论文部分内容阅读
摘 要 高速公路桥梁桩基础施工过程中遇到很多溶洞,作为地下隐蔽工程,给施工带来很大困难,如果处理方法不当,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生。文章对溶岩地质区的桩基工程,结合岩溶地质发育形态,分析桩基施工中应当注意的问题,并介绍桩基施工的准备工作和工艺流程。
关键词 溶岩地区;钻孔灌注桩;施工工艺;处理措施
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)091-0092-01
桩基础大多数要穿越双层或多层溶洞,施工难度大,而且不定因素多,根据设计院一桩一孔地质勘探资料,结合本工程特点,决定采用钢护筒跟进冲击成孔施工方案,在遇到有较大或开放性溶洞时,使钢护筒跟进至溶洞底部基岩上,以防漏浆坍孔,保证施工安全。
1 钢护筒跟进中的问题及技术处理措施
钢护筒跟进,就是在钻孔过程中用振动锤将钢护筒下沉至基岩面,用来稳定孔壁和为钻头导向。
钢护筒跟进施工中,最大问题是钢护筒偏斜,其主要原因是:①导向架刚度不够,产生变形;②护筒通过的地层软硬不匀;③护筒、桩帽与振动锤之间的法兰盘轴线不垂直。
当发现钢护筒的偏斜超过1%时,必须立即停止作业,采取相应措施进行纠偏,施工中采用的方法有:①当钢护筒、振动锤与送桩总荷载小于吊机允许吊重能力时,可用振动锤与吊机相配合,随振随提,将钢护筒提出桩孔,找出偏斜原因,采取相应措施调整后重新将钢护筒打入。②当钢护筒、振动锤及送桩总荷载大于吊机允许吊重能力时,则可先将护筒振松,卸开连接法兰螺栓,将振动锤吊离,将振动锤吊高,再用吊机将护筒拔出,如果上拔力不够,可辅之以射水或千斤顶,拔出护筒,处理后再重新将钢护筒打入。
2 孔中遇到的问题及技术处理措施
可溶性岩石因受水流侵蚀作用,逐渐形成溶槽、溶沟或溶洞,一般以隐蔽形式存在,岩溶地质同一般地质比较,其特点在于它的非均质性荷非密实性。岩溶地区钻孔桩施工用于出来故障的时间往往超过净钻时间,因此对于如何预防故障和探索有效的处理方法十分重要。
2.1 卡钻
卡钻是在钻进过程中常发生的故障,其原因主要有:①在钻孔过程中,钻头磨损过多,特别是在砂层,其磨损最大,补焊后下钻太猛使钻头卡在孔内;②更换新钻头时也极容易卡钻;③孔內出现十字槽、探头石、缩孔等;④冲程过长;⑤深护筒底口变形;⑥击穿溶洞顶板过猛,钻头突然进入溶洞,造成孔形不圆顺或掉入大空洞而卡钻。
防止卡钻的措施主要有:①应经常检查钻头,当因磨耗使其直径减小约1.5cm时即需补焊,钻头直径应保证成孔径略大于设计孔径;②新钻头初用时,宜先以小冲程钻进一段时间后,再转入正常钻进;③即将穿越溶洞顶板时改用小冲程钻进;深护筒底部外侧设刃脚。
卡钻时采取的主要措施有:发生卡钻后不可盲动,应先查明原因制定相应的处理措施,以免造成大绳拔断而引起掉钻,或越处理卡得越紧的情况,发生卡钻时,可采用穿滑车组,吊机(必要时配千斤项)和钻机相互配合强行将钻头提出。如强提无效,可采用水下小爆破振动法将钻头振松后立即提出,该工程桩基础采用上述方法处理卡钻获得成功。
2.2 掉钻
掉钻产生的原因有:①卡钻、吸钻时,强提、强扭用力过大;②钻头与大绳的连接件被拉断;③钻机钢丝绳、转向滑车等易损部件磨损过度。掉钻的预防措施有:①改善钻头与连接件设计;②勤检查钢丝绳、钻头、拉杆、钨金套及卷扬机等钻具,若发现钢丝绳在任何一个断面的断丝占该截面的5%时,应予及时更换,其它钻具有异常情况亦应及时更换。掉钻的处理:①用打捞设备打捞;②如不易打捞,可派水工打捞。
2.3 断桩
在灌注水下混凝土时,往往由于机具、材料准备以及技术准备不完善而造成断桩,产生的原因主要有:①由于溶洞相互沟通,灌注时难以测出混凝土数量,水下混凝土流失严重,造成断桩;②混凝土输送设备出现故障而无备用设备;③导管接头密封不紧;④配合比中石子级配不合理,造成板结阻管;⑤拆卸导管不及时埋管较深。
