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冲击成孔穿越溶洞施工实例

2017-05-06聂永进

科技资讯 2017年7期
关键词:穿越成孔溶洞

聂永进

摘 要:在彭水柑子林大桥冲孔桩桥梁桩基工程施工中,有较多的溶洞。施工中针对杂填土、松散土层、存在溶洞的地层,采取了一些措施,首先预注浆加固;其次确定钢护筒参数,如:钢护筒壁厚、钢护筒直径、钢护筒的长度;最后进行。冲击成孔施工,确定钻头大小,从土层内钻进,穿越基岩和溶洞。通过这种预注浆、全钢护筒等方法处理后该工程的桩基施工取得了较好的效果,这一方法,可以在类似的工程中借鉴。

关键词:成孔 穿越 溶洞

中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)03(a)-0054-02

彭水柑子林大桥所在地地质构造属新华构造体系,在彭水柑子林大桥冲孔桩穿越大型溶洞施工中,首先对溶洞注浆加固,对间距5 m以内的群桩间隔施工。冲击成孔时,全钢护筒护壁,钢护筒不拨出。

对于桥台下的桩基,通过地质钻探探明溶洞的深度、平面位置[1-7],然后对溶洞进行预注浆加固。待注浆浆体强度达到一定强度后再开挖桥台基坑,之后再用全钢护筒护壁钻孔。

1 预注浆加固

注浆管为φ50钢管,管壁间隔20 cm钻φ10 mm注浆孔,管前部做成尖头。先安装注浆管,注浆管插入填充物底部。然后边注浆边缓慢上提,提管速度控制在渗透半径允许范围内,注浆管不取出。

用注浆泵注浆,注浆压力控制在0.5~1.0 MPa。注浆速度为15~20 L/min,以使浆液渗透到填充物内。

为防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,使得先注入浆液与沙子(或碎石)初步达到胶结后再注浆。循环注浆多次,直至注浆饱满。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆压力调高到1.0~1.2 MPa,最后封孔。注浆在桩基范围取芯检验填充效果,待溶洞完全填充且达到设计强度20 MPa,再进行桩基施工。

2 钢护筒参数确定

采用全钢护筒护壁,一面冲孔,一面接长钢护筒,及时将钢护筒震动下沉至已钻成的孔内。

2.1 钢护筒壁厚

孔深10 m以下时用δ=12 mm厚的钢板,孔深10~30 m时采用δ=14 mm厚的钢板,孔深30 m以上时采用δ=18 mm厚的钢板[8]。

2.2 钢护筒直径

最内层钢护筒的内径比设计孔径大200 mm,即1 700 mm[8]。(如图1)

2.3 钢护筒的长度

钢护筒编号从最外层往内依次编号为1号、2号……n号。

L1=(H土+0.3+H嵌入)m (1)

式中:H土为表层土厚度;

H嵌入为护筒嵌入基岩深度,0.5 m。

如果表层土体厚度很大,跟进的钢护筒与孔壁的侧摩阻力过大,用振动锤等设备施加外力仍不能使钢护筒下沉时,需在1号钢护筒内加一道1号钢护筒,其外径比1号钢护筒内径小50 mm,1号钢护筒代替1号钢护筒下至基岩。

L2=(H溶1底+0.3+ H嵌入)m (2)

式中:H溶1底为地勘确定的第1层溶洞底至地表的高度。

Ln=(H底+0.3+ H嵌入)m (3)

式中:H底为地勘确定的最底层溶洞底至地表的高度。

3 冲击成孔施工

3.1 钻头大小确定

通过试验,计算出在该工程土层中钻孔的扩孔系数为5%~6%。设计桩径为150 cm,钢护筒内径为170 cm,外径为172.4 cm,则选用直径为166 cm的钻头,冲击钻进成孔孔径为174~176 cm,略大于钢护筒外径,便于钢护筒下沉。

3.2 在土层内钻进

在表层约3 m深度内,由于扩孔效果和钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力小,在钢护筒自重作用下,钢护筒会自行缓慢下沉。再往下钻进,由于钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力变大,等于或大于钢护筒自重后,需在护筒顶用冲击锤或双夹具振动锤施加外力,使钢护筒下沉。

在表层3 m深度内钻进时,必须小冲程钻进,控制钻进速度,避免锤头冲(碰)击钢护筒,导致钢护筒变形、偏位、倾斜。

钢护筒接长时要使上下节护筒顺直不弯折,经常检查监测钢护筒的平面位置和竖直度,确保钢护筒的平面位置和垂直度符合规范要求。

当1号钢护筒与桩孔侧壁的粘结力、摩擦力过大,护筒无法下沉时,则需在1号钢护筒内加一道1号钢护筒,其外径比1号钢护筒内径小50 mm,1号钢护筒代替1号钢护筒,冲孔至第1层石灰岩。

3.3 穿越基岩和溶洞

在不平整的岩面上钻进,易偏孔、卡钻。故先在钢护筒底浇筑约1 m厚的掺早强剂的C30混凝土,待混凝土達到设计强度后,再用小冲程,慢慢钻进直到钻头完全进入基岩后,方可加大冲程钻进。

通过第1层灰岩后,安装2号钢护筒,成孔至第2层灰岩。

通过第2层灰岩后,安装3号钢护筒,继续成孔,直至设计深度。

4 结语

通过在该工程中的实践,针对杂填土、松散土层、存在溶洞的地层,采取了预注浆、全钢护筒等方法处理,该工程的桩基施工取得了较好效果,这一方法,可以在类似的工程中借鉴。钻孔过程中,根据钢护筒不能下沉发生的次数,确定是否采用二、三层护筒。未发生钢护筒不能下沉的情况时,则只需使用一层钢护筒。

参考文献

[1] JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S].

[2] JTJ064-9 公路工程地质勘测规范[S].

[3] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

[4] CJJ56-94 市政工程勘察规范[S].

[5] DBJ50-047-2006(重庆) 建筑地基基础设计规范[S].

[6] DBJ50-156-2012(重庆) 旋挖成孔灌注桩工程技术规程[S].

[7] DBJ50-043-2005(重庆) 工程地质勘察规范[S].

[8] JTG/TF50-2011 公路桥涵施工技术规范[S].

[9] 王国峰.浅谈冲击成孔在溶洞常见问题及处理方法[J].建筑工程技术与设计,2015(5).

[10] 陈幼林.高速铁路桥梁钻孔桩在岩溶发育地区的成孔关键技术[J].铁道建筑技术,2010,(Z1):62-66.

[11] 魏晓江.厚覆砂层岩溶坍陷地区桥梁钻孔桩基础施工[J].筑路机械与施工机械化,2010,27(10):66-67.

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