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1、 岩溶地区钻孔桩施工技术1 前言XX站桥梁工程地处广花冲积盆地，区内地表大部分为水田、水沟、鱼塘，地形较为平坦。其钻孔桩施工区域地下主要有冲积砂层和石灰岩溶洞裂隙，地下水丰富，砂层综合渗透系数达1025m/d，石灰岩岩溶类裂隙溶洞含水层渗透系数达3050m/d。地下水位埋深一般在0.502.00m，水位埋藏较浅，地下水位常年变化幅度为2.03.0m。由于本工程位于岩溶发育地区，所有钻孔桩均按照不等长桩基设计。1 地质核查1.1 岩溶地区地质核查本工程地处岩溶地区，地下岩溶的构造千奇百怪，没有任何规律，其产状、大小变化十分复杂，即使在一个很小的范围内，溶洞的大小变化也十分明显，本工程钻孔桩施工时
2、，经常发生同一桥墩下不同桩位处岩溶发育明显不同的情况，导致桩长变化很大。岩溶发育时，必须进行逐桩钻探，以摸清地下溶洞的发育规模、竖向发展深度，从而确定桩长，以确保桩尖在可靠的稳定持力层上。因设计单位钻探不完整而导致钻孔桩加长或缩短的情况也是有的，正是由于岩溶发育的无规律性，设计单位根据钻探过的地质资料来推测附近的地质情况，往往会发生较大的偏差，因此，在施工时，应根据实际钻孔情况及时会同设计单位重新进行地质核查。钻孔期间，应详细记录钻孔情况，若发现地质情况与设计不符，必须联系设计、监理单位现场调查，判断钻渣、研究钻孔记录等方法确定终孔条件，必要时还需补充钻探。岩溶地层，地下岩层起伏不定，因此而可
3、能给施工人员造成假像，例如，多层溶洞地段，上层的岩层可能较厚，施工人员在钻孔时，误认为已到稳定基岩，而实际其下仍然有溶洞存在。因此，钻进中对每一个地层变化处详细作以记录，并及时于设计地质报告进行核对，是施工控制的核心所在。一旦发现实际地质情况与设计地质柱状图有出入，如溶洞大小、岩体的软硬程度等，应及时与设计地质人员联系，只有通过检查钻渣，分析钻孔记录才能判定能否终孔，若出入较大时，尚需补充钻探。1.2 岩溶地区溶洞类型判断 为了根据溶洞的发育规模而在钻孔时采取相应的应当对措施，需对溶洞做判断和分类，岩溶地区溶洞类型按照表1所示的方法进行判断和分类。表1 溶洞分类分法类别溶洞特征充填物情况小型溶
4、洞单层洞高小于2m，全填充，漏水或半漏水小型溶槽、溶沟、小裂隙等粉砂、硬塑或软塑状粘土一般溶洞洞高小于2m的半填充溶洞或25m的全填充溶洞，二层以下为状溶洞粉砂、硬塑或软塑状粘土大型溶洞二层以上串珠状有充填溶洞；5m以上全充填溶洞。粉砂、硬塑或软塑状粘土特大型溶洞大型溶洞，多层串珠状已充填或充填物差的溶洞。溶洞的规模覆盖到相邻桩位或更大。无填充或填充物为流朔状1.3桩基钻探所有桩基必须全部钻探，详细记录地质状况、溶洞深度，高度、填充物类型等，记录完整。钻探时对地质素描、溶洞的发育情况作详细描述，以提供给桥梁专业设计人员一个可靠的地质柱状图，才能保证设计的准确性。记录方法如下表2所示。表2 岩溶
5、发育情况一览表 墩（台）号及桩号地质孔编号地质状况溶洞深度填充物类型溶洞高度顶板厚度顶板岩性记录： 复核： 日期：2 护筒跟进2.1护筒跟进适用范围护筒跟进法适用于发育规模大、层数多、溶洞内充填物性能差、地下水丰富的特大型溶洞。 护筒跟进工艺虽然对处理溶洞效果明显，但由于其成本高，投入大，对中小型或有填充的大型溶洞，不主张采用护筒跟进，但对于无填充或半填充的大型、特大型溶洞，为避免溶洞顶板被击穿后泥浆突然流失而导致塌孔或地面大面积塌陷，原则上要求采用护筒跟进工艺，以确保施工安全和顺利成桩。位于既有铁路或公路路基边的钻孔桩，若地下溶洞发育，也应考虑采用护筒跟进工艺，保证既有线的路基稳定和行车安全