预防断桩的措施有:①每次灌注时在漏斗中存备足够的混凝土后,放开隔水栓,存备的混凝土连同隔水栓向孔底落下,将导管内的水全部压出,并使导管下口埋在孔内混凝土中不小于1m,并检测导管的密封性,备足足够的商品混凝土;②分工明确,记录及时,保证混凝土灌注的连续性;③测量混凝土面上升速度,若上升缓慢必是流失,要保证2m的埋管深度,减少对下部混凝土的扰动。
2.4 漏浆
本工程施工初期由于地质资料不详实,漏浆及坍孔现象比较普遍,在采用钢护筒跟进深入岩溶底部基岩以后,保持了孔口稳定,杜绝了坍孔,但漏浆现象仍存在。漏浆产生的主要原因有:①钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大空洞,孔壁失去孔内压力,孔内水头急剧下降,外部地下水渗透水压过高而产生水压力,引起孔壁坍塌;②由于溶洞、溶沟、溶槽相互串通,又与地下水形成暗流,钻孔中泥浆密度大,在暗流水压的作用下造成泥浆严重流失。
遇到漏浆时应立即提出钻头,向孔内补浆或补水,保持住孔内浆(水)面高度,然后查明原因进行处理,具体处理方法有:①司钻人员对照地质钻深资料,掌握溶洞的分布情况及位置,仔细检查孔内水头高度、泥浆稠度和孔外水位变化,及时取碴分析,发现异常及时处理;②进行散抛填,将片石、粘土及水泥制成混合物,视漏浆程度反复抛填,每次应达到1～3m,直到不漏浆稳定为止。当漏浆太快,散填难以达到目的时,应采用集中抛填将粘土袋、袋装水泥、片石等集中在短时间内大量填入;③必须采用内层长护简跟进,并使其长度跟进至岩溶底部岩面时才能够在短时间内处理好漏浆,并很快成桩;④当钻头击穿顶板进入溶洞时,会因严重漏浆出现泥浆面急剧下降,这时应立即提出钻头向孔内补浆补水,尽量保持水头压力,然后分层向孔内投放混合堵漏材料,直至高出项板底1.5m,然后以小冲程反复冲砸,形成新造孔壁。如采取上述措施保持不了水头,这表明空洞较大或与其他处相通,则应将钻机撤离,随即跟进护筒,投放堵漏混合料,观察护筒内水头变化情况,待稳定后再恢复正常作业。
2.5 斜孔、偏孔
由于钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜;以及在倾斜的岩面上钻孔,岩质软硬不均;或钻孔恰好位于溶沟、溶槽边缘,虽经回填片石并用小冲程冲砸,还会由于钻机安装不平稳、岩面倾斜过大及回填片石与基岩面硬度不等而造成斜孔和偏孔。其预防措施有:①用型钢加宽钻机底座,设可靠的固定设施,安装时尽量保持其平稳;②根据地质柱状图,结合实践经验,在进入溶洞前,抛小片石和粘土块,严格按照小冲程钻进;③控制钻进速度特别时在倾斜岩面处钻孔,一定要采用小冲程和反复回填片石,将斜面冲成平台后再正常钻进;④在钻进作业中,随时观测主绳的动向,如主绳固定在一个方向偏离孔轴3~5cm时,在排除钻机发生位移的情况下,向偏移一侧抛入比较坚硬的片石加粘土,然后再钻。
如果已经发生了偏孔或斜孔,就必须处理,处理的方法有:①经检查确认是钻机移位而造成偏孔或斜孔,则应立即将钻机调整到正确位置,并对机座地面及平台进行加固;②如偏孔较严重时,应提出钻头,回填片石和粘土至偏斜部位以上1.0～2.0m处,以小冲程反复冲砸进行修孔;③对于岩面倾斜严重、两边软硬相差悬殊的钻孔,往往经反复填片石冲砸也纠正不时,应顺其方向继续钻至设计孔壁与岩面相交处,然后充填不分散混凝土至斜孔顶上0.5m处,待其凝固后再重新施钻;④对于孔位恰好位于溶沟、溶槽边缘或钻孔桩偏孔斜孔较严重,用上述方法无法处理时,应提请设计院,变更设计挪动桩位加桩处理。
3 结束语
1)在岩溶地区进行桥梁施工,必须对前期准备工作高度重视,尽量探明桩基地质情况,施工机具、材料准备及各自技术准备工作充分。
2)柱桩施工,尽量采用钢护筒跟进至岩溶底部基岩,以保证孔口稳定及施工安全、高效。
