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1、工程建筑论文-岩溶地区桥梁桩基施工技术应用探讨摘要：从湘潭至邵阳高速公路 19A 标秋田中桥桩基施工实例出发，结合岩溶地质发育形态，分析了桩基施工中应当注意的问题，确保桥梁施工质量和进度。 关键词：岩溶地质； 桩基； 施工 1 前言 我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，在西南、中南地区，岩溶现象普遍存在，给桥梁基础施工带来了较大的困难。岩溶根据其发育强度，可分为强烈发育，中等发育，弱发育，微弱发育 4 种，在岩溶强烈发育区，主要表现为大型暗河，廊道及较大规模的溶洞。对于这种岩溶地质，在地质勘探时容易发现，并会引起勘探人员及设计人员的高度重视，工程中将尽可能避免或采取其它特殊措施处理。其它三种发育强
2、度的岩溶区存在更为普遍，多表现为溶蚀、溶沟、溶槽、中小型串球状洞穴或单个小型洞穴，裂隙较为发育等形态，而对于这种发育程度的岩溶区域，由于岩溶表现形式的多样性及规律性不强的特点，在目前的勘探手段及有限资金情况下，给勘探设计与施工带来很大的不确定因素。 笔者 2002 年 10 月至 2003 年 3 月参加了湘潭至邵阳高速公路十九 A 标秋田中桥的施工，现结合该桥桩基施工出现的问题，分析总结岩溶地区桩基施工应注意的几个问题。 2 工程简介 2.1 工程概况 潭邵十九 A 标 K203+165 中桥为 3*13m 钢筋砼空心板桥，桩基础，桩柱式桥台，基础为 1.5m 桩基。 2.2 地质勘探资料
3、覆盖层 10-20m 深，由上而下分为：填土 1.0-1.5m 厚，亚粘土，黄褐色，5-10m 厚亚粘土，黄褐色，厚 6-8m，下伏为石灰岩，灰白色，桩基嵌岩深度要求 1m。 2.3 工程进展情况 潭邵十九 A 于 2000 年 6 月开工建设，计划 2003 年 12 月竣工通车，至2002 年 9 月该标段路基工程已完成 90%，路面底基层完成 60%，基层依次开工，进展正常，但 K203+165 秋田中桥从 2000 年 8 月开工后，由于该桥地质情况异常复杂，除 0#台地质情况较为稳定，1#墩、2#墩、3#台桩基均位于旧河道上，覆盖层厚，地下溶沟、溶槽、纵横交错，溶洞多达 5-6 层，
4、有的相互连通，地下水量大，因此，工程进展缓慢，到 2002 年 9 月只完成桩基 11 根，占工程进度计划的 20%，尽管项目部先后采取了多种措施，但均未奏效，处于无法进展下去的困境，已成为制约十九 A 标乃至整个潭邵高速公路总体进度的关键工程，鉴于这一严竣局面，十九 A 标项目部决定充实力量，加大投入，抽调笔者和十九 A 一工区区长阳树龙同志负责该桥的施工。 3 施工技术处理措施 3.1 前期已采取的措施 3.1.1 前期项目部采用人工挖孔，方法：3-5 人一组，采用人工开挖，手摇卷扬机吊装，该方法成本低，施工机具少，简便灵活，但只适合地下水量小的桩基成孔，在 0#台和 1#墩、2#墩中共
5、11 根完成的桩基既采用该方法完成。 3.1.2 当开挖 3#-6、3#-5 桩基时，挖至 16m 后，就发生涌水，淤泥上涨，再次开挖，再次上涨，多次反复，始终无法向下进展，由于不断掏空淤泥、流沙，附近 100-200m 处的农田多处发生垮塌，说明该桥址处地下溶洞可能相互连通，在无法进展下去后，项目部采取了以下一些措施。 砼护壁 每向下挖 0.5-1m，即浇砼护壁，标号 C20，厚 0.15m，配 16 钢筋，间距20cm，但护壁遭到推挤破坏，未能奏效。 采用正循环旋转钻机钻进，钢护筒护壁 由于岩层倾斜，钻机就位不正，造成偏孔，无法进行。 采用帷幕注浆 沿 3#-6 桩基外围设孔注浆，间距 3
6、0-50cm，孔径 100mm，水泥浆采用 425#普通砼硅酸盐水泥，配合比：水:水泥=0.8:1.0 7d 后，再采用人工开挖，也没有成功。 在此期间,业主安排有关方面对地质情况重新进行了勘探,共布设钻孔 6 个,基本摸清了桥位处的地质情况,考虑到前期桩位已定,未对跨径再作调整,但确定桩长依据地质实际情况进行调整。 3.2 合理选择钻孔设备 桩基成孔目前常用方法有人工挖孔，旋转钻机成孔，冲击钻进成孔，冲抓钻进成孔。人工挖孔，无需钻孔设备，造价低，灵活方便，但局限性大，只适合于无水或地下水量不大，孔深较浅，岩溶发育强度较弱的情况下采用；旋转钻机成孔（又可分为正循环旋转钻机成孔和反循环旋转钻机成
7、孔）适用于黏性土，砂类土，含少量砂砾石的土（砂砾石含量少于 20%，粒径小于钻杆直径的2/3），孔径为 80-250cm，孔深 30-100m；冲击钻成孔适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔径 80-200cm，孔深小于 50m；冲抓钻适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石，孔径 100-200cm，孔深适宜 20m以下。 总结前期施工的经验教训，综合分析本桥地质情况，认为，本桥位溶岩情况复杂，流砂强，岩石强度较高，应采用大型冲击钻。 在确定方案后，项目部立即采取果断措施，从衡阳调进两台大型冲击钻，昼夜施工，3#-6，3#-5，顺利下钻成孔，采用冲击钻后，施工顿时变得顺
