巖溶、砂礫地質(zhì)橋梁鉆孔樁施工技術(shù)(1)

　　1、 工程概況： $lesson$

　　贛龍鐵路西起江西省贛州市，東至福建省龍巖市。自京九線贛州東站出岔，途經(jīng)江西省贛州市的贛縣、于都、會昌、瑞金、福建省龍巖市的長汀、連城、上杭、新羅區(qū)，與漳龍梅線龍巖站接軌。線路呈東西向延展。線路長度290.02198公里，單線Ⅰ級鐵路。我單位承攬的第五合同段主要位于江西省會昌縣境內(nèi)。

　　王中壩特大橋位于新建贛龍鐵路第五合同段，橋梁全長667.18米，共19墩2臺，有￠1.00m及￠1.25m鉆孔樁88根，計(jì)2160.5米，TRANBBS設(shè)計(jì)均為柱樁。橋址位于河灘淤積地，其主要工程地質(zhì)為：地表覆蓋一層黏土層，厚約0.6~1.2米; 1.2~10.0米為砂黏土，褐黃色，硬朔，夾礫石、碎石;以下為灰?guī)r，深灰色，頗重風(fēng)化，巖芯呈柱狀及碎塊狀，受構(gòu)造斷裂影響，巖溶發(fā)育，溶洞內(nèi)填充物為黏土，呈流塑~軟塑，地下水發(fā)育。

　　本橋在施工前已對各樁進(jìn)行了逐孔勘探，地質(zhì)樁狀圖顯示每個(gè)孔均有溶洞穿過，分布深淺不一，與石灰?guī)r交錯(cuò)呈夾層分布，最多的在整個(gè)樁長范圍內(nèi)有十多層和灰?guī)r交錯(cuò)呈夾層分布，有些溶洞沒有填充物，呈空洞狀，溶洞直徑最大的有10多米，最小的也有1~2米，在全橋范圍內(nèi)各向貫通。其典型工程地質(zhì)情況如上圖。

　　2、 主要技術(shù)難點(diǎn)的處理：

　　本橋于2002年10月1日正式開工，4臺鉆機(jī)在4個(gè)墩分別開孔，由于當(dāng)時(shí)我們對砂礫層和溶洞并存的施工影響認(rèn)識不夠，當(dāng)鉆到一定深度時(shí)，造成四個(gè)孔先后出現(xiàn)孔口坍塌，護(hù)筒和一臺鉆機(jī)隨之陷入的現(xiàn)象，施工一度陷入停滯狀態(tài)。

　　以4號墩的1號樁為例，1號樁設(shè)計(jì)樁長27.36米，樁徑為￠125 cm，護(hù)筒埋深4.0米， 10月10日上午開鉆， 10月12日當(dāng)鉆至13.6米時(shí)，孔內(nèi)水位下降，立即停鉆回填粘土約16.4方，片石2.4方，用鉆頭緩沖，同時(shí)用2臺泥漿泵往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，30分鐘后穩(wěn)住了水位，繼續(xù)鉆進(jìn)。當(dāng)鉆至16.4米，孔內(nèi)水位又急遽下降，經(jīng)過十多分鐘的處理，穩(wěn)住了水位，又繼續(xù)鉆進(jìn)。14日早上8點(diǎn)鉆至26.9米時(shí)，孔內(nèi)水位迅速下降，回填袋裝粘土約30方，片石16.8方，用鉆機(jī)緩沖，同時(shí)用3臺泥漿泵往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，但無法穩(wěn)定水位，半個(gè)小時(shí)后開始出現(xiàn)坍孔，從地面以下2~5m坍塌，回填至原地面重新開鉆。

　　從4號墩的1號樁設(shè)計(jì)圖紙所標(biāo)示的地質(zhì)情況看：從地面至地面下1.2米為砂粘土，1.2~5.2米為砂礫層，5.2~11.8米為石灰?guī)r，到樁底夾有4個(gè)溶洞，第一個(gè)溶洞剛好在地面下13.2~14.3米處，第二個(gè)溶洞在16.2~16.8米處，第三個(gè)溶洞在19.6~24.2米處，第四個(gè)溶洞在26.0~26.9米處。當(dāng)鉆孔先后到13.6米、16.4米、21.3米、26.9米時(shí)，即先后遇到四個(gè)溶洞，孔內(nèi)的泥漿流入溶洞內(nèi)，出現(xiàn)漏漿失水現(xiàn)象。及時(shí)采取措施，回填粘土和片石填充溶洞或堵住溶洞口，用鉆頭緩沖造壁和造漿，同時(shí)往孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，穩(wěn)定水位并使水位上升。遇到溶洞，能夠在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定水位并使水位上升，而不至于坍孔，如遇到第一、第二個(gè)溶洞;如果遇到那些不能在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定水位并使水位上升的溶洞，或遇到溶洞，不及時(shí)采取措施或者采取措施不當(dāng)，使護(hù)筒下松軟的土或砂層在長時(shí)間內(nèi)無泥漿固壁，而造成坍孔。