6、。2.2护筒根据施工工艺 护筒跟进施工工艺流程如图1所示预埋钢护筒钻孔下沉辅助护筒振动护筒穿越溶洞钻至下层溶洞顶注浆钻进至基岩地质核查 图1、钻孔桩护筒根据施工工艺流程图2.3护筒根据施工步骤溶洞护筒跟进施工步骤如表3所示。表3 溶洞地段钻孔桩套筒跟进法施工步骤表预埋比桩径大40cm的钢护筒，长度46m。小型溶洞在钻孔前先压浆处理采用比桩径大20cm的钻头钻孔，至岩层顶面。采用膨润土护壁.用100t沉拔桩机辅助下沉比桩径大20cm的护筒至岩面。在护筒与基岩交接处浇筑与桩基同标号混凝土，封闭护筒与基岩间的间隙，混凝土浇注厚度为12m。在护筒之间压注水泥浆使护筒外围空隙密实。待混凝土在到设计强度后
7、，采用常规溶洞区域桩基础施工方法进行成孔施工，溶洞顶板的击穿采用短进尺。溶洞击穿后，提出钻头，振动下沉护筒穿过溶洞在护筒与基岩交接处浇筑与桩基同标号混凝土，达到强度后继续钻进。钻至下层小型溶洞顶，停止钻进，用地质钻钻一小孔，对下层溶洞进行压浆处理。溶洞内填充固结后，继续钻进至基岩，完成钻孔。2.4护筒跟进施工控制（1）对于特大型溶洞的处理，应遵循以确保施工安全为前提，增加地质超前钻探，摸清溶洞的发育规模是至关重要的。位于特大型溶洞地层中的钻孔桩，在钻进中极易发生塌孔、地面塌陷等事故，安全隐患极高，因此，钻进前，务必要摸清地下溶洞的发育情况，为护筒跟进作好充分准备，根据溶洞的埋深、产状、发育层数
8、等确定护筒跟进深度、跟进层数。（2）护筒跟进法在钻孔作业过程中，应准备好充足的抢险物资，以备不测。虽然护筒跟进工艺是确保岩面以上土体不坍塌，但实施上在施工中，当护筒跟进到一定深度后，由于孔壁内外摩擦力作用，采用振动外向锤很难一次性到位，实际施工中，采取边钻孔边跟进的工艺。在这个过程中，因作业工人不在意或没有勤测孔深，可能导致钻孔超出护筒跟进的深度，这样也极易造成塌孔，或者对于斜岩地层，护筒仅能对一个方向支护，斜岩下端的土层或砂层围护不到，钻进中也会产生漏浆而发生意外，因此，即使采用护筒跟进工艺，必要的抢险预案也是必不可少的。（3）采用套筒跟进法施工，费用昂贵，而且影响了成孔工效，是在其它方法难
9、以完成的情况才采用的一种措施。实施中，应仔细研究地质勘察报告及补勘报告，确定哪些桩孔采用此法，并尽可能提前开工。3 超前注浆填充工艺全充填溶洞普遍存在漏水或半漏水现象，为防范钻孔时泥浆突然流失，仔细研究地质勘察报告，对于大于2m的无充填或半充填溶洞，在钻孔前要进行注浆处理。3.1 施工准备、测量放样、平整场地、清除障碍物。、注浆浆液选用水泥浆，水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆配合比为水水泥=0.81.0。3.2 溶洞超前注浆施工(1)原地面处理,注浆孔测量放样。(2)按设计桩位放样，钻机就位。(3)启动钻机，钻孔至溶洞底板深度处。(4)进行地质核查,确认满足注浆条件。(5)安装设备就位
10、，并进行注水、压水试验，确认设备情况良好。(6)启动设备注浆，当满足注浆结束条件时，停止注浆。(7)效果检验,确认达到设计要求,若无法满足,则继续注浆达到要求。(8)当浆液完全凝固达到强度要求时，封孔。溶洞注浆施工流程如图2所示。原地面处理测量放样钻机就位钻孔清孔设备安装注浆地质核查封孔图2 溶洞注浆流程图注浆应遵循从下至上的原则，因此，在钻孔时，对需作注浆处理的溶洞，应钻孔到该溶洞的最底部即底板位置，注浆时从下至上依次进行。在注浆前对注浆设备作详细检查和注水试验是很有必要的，目的一是保证作业人员的安全，二是确保注浆压力能满足要求，使注浆效果得到保证，溶洞注浆如图3所示。图3 溶洞注浆示意图3