8、利，进度迅速赶了上来。 3.3 岩溶地区泥浆的制备和使用 泥浆一方面起到护壁，防止钻孔垮塌的作用，另一方面，起到浮渣作用，一般应选用塑性指数 Ip10，黏性土或膨润土，不同的土层泥浆相对密度可按表 1 数据选用： 对于岩溶地区钻孔，泥浆相对密度应取较大值，本桥施工中采用 1.2-1.4，在钻进过程中，由于存在溶沟、溶洞、泥浆极易损失，应及时补充，并采取必要的措施。 3.4 漏浆及溶洞的处理 在溶蚀带的岩溶地质，往往裂隙发育，溶沟、溶槽、溶洞错纵复杂，本桥在 3#-5 钻进至 20m 时，突然发生漏浆，在 15min 内，孔内水位下降了 1.8m，由于孔内水位骤降，钻孔周围约 2m 范围内地面出
9、现了裂缝，有可能造成大的塌孔。在这种情况下，笔者根据以往经验，立即组织民工向孔内投放水泥，这一措施效果显着，30min 后，水位下降得以控制，水位完全稳定后再加大泥浆浓度，在控制钻进速度的措施下，继续缓慢钻进。 如果存在较大的溶洞可按如下方法处理： 1）在孔口附近准备足够的小片石和粘土，最好配备一台 ZL50 型装载机，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时大量补水。 2）当钻至离溶洞顶部附近时，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，比例回填粘土和片石，仍采用小冲程轻砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。待粘土和片石充分挤入溶洞内形成稳定护壁后，并且泥浆漏失现象全部消失后正常钻进。 3）当漏浆严重，
10、回填粘土和片石没有作用时，可采用直接灌注水下混凝土的措施。方法如下：按照灌注水下混凝土的施工方法下导管至已钻孔底 0.3m-0.5m，灌注水下混凝土，至溶洞填充完毕，判断标准以灌注混凝土面超过溶洞洞顶 1m 左右且混凝土不再下降为准，待混凝土强度达到 30%-50%左右后，重新钻进。 也可采用钢护筒穿过溶洞或采用帷幕防渗技术，以保证钻进的顺利进行，防止漏浆、塌孔。 2.5 终孔的判别 本桥设计时依据的地质勘测资料粗陋，不完善，设计桩长 15m-21m，且均为柱桩，由于地质情况发生了变化，桩长相应作了调整，3#-6 桩长 29m，柱桩；3#-5 桩长 23.9m，柱桩；3#-1 改为摩擦桩，桩长
11、 30.6m。 如果为柱桩，应尽量探明桩底以下有无溶洞，使桩承载于整体岩层并嵌入岩内 0.5m-1.0m，摩擦桩则应达到设计桩长，实际施工中可从以下几方面综合判断： 1）以设计钻孔柱状图提示岩面高程作为参考。 2）查阅钻机施工记录，可将基岩进尺速度，0.1m-0.2m/h 为进入全岩面的控制速度。 3）采用钎锤触探, 锤头触岩时,会出现轻微反弹。 4）捞取钻渣,岩屑含量 50%-70%,且含泥、含砂量小于 4%时，认为入岩。 2.6 水下混凝土灌注过程中流失的处理 岩溶地区水下混凝土的灌注量一般超过设计数量较多，其中本桥 3#-6 超过28%，3#-5 超过 37%，3#-1 超过 23%。
12、对此，一般应采取如下措施： 1）加大首盘混凝土数量，通常首盘混凝土数量应能满足导管首次埋置深度（1.0m）和填充导管底部的需要，计算公式为： VD2(H1+H2)/4+ d2 h1/4 式中:V-灌注首批混凝土所需数量（M3）； D-桩孔直径； H1-桩孔底至导管底端间距，一般为 0.4m； H2-导管初次埋置深度(m); d-导管内径; h1-桩孔内混凝土达到埋置深度 H2 时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m); 一般在公式计算的基础上增加 20%-30%。 2）灌注过程中加大导管埋深，我们将导管埋深由通常的 2m-4m 提高至 3m-6m，灌注时应勤于测量混凝土面的高
13、程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断。 3）对漏浆严重或多次漏浆的个别孔，应做到心中有数，在灌注时就加大混凝土灌注高度，一般考虑要超过设计高程 1.5m-2.0m，避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成短桩。 4 加强检测，确保质量 桩基检测主要有钻芯取样法，超声波法，机械阻抗法，水电效应法等无破损法。无破损法检测桩基砼的质量，效率高、操作简便、成本低，桩基质量检测中，比较普遍使用，但不能检测桩基底基岩的状况。在岩溶区施工的桩，宜加大钻芯检测的频率，对于未在地质钻孔位置的桩，特别是在钻进过程中出现了如漏浆等异常情况的桩，宜作钻芯检测，且宜钻至桩底 4-5m 以下，以探明桩底岩基情况。 4 结论 潭邵秋田中桥后期，由于加强了地质勘探，施工方法得当，处理措施及时，只用了短短两个月时间就完成了全部桩基施工，扭转了进度落后的不利局面，收到了较好效果。因此，在岩溶地区建桥，应根据岩溶发育和分布的规律，认真勘测、综合分析、全面比较、避重就轻、精心组织设计与施工，并加强检测，确保桥梁安全。 参考文献: 1 向中富.桥梁施工控制技术M.北京：人民交通出版社，2001. 2 罗骐先，桩基工程检测手册M.北京：人民交通出版社，2003. 3 刘雪峰.岩溶地区桥梁桩基设计与施工J.山西建筑，2006.