　　先后開鉆的其它幾根樁，如10號墩的2號孔、1號墩的2號孔、7號墩的2號孔均是如此原因造成的塌孔。

　　通過總結(jié)和分析，我們判定塌孔的主要原因是：本橋橋址為河灘淤積地，溶洞溶槽發(fā)育且地下水發(fā)育，當(dāng)鉆孔至溶洞處，由于孔內(nèi)急遽漏漿，導(dǎo)致泥漿護(hù)壁失穩(wěn)，砂層溜坍，最終造成孔口坍陷。雖然我們在施工過程中采用了回填片石和粘土的處理措施，但在控制進(jìn)尺，加強(qiáng)溶洞處護(hù)壁上處理較為粗糙，當(dāng)有一層溶洞處理不好，造成急遽漏漿，孔內(nèi)水位馬上下降，上層溶洞處護(hù)壁被擠破后砂層溜坍，導(dǎo)致坍孔。

　　坍孔的原因找到了，如何對癥下藥是關(guān)鍵。通過分析，我們抓住了幾個(gè)關(guān)鍵因素：砂礫層的鉆孔處理、溶洞的處理和水下混凝土灌注流失的處理。以上三個(gè)環(huán)節(jié)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會造成的施工質(zhì)量，甚至導(dǎo)致廢樁。而一根廢樁處理一般最少要十幾萬元，還得花上一兩個(gè)月時(shí)間，往往是造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失和工期損失，后果不堪設(shè)想。為此，我們在施工方案的選定和施工中的應(yīng)急措施進(jìn)行了充分的醞釀和準(zhǔn)備。

　　2.1、砂礫層的鉆孔處理

　　采用比鉆孔樁設(shè)計(jì)樁徑小10cm即內(nèi)徑為1.1m或1.35m的鋼護(hù)筒(壁厚8mm)，隨鉆孔漸次下至砂層，起支護(hù)作用，可避免因溶洞漏漿造成砂層溜坍。即使出現(xiàn)孔內(nèi)漏漿，水位下降，砂層也不會垮塌。具體的施工方法如下：

　　2.1.1先埋設(shè)鋼護(hù)筒(壁厚8mm)，鉆孔時(shí)加大鉆頭直徑至1.1m或1.35m,鉆進(jìn)時(shí)注意控制泥漿濃度和鉆機(jī)進(jìn)尺;

　　2.1.2隨施工進(jìn)尺的速度，提起鉆頭，接長鋼護(hù)筒，接頭處焊結(jié)牢固，并用￠20mm鋼筋對接幫焊加固 ;

　　2.1.3在護(hù)筒頂部蓋一塊厚10mm的鋼板，提起鉆頭，用鉆頭輕砸中心，沖砸時(shí)要控制好護(hù)筒中心位置，注意要及時(shí)調(diào)整，千萬不能偏孔，否則，砸下去后很難調(diào)整過來。要注意在施工中要及時(shí)判砂層的深度，保證鋼護(hù)筒應(yīng)下至穿過砂層0，5米以上。另外如果在孔內(nèi)涌水量不大的情況下也可以采用人工挖孔的施工方法 ，利用混凝土護(hù)壁支護(hù)，穿過砂層。

　　以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，人工挖孔的缺點(diǎn)是速度較慢，但是這種方法在經(jīng)濟(jì)上比較節(jié)省，而且在開始準(zhǔn)備條件比較充分的情況下可以全面展開施工，人工挖孔穿過砂礫層。鋼護(hù)筒加固簡單易行，但費(fèi)用較高，由于工期較緊、鉆機(jī)已上，加上挖孔的熟練工人找不到，所在后期施工中我們采用了鋼護(hù)筒加固的方法。在實(shí)際施工中進(jìn)行得比較順利，除個(gè)別孔由于砂層太深，鋼護(hù)筒下不去，造成輕微坍塌外(但孔口不會坍塌)，其他孔樁施工均較為正常。

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