉆孔中灌注低標(biāo)號(hào)混凝，堵塞地下滲流通道，停滯一定時(shí)間(約8 h)再繼續(xù)灌注混凝土或砂土混合料，使孔內(nèi)裂隙水排出，空洞內(nèi)填充密實(shí)。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞探明及處理措施 3)半充填物溶洞處理。鉆孔時(shí)對(duì)封閉且體積較小

50、的溶洞，若洞內(nèi)有部分填充物且鉆穿溶洞時(shí)水頭變化不大，則可加入少量粘土以保持泥漿濃度；若洞內(nèi)有水，則可拋入粘土、片石等，保持泥漿濃度；若空洞較多且孔內(nèi)水頭突然下降，則及時(shí)補(bǔ)漿并加入空洞體積13倍15倍的粘土和小片石，小沖程沖砸。 4)填充物充滿溶洞處理。根據(jù)鉆探資料所得充填物的可塑、軟塑和流塑等特征，拋填少量片石、黃土、水泥等以便擠密處理。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-鋼護(hù)筒制作 根據(jù)設(shè)計(jì)鉆探資料以及鉆孔樁穿越溶洞的層數(shù)，是否采用護(hù)筒跟進(jìn)的施工方案等來確定護(hù)筒的直徑和鋼板厚度。鋼護(hù)筒采用Q235鋼板制作，板厚為8 mm以上，直徑比鉆孔直徑大40 cm，每節(jié)護(hù)筒高度根據(jù)每根樁的地質(zhì)、孔深及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備制

51、作，合理確定護(hù)筒節(jié)數(shù)，分段接長(zhǎng)、分段振沉。護(hù)筒接長(zhǎng)時(shí)在護(hù)筒外圍加焊寬為20 cm的加強(qiáng)板，底節(jié)刃腳加強(qiáng)板40 cm，以防護(hù)筒振裂。采用多層護(hù)筒的鉆孔樁，內(nèi)層護(hù)筒比外層護(hù)筒直徑縮小10cm左右。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-護(hù)筒埋設(shè) 一般護(hù)筒需穿過淤泥層、砂層，最后到達(dá)粘土層(進(jìn)入粘土層2 m以上)或砂巖面，以防止沖擊鉆孔穿透溶洞蓋時(shí)突發(fā)漏漿，不平衡壓力造成的淤泥層、砂層瞬間回縮，引起塌孔、地面沉陷等；用起重機(jī)或沖擊鉆架把護(hù)筒吊入，鋼護(hù)筒套焊接長(zhǎng)，振動(dòng)下沉。 覆蓋層較厚時(shí)采用鉆埋法埋設(shè)鋼護(hù)筒，先用回旋鉆機(jī)施鉆覆蓋層，再下放護(hù)筒至基巖面，改由沖擊鉆鉆孔。 七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔 沖

52、孔至溶洞頂07 m10m時(shí)，加大泥漿比重，并采用低沖程(高度控制在1m以內(nèi))慢速?zèng)_進(jìn)逐漸擊穿溶洞蓋，沖擊時(shí)設(shè)專人觀察護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿面下沉，則迅速提錘同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿及拋填混合料(先填粘土待鉆頭出來后再填片石)，泥漿面穩(wěn)定后，則繼續(xù)低沖程擠砸混合料，形成泥石孔壁穿越溶洞，為確保穿越溶洞成功，穿過溶洞區(qū)后，可再次回填片石和粘土至溶洞上頂面1 m15 m，再次沖砸加強(qiáng)人造泥石孔壁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；若再次沖砸仍有漏漿現(xiàn)象則可反復(fù)回填沖砸?guī)状沃敝翛]有滲漏為止，回填片石和粘土?xí)r可根據(jù)泥漿面情況拋填部分水泥或混凝土，以保證護(hù)壁穩(wěn)定。 七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔多層溶洞鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工

