復雜地質條件下沖鉆孔灌注樁施工技術

復雜地質條件下沖鉆孔灌注樁施工技術

在泥漿墻的條件下，用樁錘沖孔樁，形成樁孔，采用管道法灌溉水下混凝土。沖孔、灌注混凝土都是在水下進行。沖孔施工法是采用沖擊式鉆機或卷揚機帶動一定重量的沖擊鉆頭,在設定的高度內使鉆頭提升,然后空放使鉆頭自由降落,利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔,再用循環(huán)液將鉆渣和巖屑排出。每次沖擊之后,沖擊鉆頭在鋼絲繩轉向裝置帶動下轉動一定的角度,從而使樁孔得到規(guī)則的斷面和相應的孔深。我國自改革開放以來,隨著經濟的快速發(fā)展,交通事業(yè)也得到蓬勃發(fā)展。我國的交通路網(wǎng)規(guī)劃表明,橋梁的大量修建是勢在必行的。盡管橋梁基礎的形式很多,但相對來說樁基礎的應用較為普遍。1控制技術廣珠鐵路白泥河特大橋是連接廣州到珠海的重要鐵路紐帶,是廣珠鐵路一個重點控制工程。橋址所在之處雖地勢平坦,然其地質構造復雜,橋梁全長總長4784.51m,橋墩數(shù)量達147個,最大樁徑1.25m,樁位處地質構造復雜,熔巖及泥巖共存,故橋梁下部結構的安全施工對全橋有重要的控制作用。2項目數(shù)據(jù)根據(jù)原設計鉆孔地質資料,地質情況從原地面往下依次為見表1。3在沖孔施工過程中，可以遇到問題的處理和預防措施3.1塊石沖孔時偏孔在沖孔過程中遇孔內一邊有大塊石伸進孔內,其余孔邊是細小塊石,砂層或土層時(俗稱遇“探頭石”),往下沖孔時會發(fā)生偏孔現(xiàn)象,可向孔內填入塊石至高出探頭石1.0~1.5m處,然后沖錘沖孔,開始沖程要適當降低,待塊石沖實后,沖錘沖擊時受力均勻,換用較高沖程,將探頭石及塊石一起擊碎,若此后還有偏孔,重復上述方法繼續(xù)修正。3.2錘子處理3.2.1樁機同時緊拉錘測定對拋填堤心塊石層,其施工難點是拋填塊石層的沖樁成孔,原拋填塊石較松散,沖孔過程中容易產生卡錘。一旦卡錘應立即采取措施,進行處理,可用以下方法處理:(1)用樁機2#鋼絲繩栓住打撈鉤,放入孔內勾住錘體保護鋼箍,主鋼絲繩(1#繩)與2#繩同時一松一緊拉錘,將錘拔出。(2)若第一種方法不能將錘拉出,可采用第二種方法:在樁機底盤前方栓上定滑輪,1#繩通過滑輪改變受力方向,與2#繩同時緊拉拔錘,定滑輪可在底盤正前方及左右兩邊多個角度安放,以便得到最佳拔錘位置。(3)可利用起重設備配合樁機同時拔錘,但起重設備應設保護繩,以防發(fā)生安全事故。(4)若以上三種方法還未能拉上沖錘,可采用爆破法:用空壓機氣舉清除孔內沉渣及沉積泥土,同時做好爆破申報工作,得到上級主管部門批準后才能爆破作業(yè)。當孔內泥渣清理干凈后,測量繩實測錘頭標高確定卡錘位置,按預定位置放入炸藥,樁機操作員緊拉1#、2#鋼絲繩的同時引爆炸藥使樁錘松動,并立即拉上沖錘。隨后檢查卡錘原因,必要時更換沖錘。繼續(xù)沖孔時,應回填塊石進行修孔,樁錘變形或磨損較大的必須更換。3.2.2錘頂彈簧不使用定期檢查錘齒磨損情況,入巖后提錘不能太低,防止出現(xiàn)梅花形孔;偏心過大或不圓的錘不能使用;錘頂彈簧應靈活,損壞及時更換;注意新?lián)Q錘的直徑變化情況,開始沖程不宜過大;卡錘后打撈時注意不要讓鐵件或塊石掉入孔內;在拋填塊石層沖孔,泥漿要適當加濃,以防塊石掉入孔內,發(fā)現(xiàn)漏漿應及時將錘提出孔外。3.3施工工藝會出現(xiàn)漏漿,或導致施工工藝風險本工程范圍內可能含有拋填堤心塊石層,則其表面塊石松散,塊石之間含泥量極小,施工過程可能會出現(xiàn)漏漿,隨著沖孔過程向孔內不斷投入粘土塊擠壓空隙堵塞漏洞,跟進臨時鋼護筒。當沖孔5~6m出現(xiàn)漏漿立即往孔內沉放鋼護筒,一邊沖孔一邊跟進,保持孔內液面高于或與海平面基本一致。3.4進行清孔,確定孔深在沖孔過程中,要隨時補充泥漿,調整泥漿比重,泥漿采用運泥車運走,以免泥漿污染到附近水域。到達設計要求的標高后,進行樁底巖石取樣,通過業(yè)主、監(jiān)理工程師等共同驗收。