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1、岩溶地质桩基施工难点及对策分析摘要：对于岩溶发育地区的桥梁基础，如何对桩基的稳定性做出可靠的评 价、系统的运用先进理论进行施工至关重要。论文结合实际工程探讨了岩溶地质 桩基施工问题，并针对性优化岩溶区桥梁基础的施工工艺，以便有效的规避岩溶 风险，减轻经济损失，保证工程建设的安全顺利地进行和稳定可靠地运行。关键词：岩溶、桥梁基础、施工Abstract:For karst development area of bridge foundation, how to make the pile foundation stability evaluation, the systems reliabili
2、ty by using the advanced theory construction is very important. Based on the actual engineering discusses the karst geological problems pile foundation construction, optimize and pointed in the karst area of bridge foundation construction technology, to effectively avoid karst risk, reduce the econo
3、mic loss and ensure the safety of the engineering construction smoothly and stable and reliable operation.Keywords: karst, bridge foundation, construction随着公路建设快速发展，公路里程快速增加，在岩溶地区修建高速公路、桥 梁不可避免。桩基础是桥梁工程中重要的基础形式，在岩溶地区进行桩基施工是 一个极具挑战的问题。在岩溶发育地区进行桩基施工，成孔比较困难，施工过程 中不可避免的会产生各种问题，而且桩基的质量和承载力也难以保证。因此，岩 溶地区的
4、桥桩基础施工是控制整个工程进度和工程质量的关键问题。解决好桥桩 基础施工，对保障整个工程进度和工程质量起到重要作用，对降低工程投资和规 避工程事故发生，减轻事故灾害具有非常重大的意义。1 工程概况根据对乐昌至广州高速公路勘察钻孔揭露，花城互通 ZK2 号钻孔第四系覆 盖层下28.0060.00 m,揭露有串珠状溶洞。路线终点互通地表覆盖层下为灰岩 并有溶蚀现象。其中某重点工程为某大桥，桥全长664.596m，桥面宽度2x净 15.25m，桥梁全宽2x16.50m，设计荷载：公路一I级。该桥桩位于水库中， 水深达20m，下部结构采用钻（冲）孔灌注桩基础，共计129根，其中150cm桩 120根，
5、180cm桩9根；上部结构采用跨径50m预应力混凝土 T型连续梁， 共计 182片。由于该工程大部分桥址所处地区岩溶较发育，有溶洞、土洞分布，局部以溶 蚀沟槽为主，为不良地质现象，对桥梁施工有较大影响。施工方法掌握不好，容 易发生坍塌事故。为了防止因溶洞造成泥浆流失发生坍塌事故，以及造成埋锤、 卡锤等恶性事故。综合考虑当地的实际情况之后采用钻孔灌注桩。2 钻孔灌注桩施工工艺要点钻孔灌注桩施工过程主要可分为成孔阶段、清孔阶段、水下混凝土灌注阶段 等三大阶段。2.1 成孔阶段根据本工程地质情况，主要选用冲击成孔式钻机（即冲孔桩机）进行桩基础 施工。在地质条件允许的情况下，为加快施工进度，可考虑采用
6、旋挖桩机进行成 孔。实际施工中常采用双护筒法，护筒埋设极为重要，吊放护筒是用起重机逐节 将护筒吊放入孔内，节段间在井口焊接，焊接时控制好垂直度，如此逐节下放护 筒，直至钻孔底部；对井口测量定位后固定护筒上口；按上述方法先安装外护筒， 后安装内护筒，然后在内外护筒之间填充细碎石，必要时可灌注水泥浆固结；安 装钢护筒时如果阻力过大可采用振动锤协助下沉到位。护筒下放至岩面后，由于岩面一般为倾斜面，护筒与岩面之间往往会形成较 大间隙，需采取固结堵塞措施，施工中常有以下两种方法进行护筒刃脚的固结：a、在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用24m冲程进行冲压，反复多 次，直至孔底平整后继续向下冲进（实际施工