53、 溶洞間距離較近、洞室高差不大時(shí)，沖擊至溶洞頂面10 m左右，將鋼護(hù)筒套入孔內(nèi)，低沖程沖穿溶洞，及時(shí)回填粘土、片石、補(bǔ)足稠泥漿，重復(fù)施工直至達(dá)設(shè)計(jì)要求標(biāo)高。需要注意的是，采用這種施工方法時(shí)要求振動(dòng)錘要有足夠的重量和激振力，并隨孔深和溶洞層數(shù)增加而增加，在開鉆前根據(jù)設(shè)計(jì)及補(bǔ)探資料合理選擇。 溶洞間距較大、洞室較大時(shí)，采用內(nèi)套護(hù)簡(jiǎn)的施工方法。第一層溶洞采用較大直徑鋼護(hù)筒(比設(shè)計(jì)孔徑大04 m)，穿過后根據(jù)第一層護(hù)簡(jiǎn)刃腳的深度和設(shè)計(jì)資料確定第二層溶洞的孔深，護(hù)筒考慮10 m20 m的重疊，第二層鋼護(hù)筒的內(nèi)徑比上一層溶洞的內(nèi)徑小01 m，上一層大護(hù)筒跟進(jìn)至溶洞頂巖石上，小護(hù)筒跟進(jìn)至溶洞05 m，內(nèi)套小

54、護(hù)簡(jiǎn)用鋼絲繩下放到位，沖擊錘兼引導(dǎo)作用保證其準(zhǔn)確到位。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔未探明裂隙、溶洞的施工鉆孔時(shí)發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿緩慢下降，及時(shí)分批加入加有膨潤(rùn)土、鋸末、粘土、水泥的軟塑狀混合體，改由小沖程沖擊，將鋸末混合體擠入巖石裂隙，阻斷泥漿流失。正常鉆孔中若發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿面快速下降，可能碰到未探明的溶洞，及時(shí)上提鉆頭，同時(shí)用裝載機(jī)回填備用片石和粘土，同時(shí)大量補(bǔ)漿補(bǔ)水，并用小沖程沖擊直至漿液面不再下降為止。鉆沖結(jié)合覆蓋層較厚的樁孔，根據(jù)設(shè)計(jì)及補(bǔ)探資料，可采用鉆沖結(jié)合的施工方法鉆孔，即先用循環(huán)鉆機(jī)施鉆覆蓋層，覆蓋層鉆孔完成后，也可加入全長(zhǎng)內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)(加入內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)可保證鉆孔不塌孔)，再換沖擊鉆鉆巖

55、層和溶洞，這種施工方法可以加快成孔速度，但更換鉆機(jī)用時(shí)較長(zhǎng)，且需補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，沖擊鉆施鉆前可在結(jié)合部回填2 m高混合料(片石、粘土)，使孔壁比較密實(shí)并加強(qiáng)內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)與基巖面接觸密實(shí)。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔鉆孔防偏、糾偏 溶洞地區(qū)沖擊鉆孔極易出現(xiàn)偏孔的現(xiàn)象，分析其原因如下：1)樁的同一平面存在兩種以上強(qiáng)度不同的巖石(或部分為巖石部分為土類)；2)有溶槽、溶溝和不規(guī)則的空洞、土洞。 在鉆孔過程中遇到軟硬不均的地層時(shí)，沖擊鋼絲繩會(huì)有規(guī)律地向一側(cè)擺動(dòng)，這時(shí)可向孔內(nèi)傾斜方向拋填片石或混凝土塊，小沖程沖擊，當(dāng)沖擊繩沒有大的擺動(dòng)，垂直上下時(shí)即可正常鉆孔。 若巖面傾斜較緩或鉆面有部分溶洞，可向沖

56、擊鋼絲繩傾倒方向一側(cè)填小片石，小沖程逐漸修正傾斜面，直至全部鉆面孔位修正到同一平面改為正常沖程。 如果上述效果不好，可反復(fù)回填沖擊糾偏或清孔后及時(shí)灌注08 m10 m高度的混凝土，待24 h后再重新鉆孔，可糾偏成功，這種處理方法需要在停止鉆孔至重新鉆孔期間密切注意孔內(nèi)泥漿變化情況，及時(shí)補(bǔ)充泥漿。若巖面傾斜坡度陡或鉆面溶洞面較大時(shí)，可向沖擊鋼絲繩傾斜一側(cè)回填較大尺寸的片石和粘土，也是用小沖程來沖砸回填混合物，逐漸糾正傾斜。 若巖層傾斜面太陡，巖層較硬，糾偏不成功時(shí)，可采用水下爆破或利用地質(zhì)鉆機(jī)密排鉆孔再改為上述方法沖擊糾偏。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔清孔措施 清孔時(shí)，隨著泥漿逐漸變