3)把好机械设备进场关,特别是钻机及钻头磨耗大,提高钻机及钻头质量对施工作用很大。
4)加强施工组织管理,制定切实可行的施工方案及安全质量保证措施,并做好应急处理预案。
关键词 溶岩地区;钻孔灌注桩;施工工艺;处理措施
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)091-0092-01
桩基础大多数要穿越双层或多层溶洞,施工难度大,而且不定因素多,根据设计院一桩一孔地质勘探资料,结合本工程特点,决定采用钢护筒跟进冲击成孔施工方案,在遇到有较大或开放性溶洞时,使钢护筒跟进至溶洞底部基岩上,以防漏浆坍孔,保证施工安全。
1 钢护筒跟进中的问题及技术处理措施
钢护筒跟进,就是在钻孔过程中用振动锤将钢护筒下沉至基岩面,用来稳定孔壁和为钻头导向。
钢护筒跟进施工中,最大问题是钢护筒偏斜,其主要原因是:①导向架刚度不够,产生变形;②护筒通过的地层软硬不匀;③护筒、桩帽与振动锤之间的法兰盘轴线不垂直。
当发现钢护筒的偏斜超过1%时,必须立即停止作业,采取相应措施进行纠偏,施工中采用的方法有:①当钢护筒、振动锤与送桩总荷载小于吊机允许吊重能力时,可用振动锤与吊机相配合,随振随提,将钢护筒提出桩孔,找出偏斜原因,采取相应措施调整后重新将钢护筒打入。②当钢护筒、振动锤及送桩总荷载大于吊机允许吊重能力时,则可先将护筒振松,卸开连接法兰螺栓,将振动锤吊离,将振动锤吊高,再用吊机将护筒拔出,如果上拔力不够,可辅之以射水或千斤顶,拔出护筒,处理后再重新将钢护筒打入。
2 孔中遇到的问题及技术处理措施
可溶性岩石因受水流侵蚀作用,逐渐形成溶槽、溶沟或溶洞,一般以隐蔽形式存在,岩溶地质同一般地质比较,其特点在于它的非均质性荷非密实性。岩溶地区钻孔桩施工用于出来故障的时间往往超过净钻时间,因此对于如何预防故障和探索有效的处理方法十分重要。
2.1 卡钻
卡钻是在钻进过程中常发生的故障,其原因主要有:①在钻孔过程中,钻头磨损过多,特别是在砂层,其磨损最大,补焊后下钻太猛使钻头卡在孔内;②更换新钻头时也极容易卡钻;③孔內出现十字槽、探头石、缩孔等;④冲程过长;⑤深护筒底口变形;⑥击穿溶洞顶板过猛,钻头突然进入溶洞,造成孔形不圆顺或掉入大空洞而卡钻。
防止卡钻的措施主要有:①应经常检查钻头,当因磨耗使其直径减小约1.5cm时即需补焊,钻头直径应保证成孔径略大于设计孔径;②新钻头初用时,宜先以小冲程钻进一段时间后,再转入正常钻进;③即将穿越溶洞顶板时改用小冲程钻进;深护筒底部外侧设刃脚。
卡钻时采取的主要措施有:发生卡钻后不可盲动,应先查明原因制定相应的处理措施,以免造成大绳拔断而引起掉钻,或越处理卡得越紧的情况,发生卡钻时,可采用穿滑车组,吊机(必要时配千斤项)和钻机相互配合强行将钻头提出。如强提无效,可采用水下小爆破振动法将钻头振松后立即提出,该工程桩基础采用上述方法处理卡钻获得成功。
2.2 掉钻
掉钻产生的原因有:①卡钻、吸钻时,强提、强扭用力过大;②钻头与大绳的连接件被拉断;③钻机钢丝绳、转向滑车等易损部件磨损过度。掉钻的预防措施有:①改善钻头与连接件设计;②勤检查钢丝绳、钻头、拉杆、钨金套及卷扬机等钻具,若发现钢丝绳在任何一个断面的断丝占该截面的5%时,应予及时更换,其它钻具有异常情况亦应及时更换。掉钻的处理:①用打捞设备打捞;②如不易打捞,可派水工打捞。
2.3 断桩
在灌注水下混凝土时,往往由于机具、材料准备以及技术准备不完善而造成断桩,产生的原因主要有:①由于溶洞相互沟通,灌注时难以测出混凝土数量,水下混凝土流失严重,造成断桩;②混凝土输送设备出现故障而无备用设备;③导管接头密封不紧;④配合比中石子级配不合理,造成板结阻管;⑤拆卸导管不及时埋管较深。