7、时要求为 3 个工作台班）；整个过 程需严格控制进尺及冲程，否则不能达到预期效果；b、在护筒刃脚外，采用高压旋喷法将护筒刃脚与岩面周围的粗砂和角砾固 结成一个有一定强度的整体围幕；这种方法安全上较有保障，但工艺复杂、成本 高、工期长。见右图。成孔允许偏差:成孔桩中心轴线偏位应不大于30mm,倾斜度应不大于0.5 %。 孔内沉淀层不大于5cm。成孔直径不小于设计桩直径。在成孔的过程中应该注意以下几点：1）桩位控制。项目经理部根据设计图纸及甲方给定的基准点，进行桩位放 线定位，标定桩位和高程，完成后并应二次复检。一般桩位定位可用 300mm 以 上长钢筋定位。桩基轴线的控制点设置在不受施工影响的地
8、方。钻机就位前，必 须认真核对桩位；若发现桩位有移位或被破坏，应根据相近控制点重新定位，并 与相邻桩位复核，护筒埋设严格按前述要求进行。2）垂直度控制。开孔时可用水平尺校正钻机平整度，并在钻进过程中时常 检测，确保钻机水平。钻进时主动钻杆应始终与滑车保持在一条垂直线上，所用 钻杆不得弯曲，发现弯曲现象及时更换。钻进过程中，如发现孔斜、缩径、坍孔 现象或沿护筒口周边冒浆、地面下沉等情况，应停止钻进，经采取措施后，方可 继续钻进。3）孔径控制。根据地层实际情况，选择钻头。如地层较软、稳定，可用稍 小于桩径的钻头直径，若钻进风化岩等较硬地层，可用同径钻头等。保证泥浆质 量，调节泵量，以减小泥浆对孔壁
9、的冲刷。上下钻时，发现阻力大的易缩径地段， 应上下来回反复窜动，以保证孔径达到设计要求。4）孔壁稳定性控制。为确保成孔过程中孔壁的稳定，避免孔壁坍塌、埋钻 等质量事故的发生，主要应对成孔过程中的泥浆进行控制。2.2 清孔阶段清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等 指标，清除钻渣，尽量减少孔底沉渣厚度，防止桩底存留过厚沉淀而降低桩的承 载力。1）钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批 准，应立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在地下水位以上1.52m，以防 止钻孔的任何塌陷。2）清孔时，应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉 淀
10、物清除。清孔次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值进 行，大桥基础钻孔后一般需进行两次清孔。在清孔排渣时，必须注意保持孔内水 头，防止坍孔；2.3 水下混凝土的灌注混凝土水下灌注是否顺利直接影响桩基质量的好坏。因此，运用科学、实用 的混凝土灌注工艺以确保工程质量显得尤为重要。1）孔身及孔底得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后，应立即开始灌注混 凝土，并应连续进行，不得中断。灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5C。2）混凝土应用适宜的导管灌注。导管由管径不小于250mm的管子组成，用 装有垫圈的法兰盘连接管节。导管应进行水密、承压和接头抗拉试验。在灌注混 凝土开始时，导管底部至孔底应
11、有250400mm的空间。首批灌注混凝土的数量 应能满足导管初次埋置深度（i.om和填充导管底部间隙的需要。在整个灌注 时间内，出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内， 且不得大于6m。应经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混 凝土表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。 如为泵送混凝土，泵管应设底阀或其他的装置，以防水和管中混凝土混合。泵管 应在桩内混凝土升高时，慢慢提起。管底在任何时候，应在混凝土顶面以下 2m。 输送到桩中的混凝土，应一次连续操作。初凝前，任何受污染的混凝土应从桩顶 清除。3）灌注混凝土时，溢出的泥浆应引流至
