深孔樁基穿越硬巖斜向孤石鉆孔施工技術

深孔樁基穿越硬巖斜向孤石鉆孔施工技術

1下伏基巖地層強度復核京福鐵路（福建省江西段）的絲綢之路列車（dk505.06.08，全長896.15m。樁基礎采用嵌巖、群樁基礎,設計嵌入弱風化碎裂花崗巖W2不小于1.5m。下伏基巖為碎裂花崗巖,基巖強度400～1500kPa。設計孔徑為1.25m,應鉆孔深位于10～30m,基樁總數(shù)256根。采用沖擊鉆機施工,部分樁基礎在鉆進過程中,遇見斜向孤石。開始時,采用拋填片石或者回填高強度混凝土的糾偏措施進行糾偏處理,但效果甚微;采用地質(zhì)鉆機在原孔位外側(cè)鉆孔,而后進行深孔弱爆破的施工技術,成功對斜向孤石進行了松動爆破。2孤石爆破時爆破首先確定孤石傾向。然后,采用地質(zhì)鉆機在原孔位外側(cè)實施鉆孔,鉆孔的孔位與樁基礎邊緣距離可取30～50cm。當鉆機鉆進垂直通過斜向孤石時,撤離鉆機,安放?100mm的PVC塑料管。然后取一定長度的?60mmPVC塑料管,裝滿乳化炸藥,吊放到孤石部位,爆破員使用毫秒雷管引爆炸藥。最后拋填片石重新進行糾偏處理,橋樁成孔質(zhì)量滿足設計及《客運專線橋梁工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》(鐵建設160號)技術要求。2.1確定單斜帶傾斜方向的方法在沖擊鉆鉆孔遇到斜向孤石時,鉆機鋼絲繩會發(fā)生向孔位的一側(cè)傾斜,依據(jù)鋼絲繩傾斜的方向可以判斷下伏斜向孤石巖面傾斜的方向。2.2地質(zhì)勘探孔位采樣數(shù)據(jù)的計算方法(1)鉆孔孔位設計按此工法要求,實施深孔松動弱爆破,需要在斜向孤石巖面傾斜向上的一側(cè)進行鉆孔,因此,鉆孔孔位應該選在原設計孔位中心到孤石基巖傾向上方的一點連線的外側(cè)。(2)破的孔位距離樁基礎孔位邊緣一般偏巖孤石在孔底所處的位置距離孔口不大于30m,擬實施爆破的孔位距離樁基礎孔位邊緣可取30～40cm。在圖1中,由于偏巖孤石在孔底所處的位置距離孔口29m,放樣孔位應該為原設計孔位中心到孤石基巖傾向上方的一點連線的外側(cè)30cm處。2.3爆炸設計(1)圍巖運作分析考慮到孤石位于地面以下很深部位,藥量太小可能起不到松動作用;藥量太大,容易使圍巖過度破碎,也會對相鄰樁基礎造成破壞。參照相關文獻,此弱風化碎裂花崗巖爆破單位炸藥消耗量選用5.1kg/m3。(2)為骨材料基巖為碎裂花崗巖的孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥方法,將炸藥筒頂端吊放至與孤石頂面平齊處,非裝藥段全部用黃泥充填密實。(3)制成炸藥筒先將炸藥裝入?60mm、長度經(jīng)過計算的PVC塑料管,制成炸藥筒。按照單孔炸藥消耗量選用5.1kg/m3的用量,則每90cm長炸藥筒需裝入炸藥1.4kg,裝藥時只要把炸藥筒順?100mmPVC套管下放即可。(4)爆炸方法一次使用1個毫秒雷管,采用1次起爆方法。2.4pvc塑料管長度由于單管乳化炸藥的長度為32cm,直徑為30mm,依據(jù)多次試驗結(jié)果,選定?60mmPVC塑料管比較適宜,所以PVC塑料管的長度應該為32cm的整數(shù)倍。以圖1為例,計算?60mmPVC塑料管的長度L0≈(-15.578-(-18.647))=3.01m。由于9節(jié)單管乳化炸藥串聯(lián)長度為288cm,所以建議要對計算所得?60mmPVC塑料管的長度L0進行調(diào)整,調(diào)整后的長度為L1=288cm。3施工過程和操作要點3.1施工過程施工工藝流程為:施工準備→地質(zhì)鉆機鉆孔→安裝PVC塑料管→安放炸藥并起爆→拋填片石糾偏→鉆進→成孔。3.2操作要點3.2.1斜向孤石的位與樁基基礎邊緣距離的確定(1)了解地質(zhì)勘察資料,了解樁基礎施工時所遇到的斜向孤石所處的深度、巖石強度及巖面傾斜方向。(2)在斜向孤石巖面傾斜向上的一側(cè),平整場地。(3)在距離孤石巖面傾斜向上的一側(cè)進行測量放樣,確定孔口高程。鉆孔的孔位與樁基礎邊緣距離可視斜向孤石的深度來確定,以圖1為例,孔位可選在距離樁基礎邊緣外30～40cm處。(4)準備?100mm的PVC塑料管,塑料管長度視孔深而定。?60mmPVC塑料管,長度視斜向孤石的厚度而定,考慮安放炸藥的塑料管在孔底可以懸空一段距離及頂部必須與斜向孤石頂部平齊;細繩,長度需考慮始孔深但要富余,細繩主要是用來吊放安放炸藥的PVC塑料管。