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[摘 要]本文针对长巴河大桥桥墩桩基础施工过程中遇到溶洞、暗河等复杂地质情况,采用调整原设计的方案中桩基位置和钻孔深度等方案进行避险。在钻进过程中采用钢护筒进行保护,针对刚护筒变形情况采用千斤顶和割除钢护筒修补两种方法进行校正。采用回填、重新钻孔法有效通过溶洞区域。通过以上措施确保工程在复杂地质条件下顺利完成,取得较好的效果,满足使用要求。
[关键词]桩基工程;钢护筒变形;发育溶洞
中图分类号:U443.22文献標识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0128-01
1 引言
河床底部溶洞、暗河等复杂地质状况是困扰桥墩钻孔桩基础施工和稳定的主要问题之一。本文主要结合长巴河大桥I线2#墩钻孔桩基础在施工过程中遇到问题进行阐述,并提出解决方案,为以后类似工程问题提供借鉴和参考。
长巴河大桥(I线)全长174.47m,桥跨结构为2-32m普通高度后张法预应力混凝土梁+2-48m预应力混凝土T构,3#墩为T构梁的主墩。桥台为T形桥台,桥墩为空心厚壁高墩,1#墩高37m,2#墩高46m,3#墩高45m。基础为钻孔桩基础,桩径为φ1.5m和φ2.0m,最深桩长为61m。桥址位于中低山区,桥头两侧位于丘坡地段,中间为长巴河河床,其中2号墩桩基均位于河床洼地中。长巴河河谷宽100m左右,河内旱季无水,长巴河暗河入口为长巴河明流转成伏流处(潘家包附近),出水口位于浑水河边浑水洞,高程为456.0m,进水口位于五龙口一带,高程为543.0m。
2 方案变更及施工情况
(1)方案变更情况
长巴河大桥2#墩原设计为9Φ1.5m柱桩,勘探结果揭示:2#墩下部发育有暗河系统,暗河发育方向与线路方向基本一致,暗河内充水,发育标高为436~483m,发育宽度约6~9m,分别位于线路中线两侧3~5m范围内。由于河床底部溶洞、暗河交错,地质复杂,给成孔带来较大困难,为使施工顺利进行,经与设计院、业主商定采用钢护筒全程跟进钻孔施工,对部分桩基进行移位和钻孔深度调整,满足承载力要求情况下对桩基进行了变更,如图1。
(2)工程施工情况
3#桩采用冲击钻成孔工艺进行施工,成孔深58m时采用振动锤辅助下沉内径为2.6m的钢护筒,下沉至59m后护筒无法下沉,继续钻孔。成孔深度至59.2m时,钻进困难,碴样为灰岩,继续钻进,成孔深度至59.7m(孔底标高为475.3m,距设计桩底9.04m),孔内突然漏浆,泥浆瞬间全部流失,在桩孔附近能够听见孔内坍塌发出的声音,并有雾气从孔口向上溢出,从孔口往下观看,能见度约4m。孔内发生漏浆后,立即提升钻头,但钻头提升至孔口55.3m时,钻头被卡,不能继续向上提升。
进入孔内,发现靠近大里程右侧钢护筒已发生变形,可测变形范围34.8m~52.8m,距离孔口52.8m处变形量最大,达到80cm,裂缝宽约10cm;52.8m~55.3m可见明显变形。通过孔底摄像,可见桩孔小里程靠右侧发育溶洞,宽约1.2m。(图2、图3)
3 处理方案
首先对钢护筒变形地段采用碎石和机制砂进行回填,孔底以上3.0m范围采用碎石进行回填,孔底以上3.0m~17.0m采用机制砂回填,回填完成后,对钢护筒进行加固并校正。
(1)对未变形钢护筒加固
钢护筒孔口以下20m~34.8m范围采用环向钢板进行焊接加固,钢板宽20cm、厚16mm、间距2m一道,焊缝满焊。
(2)对已变形钢护筒校正
①采用千斤顶校正
采用吨位50~100t、行程不小于20cm液压千斤顶。千斤顶的两端采用I18工字钢和25mm圆弧钢板加工成校正模具,圆弧长度为整个钢护筒周长的1/8.圆弧弧度与标准钢护筒弧度一致。
②割除钢护筒修补校正
千斤顶校正达不到预想效果的,对钢护筒变形部位切割水平和竖向缝,水平缝为整个变形钢护筒,竖向缝高度为50cm。割缝采用宽20cm、厚16mm钢板焊接加强,竖向焊缝满焊,水平焊缝间隔焊接(一半)。每校正一段,采用环形钢板进行焊接加固,钢板厚16mm、间距1m一道,水平焊缝间隔焊接(一半)。
(3)回填、重新钻孔
刚护筒修补校正后,回填至溶洞顶口2m处后,按干孔冲击钻成孔工艺进行施工,顺利完成施工内容,桥墩基础达到设计标准,满足工程要求。
4 结论
本文主要结合长巴河大桥I线2#墩钻孔桩基础在施工过程中遇到问题进行研究,根据工程实际并提出解决方案,并对施工效果进行评价,主要得出以下结论:
(1)对地下溶洞发育、暗流交错等地质复杂地段,通过变更桩基位置和深度可有效避免该地段,达到设计要求满足工程需要。穿过岩溶地段部分为保证顺利成孔,减少施工难度,可采用振动锤辅助钢护筒跟进施工。