11、.3 间歇式注浆3.3.1间歇式注浆条件间歇注浆过程中出现下列情况之一，进行间歇反复注浆：注浆孔揭露较大的空溶洞，自流注浆2m3后，孔底没有明显抬升；浆液漏失严重一次性连续注浆2m3后，注浆速率不减或压力不升高；注浆压力突然降低（含突然为零）或速率突然升高；当流量较大时，液面可以上升至孔口，但停止注浆液面又迅速下降且下降速率较大，反复注浆几次浆面没有抬升；注浆环境发现异常情况。3.3.2间隙式注浆措施为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，间歇时间6h时，使得先注入的浆液与砂子(或碎石)初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。采用间歇式注浆，是针对
12、较大的空洞或地下水流动的地层，为防止浆液的流失，造成不必要的浪费而采用的一种工艺。由于钻孔桩桩径小，注浆加固范围只是到达桩壁以外12m即可，采用间歇式注浆正是基于这一理念，对条款第条所列出的情况采用间歇式注浆，目的是在能达到加固地层的情况下，尽可能节约成本。但应注意，由于间歇式注浆的施工周期较长，一定程度上影响了施工进度，在选择施工工艺时，应慎重，若项目工期紧而又必须采用间歇式注浆时，可考虑进一步优化和调整浆液配合比，适当掺入水玻璃等快凝材料，以加快施工进度。3.4 施工控制(1)利用注浆孔进一步探明地质情况，当岩溶的范围和深度与设计不符时，应及时反馈给设计单位。(2)注浆完成后，不得立即进行
13、钻孔作业，一般等7天后，浆体达到一定强度方可开钻。无论采用何种钻孔工艺，在成孔作业期间，对桩周土体均有扰动，因此，已注浆地层必须待注体达到一定强度后才能钻孔，否则注浆加固失去效果。实践证，浆体的强度一般在7天后可以达到设计强度的80%，这种情况下，能承受钻孔的振动冲击效应，孔壁不致坍塌。(3)注浆条件多层溶洞应从下层向上层进行，一般采用压注纯水泥浆的方法，利用浆体的流动性，在压力作用下，充满空间及裂隙。由于注浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及注浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确定，一般将注浆压力较注浆孔底水压大0.1MPa0.2Mpa为宜，在注浆过程中根据具体情况再作适当的
14、调整。注浆速度810/min，渗透最小半径保证大于桩半径1m以上。注浆深度不同，其注浆需要的压力就不同，孔底的水压可根据水位高程与与孔底高程计算出地下水的压力，再确定注浆压力。将注浆压力适当加大，目的是保证浆液能渗流到一定的范围。实践证明，当注浆加固孔壁的厚度达到1m 上时，在成孔和灌注水下混凝土时，孔壁不会塌垮。(4)注浆量判定注浆时，通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间，压入量Q根据渗透半径、固结体积来计算，=R2(1-)式中，R为渗透半径；H为溶洞高度；为填充物的孔隙率；为超灌系数；为地区性经验系数；、为充填率与充填系数。这些参数和系数可根据现场试验确定。(5)注浆结束标准在规定的注浆压力下，注浆压力持续在0.2MPa不变，孔段吸浆量小于06Lmin，单孔注浆量达到平均注浆量1.52.0倍，且进浆量明显减少时，延续30min即可结束注浆。为了保证注浆压力或注浆过程的连续性，加压注浆前进行必要的封孔措施。4 岩溶地区钻孔4.1施工准备（1）在钻孔前，应从实际