57、稀，穿過溶洞時(shí)人工墻壁容易塌孔，所以沖擊鉆孔通過溶洞時(shí)可反復(fù)回填反復(fù)沖擊，增加人工孔壁的強(qiáng)度和剛度；施工時(shí)采用氣舉反循環(huán)清孔、清碴，清碴時(shí)注意觀察孔內(nèi)泥漿面及時(shí)補(bǔ)充泥漿，保持孔內(nèi)水壓和泥漿的比重，以維持孔內(nèi)外水壓平衡。鉆孔樁內(nèi)混凝土灌注前，需對(duì)鉆孔樁進(jìn)行二次清孔，由于武廣客運(yùn)專線對(duì)沉碴要求極高，俗稱“0沉碴”，施工時(shí)采用“油田泥漿”換填可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。灌注混凝土的措施 采用非全護(hù)簡(jiǎn)成孔灌注混凝土?xí)r，為防止已灌注的混凝土產(chǎn)生的壓力使人工墻壁被擠垮造成已灌注混凝土流失，從而造成斷樁質(zhì)量事故，在成孔樁內(nèi)下鋼筋籠時(shí)可在溶洞處上下各10 m范圍內(nèi)用厚4 mm5 mm的鋼板卷成鋼護(hù)簡(jiǎn)直接焊接在鋼筋骨架外側(cè)隨鋼筋

58、籠下放到位置，注意此種鋼護(hù)筒尺寸要保證鉆孔樁的最小尺寸。七、喀斯特地貌橋梁樁基施工-溶洞頂部沖孔結(jié)語根據(jù)地質(zhì)資料合理安排施工順序，先安排外圍樁而后中間樁，先安排含有較深、較大、較多溶洞的樁孔施工，再安排長(zhǎng)樁施工。對(duì)于地質(zhì)資料不詳?shù)闹鶚叮瑯犊自谶_(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)探明樁底以下不小于3倍樁徑深度范圍內(nèi)的巖層情況，確認(rèn)沒有溶洞后方可終孔。若有則提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更。采用鉆、沖結(jié)合成孔可提高功效，充分發(fā)揮兩種不同性質(zhì)鉆機(jī)的各自的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于鐵路無碴軌道橋梁鉆孔樁，為達(dá)到“0沉碴”的要求，采用“油田泥漿”，即聚丙烯酰胺不分散低固相泥漿(PHP)是非常必要的，其具有低含砂率、低失水量、低固相、高膠體率、不分散等優(yōu)點(diǎn)。

59、八、溶洞地區(qū)樁基施工技術(shù)工程概況： 新國(guó)際機(jī)場(chǎng)高速公路D7-2標(biāo)段，被第四系全新統(tǒng)沖積層覆蓋，下伏基巖為二疊系下統(tǒng)文筆山組(P1W )和棲霞組(P1o)地層。局部存在軟土和軟塑粘土，在灰?guī)r中發(fā)育有溶洞和褶皺構(gòu)造，受斷層影響，局部地段弱風(fēng)化基巖埋深超過50 m， 局部地段存在著弱膨脹高液限粘土。本標(biāo)段是沖積平原， 局部為殘丘， 覆土層厚0612 0 m， 地表有1O16 m 厚人工填土， 弱風(fēng)化層厚325 m， 砂層中富含地下水，水質(zhì)具弱腐蝕性。八、溶洞地區(qū)樁基施工技術(shù)施工難點(diǎn)和處理措施： 本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，25個(gè)鉆孔中有15個(gè)發(fā)現(xiàn)有溶洞， 干濕溶洞、洞淘、多層溶洞等在補(bǔ)鉆資料中均有出現(xiàn)，

60、 因此， 必須認(rèn)真解決鉆至巖層時(shí)遇上溶洞的施工問題。根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 垃于溶洞的樁基必須穿過溶洞，到達(dá)完整的弱風(fēng)化巖層。為此，對(duì)垃于溶洞的樁基采用以下方法施工。設(shè)備安排 直徑1 8 m 的樁在強(qiáng)風(fēng)化以上巖土層采用上海25o0型鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆至弱風(fēng)化巖層時(shí)改用大型沖孔機(jī)破巖成孔(配備8 t沖巖錘)；直徑15 m以下的樁采用上海300型鉆機(jī)鉆進(jìn)為主，輔以中型沖孔機(jī)破巖成孔(配3 545 t沖巖錘)。八、溶洞地區(qū)樁基施工技術(shù)溶洞處理方法(1)使用沖孔樁機(jī)成孔， 當(dāng)樁孔出現(xiàn)失漿塌方時(shí)，迅速將沖錘提上來，避免埋鉆事故。(2)樁頂埋設(shè)鋼護(hù)筒，開孔時(shí)按正常鉆孔樁要求埋設(shè)護(hù)筒，直徑為設(shè)計(jì)樁徑加20 cm，長(zhǎng)度1,