(2)采用钢护筒跟进施工时,对特殊情况下钢护筒变形可先对未变形部位加固,再用千斤顶对已变形部位进行校正;对千斤顶校正达不到理想效果的可采用割除钢护筒修补校正法进行校正,以满足工程需要。
(3)采用回填、重新钻孔法可有效通过溶洞区域,确保施工顺利进行。
[关键词]桩基工程;钢护筒变形;发育溶洞
中图分类号:U443.22文献標识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0128-01
1 引言
河床底部溶洞、暗河等复杂地质状况是困扰桥墩钻孔桩基础施工和稳定的主要问题之一。本文主要结合长巴河大桥I线2#墩钻孔桩基础在施工过程中遇到问题进行阐述,并提出解决方案,为以后类似工程问题提供借鉴和参考。
长巴河大桥(I线)全长174.47m,桥跨结构为2-32m普通高度后张法预应力混凝土梁+2-48m预应力混凝土T构,3#墩为T构梁的主墩。桥台为T形桥台,桥墩为空心厚壁高墩,1#墩高37m,2#墩高46m,3#墩高45m。基础为钻孔桩基础,桩径为φ1.5m和φ2.0m,最深桩长为61m。桥址位于中低山区,桥头两侧位于丘坡地段,中间为长巴河河床,其中2号墩桩基均位于河床洼地中。长巴河河谷宽100m左右,河内旱季无水,长巴河暗河入口为长巴河明流转成伏流处(潘家包附近),出水口位于浑水河边浑水洞,高程为456.0m,进水口位于五龙口一带,高程为543.0m。
2 方案变更及施工情况
(1)方案变更情况
长巴河大桥2#墩原设计为9Φ1.5m柱桩,勘探结果揭示:2#墩下部发育有暗河系统,暗河发育方向与线路方向基本一致,暗河内充水,发育标高为436~483m,发育宽度约6~9m,分别位于线路中线两侧3~5m范围内。由于河床底部溶洞、暗河交错,地质复杂,给成孔带来较大困难,为使施工顺利进行,经与设计院、业主商定采用钢护筒全程跟进钻孔施工,对部分桩基进行移位和钻孔深度调整,满足承载力要求情况下对桩基进行了变更,如图1。
(2)工程施工情况
3#桩采用冲击钻成孔工艺进行施工,成孔深58m时采用振动锤辅助下沉内径为2.6m的钢护筒,下沉至59m后护筒无法下沉,继续钻孔。成孔深度至59.2m时,钻进困难,碴样为灰岩,继续钻进,成孔深度至59.7m(孔底标高为475.3m,距设计桩底9.04m),孔内突然漏浆,泥浆瞬间全部流失,在桩孔附近能够听见孔内坍塌发出的声音,并有雾气从孔口向上溢出,从孔口往下观看,能见度约4m。孔内发生漏浆后,立即提升钻头,但钻头提升至孔口55.3m时,钻头被卡,不能继续向上提升。
进入孔内,发现靠近大里程右侧钢护筒已发生变形,可测变形范围34.8m~52.8m,距离孔口52.8m处变形量最大,达到80cm,裂缝宽约10cm;52.8m~55.3m可见明显变形。通过孔底摄像,可见桩孔小里程靠右侧发育溶洞,宽约1.2m。(图2、图3)
3 处理方案
首先对钢护筒变形地段采用碎石和机制砂进行回填,孔底以上3.0m范围采用碎石进行回填,孔底以上3.0m~17.0m采用机制砂回填,回填完成后,对钢护筒进行加固并校正。
(1)对未变形钢护筒加固
钢护筒孔口以下20m~34.8m范围采用环向钢板进行焊接加固,钢板宽20cm、厚16mm、间距2m一道,焊缝满焊。
(2)对已变形钢护筒校正
①采用千斤顶校正
采用吨位50~100t、行程不小于20cm液压千斤顶。千斤顶的两端采用I18工字钢和25mm圆弧钢板加工成校正模具,圆弧长度为整个钢护筒周长的1/8.圆弧弧度与标准钢护筒弧度一致。
②割除钢护筒修补校正
千斤顶校正达不到预想效果的,对钢护筒变形部位切割水平和竖向缝,水平缝为整个变形钢护筒,竖向缝高度为50cm。割缝采用宽20cm、厚16mm钢板焊接加强,竖向焊缝满焊,水平焊缝间隔焊接(一半)。每校正一段,采用环形钢板进行焊接加固,钢板厚16mm、间距1m一道,水平焊缝间隔焊接(一半)。
(3)回填、重新钻孔
刚护筒修补校正后,回填至溶洞顶口2m处后,按干孔冲击钻成孔工艺进行施工,顺利完成施工内容,桥墩基础达到设计标准,满足工程要求。
4 结论
本文主要结合长巴河大桥I线2#墩钻孔桩基础在施工过程中遇到问题进行研究,根据工程实际并提出解决方案,并对施工效果进行评价,主要得出以下结论:
(1)对地下溶洞发育、暗流交错等地质复杂地段,通过变更桩基位置和深度可有效避免该地段,达到设计要求满足工程需要。穿过岩溶地段部分为保证顺利成孔,减少施工难度,可采用振动锤辅助钢护筒跟进施工。
(2)采用钢护筒跟进施工时,对特殊情况下钢护筒变形可先对未变形部位加固,再用千斤顶对已变形部位进行校正;对千斤顶校正达不到理想效果的可采用割除钢护筒修补校正法进行校正,以满足工程需要。
(3)采用回填、重新钻孔法可有效通过溶洞区域,确保施工顺利进行。