以圖1為例,?100mm的PVC塑料管的長度須大于31m;?60mm的PVC塑料管長度等于2.88m為宜,細繩長度選擇40m為宜。(5)安放地質(zhì)鉆機,準備鉆孔。(6)到公安部門辦理爆破手續(xù),然后準備毫秒雷管、導爆管、乳化炸藥,聯(lián)系持有操作證的爆破員。3.2.2斜向孤石鉆孔工藝(1)鉆進時需控制鉆進速度,鉆進速度不能過快,否則孔位垂直度難以保證質(zhì)量。(2)控制垂直度不應大于1%。(3)成孔直徑一般以110mm為宜。(4)為保證爆破效果,視斜向孤石的強度和面積大小確定鉆孔數(shù)量。一般可鉆1個孔或3個孔,鉆孔平面位置間距可視孔深確定,以圖1為例,可選間距300mm為宜。(5)鉆進的孔底一般以剛好打穿孤石為宜。(6)鉆孔過程中,需確定斜向孤石所處的深度區(qū)段。(7)鉆孔完成后,撤離鉆機。3.2.3pvc塑料管安裝(1)為防止地質(zhì)鉆機已鉆孔坍塌,在地質(zhì)鉆機成孔后,需安放?100mmPVC塑料管做護壁。(2)為安裝方便,分段長度以2m為宜,分節(jié)間要安裝連接牢靠,以防止PVC塑料管在吊放的過程中出現(xiàn)節(jié)段分離。(3)一直把PVC塑料管安裝吊放到孔底。3.2.4pvc塑料管、社區(qū)管道、透平管安裝(1)炸藥在吊放前,需由持有爆破員證的爆破員,將炸藥連同起爆電雷管、導爆管一同安放到?60mmPVC塑料管內(nèi)。同時,將導爆管用膠帶固定在吊放的細繩上,導爆管的松弛度要適中,以防止在吊放炸藥的過程中,由于繩子的彈性增長拉斷導爆管。(2)在?60mmPVC塑料管安放炸藥的有效長度可視斜向孤石的厚度而定,一般不宜超過斜向孤石的厚度,以圖1為例,?60mmPVC塑料管長度等于2.46m為宜。安放時,安放炸藥的塑料管頂部與斜向孤石頂部平齊。(3)已安放完成的PVC塑料管兩端用黃泥封堵密實。(4)吊放炸藥時,需先確定吊放孔位和垂放深度。當鉆孔為3個孔時,吊放到中間孔位。垂放深度需距孔底懸空一段深度。炸藥的懸空深度需視已經(jīng)探明的斜向孤石的厚度而定,參數(shù)需要在施工的過程中進行調(diào)整。(5)垂放炸藥時,在PVC塑料管穿放1根?20mm,長2m鋼筋,以增加下沉速度。(6)吊放炸藥工作完成后,由爆破員引爆毫秒雷管。3.2.5次投放片石量以較低(1)片石強度不應低于被處理的斜向孤石強度。(2)糾偏時鉆進速度不能過快,落錘要穩(wěn),選擇有經(jīng)驗的鉆機操作手進行操作。(3)一次投放片石量高于偏壓孤石頂面1m為宜。(4)如果發(fā)現(xiàn)鉆進工程中,鋼絲繩偏斜距離超限,重新投放片石。(5)片石粒徑要適中,不宜過小,也不宜太大,一般在20～40cm為宜。3.2.6沖擊區(qū)全站施工(1)鉆孔時,鉆速不得過快或者驟然變速;孔內(nèi)棄土不得堆積在鉆孔周圍。(2)沖孔時,非作業(yè)人員不得進入沖擊區(qū)域范圍內(nèi)。(3)鉆進時,泥漿比重要滿足施工需要。(4)在高壓線或者營業(yè)線附近施工,應有防觸電和防設備傾覆措施。(5)停鉆時,鉆頭應提出孔外并放置在安全位置。3.2.7檢孔器的吊裝及吊放(1)提升鉆頭到接近護筒底緣時,應減速平穩(wěn)提升。(2)孔深符合設計要求后,必須用檢孔器檢測孔徑、孔形及垂直度。(3)用吊車吊放檢孔器時,吊放速度要平緩,并設專人指揮。(4)檢孔器檢測合格后,方可進入下道工序。4應用效果分析(1)由外側(cè)鉆孔爆破與孔內(nèi)鉆孔后實施水下爆破工法相比,用地質(zhì)鉆機在原孔位外側(cè)鉆孔,對斜向孤石實施爆破,具有處理效果顯著,處理時間短等優(yōu)點。以螺絲排特大橋為例,節(jié)約糾偏處理費用20萬元,縮短工期3個月,取得了很好的經(jīng)濟效益。(2)施工質(zhì)量得到驗證成樁時間大大縮短,成樁質(zhì)量能夠滿足《客運專線橋梁工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》(鐵建設160號)要求,施工安全、質(zhì)量得到可靠的保證,解決了孔外爆破處理深孔樁基硬巖斜向孤石問題,對目前鐵路客運專線的橋梁施工有廣闊的應用前景,具有很好的社會效益。(3)提高環(huán)水保效益采用此工法,可以縮短深孔樁基的糾偏時間,可以減少沖孔時所需要的回填片石或者回填高強度混凝土的工作量,從而減少了沖擊成孔所需的用水量,減少了沖孔時浮渣所需泥漿及沖孔所產(chǎn)生巖渣的外運量,從環(huán)水保角度來講,也取得了很好的效益。5縮短成樁時間,減少沖孔量與孔內(nèi)爆破糾偏方法相比