確定終孔后,進行孔徑及標高測量,做樁位偏差值復測,符合設計標準立即進行清孔。清孔是保證灌注樁質量的關鍵工序、重要環(huán)節(jié),根據(jù)本工程地質條件,可采用換漿與掏渣相結合方法,清孔后孔底泥漿濃度應達到規(guī)范要求,以防止孔底漏漿,在灌注砼之前,孔底50cm以內的泥漿比重應小于1.25,含砂率≤8%,孔底沉渣厚度小于5cm。用撈渣桶撈渣,若沉渣較厚,為提高工作效率,可采用6m3~9m3空壓機氣舉清孔,效果更佳。使用撈渣桶清孔,為了更好地懸浮石渣,向孔內加入粘土或膨潤土,樁錘在孔底上下沖運造漿,清孔時測量錘在孔內上下拉動無阻力感,而且泥漿比重等各項指標符合規(guī)范要求時,即為清孔完成。清孔完畢立即測量孔深并做好記錄,澆注混凝土前應再次測量孔深,二次孔深之差為沉渣厚度,符合設計要求填寫隱蔽驗收記錄,隨即澆注混凝土。否則應再次清孔,經監(jiān)理工程師驗收合格后才能澆注混凝土。4施工情況發(fā)生在鉆孔施工過程中,由于鉆孔樁基礎存在大小不一的溶洞,造成鉆孔過程中經常發(fā)生鉆孔泥漿泄漏、孔位偏移、孔徑擴大、塌孔、地表塌陷等施工情況。4.1有滲流及鉆孔不良情況的處理在鉆孔施工過程中,由于砂巖和石灰?guī)r存在有大小不一的溶洞,造成鉆孔過程中經常發(fā)生鉆孔泥漿泄漏、孔位偏移、孔徑擴大、塌孔、地表塌陷等不良情況,先作如下處理。4.2加強孔口坍孔的預防當在鉆進中發(fā)現(xiàn)孔內水位突然下降,孔口冒細密水泡,鉆進進尺很慢等現(xiàn)象時,即表明可能發(fā)生了坍孔,應立即停鉆處理。(1)找出坍孔原因:泥漿比重不當,水頭高度不夠,鉆頭轉速過快或空轉時間過久,都容易引起坍孔。(2)預防方法:選用高質量的粘土泥漿,如果是砂層宜用比重大粘度高的泥漿。在鉆進中應保持足夠的水頭高度,埋設護筒要符合規(guī)定要求,終孔后應仍保持一定的水頭,并及時灌注水下砼。(3)處理方法:發(fā)生孔口坍塌時,立即拆除護筒,并回填鉆孔,重新埋設護筒后再鉆進。發(fā)生鉆孔內坍塌時,可用測深錘丈量孔深,若與鉆進深度不符說明已經坍塌,根據(jù)地質情況分析、判斷坍孔位置,然后用砂粘土回填鉆孔到超出坍孔位置以上為止,并暫停一段時間使回填土沉積密實,水位穩(wěn)定后方可繼續(xù)鉆進。4.3孔傾斜彎曲4.3.1偏見是錯誤的原因產生偏斜原因主要有地質條件、技術措施和操作方法三個方面的問題。4.3.2開鉆控制要點為防止斜孔應注意以下事項:(1)安裝鉆機時,鉆盤頂面要水平,與立軸中心在同一垂直線上。(2)開鉆時,主動方鉆桿不宜過長,以免鉆桿上部搖動過大,影響垂直度。(3)鉆進進程中應經常檢查吊環(huán)中心、立軸和鉆機中心。(4)遇到傾斜的軟硬地質特別是由軟到硬地段應吊住鉆桿控制進尺。(5)加強技術管理,經常檢查鉆孔情況,發(fā)現(xiàn)偏斜立即糾正。4.3.3調整鉆孔偏轉發(fā)現(xiàn)偏斜后,應先查清偏斜位置和偏斜程度,然后進行處理。目前處理鉆孔偏斜多采用掃孔法,將鉆頭提到偏斜位置吊住鉆頭緩緩旋轉掃孔,并上下反復進行,使鉆孔逐漸正位;另一種方法是鉆孔回填粘土加卵石到偏斜的位置上,待沉積密實后,提住鉆頭緩緩鉆進。4.4孔漏4.4.1稀的微粉碎向孔壁漏失(1)透水性強的砂礫或流砂中,過稀的泥漿向孔壁漏失很大。(2)埋設護筒時,回填土夯實不夠或護筒制作不良,接縫不嚴密或焊縫有砂眼等造成漏水。4.4.2先水后水,根據(jù)實際處理方法確定水發(fā)現(xiàn)漏水時,首先應集中力量加水或泥漿,保持必要的水頭,然后根據(jù)漏水原因決定處理方法。針對這些由于現(xiàn)場地質原因造成的不良施工狀況,為保證周邊建筑和施工的安全,現(xiàn)場迅速采取的有效處理措施總結如下:4.5更新造漿鉆孔的處理措施(1)對鉆孔泥漿泄漏的樁基礎,采取重新造漿、重新鉆孔的處理措施。(2)對鉆孔中孔位偏移的樁基礎,采取回填片石或灌注C20砼,并重新測量孔位,重新造漿鉆孔的處理措施。(3)對地質原因造成孔徑擴大的樁