预防断桩的措施有:①每次灌注时在漏斗中存备足够的混凝土后,放开隔水栓,存备的混凝土连同隔水栓向孔底落下,将导管内的水全部压出,并使导管下口埋在孔内混凝土中不小于1m,并检测导管的密封性,备足足够的商品混凝土;②分工明确,记录及时,保证混凝土灌注的连续性;③测量混凝土面上升速度,若上升缓慢必是流失,要保证2m的埋管深度,减少对下部混凝土的扰动。
2.4 漏浆
本工程施工初期由于地质资料不详实,漏浆及坍孔现象比较普遍,在采用钢护筒跟进深入岩溶底部基岩以后,保持了孔口稳定,杜绝了坍孔,但漏浆现象仍存在。漏浆产生的主要原因有:①钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大空洞,孔壁失去孔内压力,孔内水头急剧下降,外部地下水渗透水压过高而产生水压力,引起孔壁坍塌;②由于溶洞、溶沟、溶槽相互串通,又与地下水形成暗流,钻孔中泥浆密度大,在暗流水压的作用下造成泥浆严重流失。
遇到漏浆时应立即提出钻头,向孔内补浆或补水,保持住孔内浆(水)面高度,然后查明原因进行处理,具体处理方法有:①司钻人员对照地质钻深资料,掌握溶洞的分布情况及位置,仔细检查孔内水头高度、泥浆稠度和孔外水位变化,及时取碴分析,发现异常及时处理;②进行散抛填,将片石、粘土及水泥制成混合物,视漏浆程度反复抛填,每次应达到1～3m,直到不漏浆稳定为止。当漏浆太快,散填难以达到目的时,应采用集中抛填将粘土袋、袋装水泥、片石等集中在短时间内大量填入;③必须采用内层长护简跟进,并使其长度跟进至岩溶底部岩面时才能够在短时间内处理好漏浆,并很快成桩;④当钻头击穿顶板进入溶洞时,会因严重漏浆出现泥浆面急剧下降,这时应立即提出钻头向孔内补浆补水,尽量保持水头压力,然后分层向孔内投放混合堵漏材料,直至高出项板底1.5m,然后以小冲程反复冲砸,形成新造孔壁。如采取上述措施保持不了水头,这表明空洞较大或与其他处相通,则应将钻机撤离,随即跟进护筒,投放堵漏混合料,观察护筒内水头变化情况,待稳定后再恢复正常作业。
2.5 斜孔、偏孔
由于钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜;以及在倾斜的岩面上钻孔,岩质软硬不均;或钻孔恰好位于溶沟、溶槽边缘,虽经回填片石并用小冲程冲砸,还会由于钻机安装不平稳、岩面倾斜过大及回填片石与基岩面硬度不等而造成斜孔和偏孔。其预防措施有:①用型钢加宽钻机底座,设可靠的固定设施,安装时尽量保持其平稳;②根据地质柱状图,结合实践经验,在进入溶洞前,抛小片石和粘土块,严格按照小冲程钻进;③控制钻进速度特别时在倾斜岩面处钻孔,一定要采用小冲程和反复回填片石,将斜面冲成平台后再正常钻进;④在钻进作业中,随时观测主绳的动向,如主绳固定在一个方向偏离孔轴3~5cm时,在排除钻机发生位移的情况下,向偏移一侧抛入比较坚硬的片石加粘土,然后再钻。
如果已经发生了偏孔或斜孔,就必须处理,处理的方法有:①经检查确认是钻机移位而造成偏孔或斜孔,则应立即将钻机调整到正确位置,并对机座地面及平台进行加固;②如偏孔较严重时,应提出钻头,回填片石和粘土至偏斜部位以上1.0～2.0m处,以小冲程反复冲砸进行修孔;③对于岩面倾斜严重、两边软硬相差悬殊的钻孔,往往经反复填片石冲砸也纠正不时,应顺其方向继续钻至设计孔壁与岩面相交处,然后充填不分散混凝土至斜孔顶上0.5m处,待其凝固后再重新施钻;④对于孔位恰好位于溶沟、溶槽边缘或钻孔桩偏孔斜孔较严重,用上述方法无法处理时,应提请设计院,变更设计挪动桩位加桩处理。
3 结束语
1)在岩溶地区进行桥梁施工,必须对前期准备工作高度重视,尽量探明桩基地质情况,施工机具、材料准备及各自技术准备工作充分。
2)柱桩施工,尽量采用钢护筒跟进至岩溶底部基岩,以保证孔口稳定及施工安全、高效。
3)把好机械设备进场关,特别是钻机及钻头磨耗大,提高钻机及钻头质量对施工作用很大。
4)加强施工组织管理,制定切实可行的施工方案及安全质量保证措施,并做好应急处理预案。