12、适当地点处理，以防止污染或堵塞河道和交通。4) 处于地面或桩顶以下的整体式刚性护筒，尽量在灌注混凝土后立即拨出， 以便重复利用；当使用全护筒灌注混凝土时，应逐步提升护筒，护筒底面应保持 在混凝土顶面以下12m。5) 混凝土应连续灌注，直至灌筑的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师 确定的截断高度才可停止浇注，以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标 准。6) 灌注的桩顶标咼应比设计咼出一定咼度，一般为0.81.0m,以保证混凝 土强度，多余部分在接桩前必须凿除，桩头应无松散层。7) 混凝土灌注过程中,如发生故障应及时查明原因,并提出补救措施,报 请监理工程师经研究后,进行处理。补救费用由承包人承
13、担。8) 施工时要作好详细浇灌记录,并取有代表性的砼做试件,并分批送往试 验室作抗压强度试验。3 钻孔灌注桩施工质量检测及问题分析钻孔灌注桩实测项目项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率混凝土强度(MPa) 在合格标准内 按JTG F80/1-2004附录D检查桩位(mm)群桩 100全站仪或经纬仪：每桩检查排架桩 允许 50极值 1003A孑L深(m)不小于设计测绳量：每桩测量4A孑L径(mm) 不小于设计探孔器：每桩测量、钻孔倾斜度(mm) 1%桩长，且不大于500用测壁(斜)仪或钻杆垂线法：每桩检查6沉淀厚度(mm) 摩擦桩 设计规定，设计未规定时按施工规范要求 沉淀盒 或标准
14、 测锤：每桩检查支承桩 不大于设计规定!钢筋骨架底面高程(mm) 50水准仪：测每桩骨架顶面高程后反算在溶岩地区施工钻孔灌注桩时，最容易出现的问题有：3.1 桩头松散产生原因：沉渣过厚。由于岩溶水一般呈酸性，在成孔过程中，泥浆呈酸性 而导致沉淀，存在孔底沉渣;另外，由于岩石破碎体或岩石风化残留体在成桩孔 过程中很难破碎排出，也会导致孔底沉渣，从而导致桩头松散。预防措施：1) 用抽渣筒掏孔底沉渣时应边抽水边加水，保持一定的水头高度。抽渣后， 用一根水管插到孔底注水，使水流从孔口溢出。在溢水过程中，孔内的泥浆密度 逐渐降低，达到所要求的标准后停止。2) 初灌量必须充足。初灌量在条件允许情况下尽可能
15、多，便于混凝土夹持桩底沉渣上返。最小初 灌量体积可采取公式 1 来计算：式中：V-混凝土体积；D-实测桩孔直径；h-导管埋深，一般取1.01.2mHe-导管底口与孔底间距d-导管内径Hw-孔内混凝土面以上泥浆柱长度Yw-孔内泥浆重度;Yc-混凝土重度3.2 斜桩、弯桩产生原因不良地质情况。由于基岩中存在石芽、石柱、溶沟、溶槽等岩石不平整面， 岩溶溶洞、溶隙等强烈发育，岩溶形状不规则。预防措施：采取特殊工艺。钻孔中遇有较大的孤石、探头石，或发生坍孔钻头摆动偏向 一侧时，应回填片石、卵石冲平后再钻进，并在偏斜部位反复扫孔，使钻孔竖直。 在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。发现
16、钻孔偏斜 时，应采用回填材料回填到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。3.3 坍塌产生原因：冲进时遇到大溶洞，且填充物为软土或无填充物时，若不控制冲击能量，冲 锤一下可进数米，极易引起掉钻或卡锤等事故，且因进尺过快，导致护壁质量差， 易发生塌孔。预防措施：对易出现孔壁坍塌的地层应有事先估计，预备好供加长用的钢护筒，必要时 采用双套筒，第一套护筒外径比桩径大23级，下到粘土层内，护筒底部周围用 水泥砂浆固结止水;第二套护筒比桩径大 1 级，下到岩溶裂隙强发育带中较完整 的基岩上，防止孔壁坍塌。3.4 卡钻产生原因：由于冲击钻自身的局限，易产生梅花孔，因梅花孔卡钻而导致钢丝绳绷断等 等。其中溶洞漏浆是岩溶区施工中经常发生的
