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中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
1、工程概况
姜家渡大桥位于江西修水县境内,属于江西省赣西北部,生态环境优越。大桥全长310m,桩基均设计为深基础钻孔灌注桩,桥台桩径Φ1.2m共16根,1#-9#墩桩径为Φ1.5共计27根,合计43根。桩长23-60米不等。水下砼C25方量约2350m3。河床约220米宽,中间有沙滩,高出水面0.6m,桩基大部分位于水中。桩基施工施工应筑岛围堰,搭建施工便桥,每一个墩施工作业面应高于常水位1.5m左右,施工平台不小于25m×25m。
2、工程地质条件
该桥位区出露地层为卵石层、粉砂、弱风化灰岩。灰岩、具有多溶洞、易漏水漏浆等特点,且石灰岩上部卵石层、粉砂层等厚度大,极不稳定,一旦溶洞漏浆,极易造成钻孔坍塌、掉钻、卡钻、埋钻事故。灰岩起伏较大,也易造成钻孔偏斜等质量事故。尤其是该桥桩基钻孔深,一旦钻孔瞬间漏水、漏浆、坍孔现象就会造成钻机倒塌,钻头埋没,甚至危及施工人员安全。桩基持入层为弱风化灰岩。该桥桩基桥台及桥墩桩基按嵌岩桩设计,嵌岩桩应确保嵌岩深度不小于2D,且桩底完整岩层厚度应大于5m。桥位区地下水、地表水丰富,且受大气降水季节补给,地下水、地表水均对砼无侵蚀。
3、施工工艺改进
由于该大桥处于灰岩地区,水文地质、工程地质条件复杂及水上作业等因素,溶洞和钻孔纠偏是大桥桩基施工的关键。冲击成孔法是灰岩地层成孔、成桩的首选施工工艺,根据本工程特点和类似工程项目的施工经验,该工程选择正循环冲击成孔法施工和钢护筒跟进法。
控制钻孔坍孔的关键措施:采用护筒跟进作业,双护筒埋设法:由于该大桥石灰岩上部卵石层、粉砂层该大桥桩基等厚度大,极不稳定,一旦溶洞漏浆,极易造成钻孔坍塌,钻机瞬间倒塌。
(1)、第一钢护筒埋没深度为2m,护筒子直径大于桩径500m,然后选用钻头大于桩径300mm钻孔,钻穿不稳定地层(孔深约12-15m),下埋第二套钢护筒,护筒目的隔离上部不稳定地层,防止钻孔坍塌。
(2)、护筒埋设
桩位确定后,利用十字交叉法,设立桩位中心的四个护桩,埋护筒时应控制其中心轴线与桩轴线偏差不大于20mm,同时护筒保持垂直。护筒直径大于桩径300mm,护筒周围用粘性土填实,目的是隔离地表冲洪积杂土,防止孔口漏水,抬高孔内静水压力,使孔壁稳定。目的二确保钻孔不偏位。
(3)、第二套护筒埋设是施工中的重要措施,也是确保施工安全,减少重复施工的关键。
4、严格控制泥浆浓度
4.1、当施工不稳定地层时,应不断加入粘性土,控制好泥浆浓度、稠度,使其比重保持在1.25以上,同时进行循环排渣,清除悬浮在循环液中的粉砂,确保终孔后清孔,浇注砼顺利。
4.2、储备足够黄土、片石、水泥和施工机械,当遇钻孔大漏水时,应立即补充钻孔循环液,及时回填黄土、片石、水泥。
4.3、当施工接近溶洞顶板时,施工人员务必小心施工,防止重锤空击,造成钻锤丢失埋没,并注意观察钻孔内循环液状况,如发现钻孔水位异常,可采用人工抛填,投入适量配制好的片石和粘土团,片石与粘团比重为1:1,片石直径20-30CM。循环液漏失严重,孔内水位迅速下降,应立即组织装载机、挖掘机配合,回填黄土、片石,水泥,静止24小时稳定后再施工,尽可能避免钻孔垮塌。
4.4、施工过程中,因溶洞原因造成人力、物力、财力损耗过大。也可考虑利用地质勘探钻孔注浆,回填。
5、控制钻孔偏斜的关键措施
灰岩岩面起伏较大,岩性坚硬,且软硬不均,岩石见溶沟,溶槽等溶蚀现象。岩芯破碎,多见半边状。也可能存在一半岩石或一半溶洞等竖井,甚至一个陡峻倾斜岩面,钻孔施工极易造成钻孔偏斜,卡钻,埋钻,掉钻等孔内事故。
(1)、接触灰岩层面时,采用小冲程冲击(冲程1-2m)并回填片石,钻进1米左右,观察钻孔是否倾斜,如有倾斜,应回填至原基岩面,冲击修整孔壁,直至钻孔垂直后再加大冲击冲程。
(2)、平缓倾斜岩层或软、硬不均岩层,采用抛填等硬度片石反复冲击纠偏。
(3)、陡峻的岩层或一边岩层、一边为溶洞充填物等特殊地层,施工无法纠正时,应判明岩层倾向、倾斜位置后,可采用XY-100型勘探钻机钻孔,采用微量炸药实行光面爆破。
(4)、光面爆破选用2#硝氨炸药,毫秒电雷管,采用4mm2电线引至孔口外50米,采用220V电压引爆。
(5)、钻机就位后,精心调平,确保施工中钻机不发生倾斜移位。
6、锺头的改进:选用五瓣梅花沖击锤头,钻头直径较设计孔径略小2-4cm。冲击锤头采用加焊导向块,形成外八形壁,倾角≤75°,以免卡锤。清孔、钢筋笼制安及灌注砼,钢丝绳和锤头采用“牛鼻子”连接法,增强锤头旋转摆动角度和灵活性。避免梅花孔。购买优质刃头和边刃,错位焊接,且焊接牢固。增强破碎岩石效率,减轻对钻头的磨损。钻头中部增设一条钢筋保护圈。
7、浇注砼(砼充充盈系数大,砼方量较难控制)注意:浇注砼应尽量避免高温作业浇注砼,控制在下午17:00时以后开始。选用商品砼和现场拌制相接合法。避免砼供应延误造成桩基损失。
8、结束语
本工程根据复杂地质条件的特征,科学、合理地进行冲击成孔法和护筒跟进法施工技术,及时发现问题解决问题,确保了桩基优质率,为今后在复杂岩溶地区进行深基础施工积累了的经验。
1、工程概况
姜家渡大桥位于江西修水县境内,属于江西省赣西北部,生态环境优越。大桥全长310m,桩基均设计为深基础钻孔灌注桩,桥台桩径Φ1.2m共16根,1#-9#墩桩径为Φ1.5共计27根,合计43根。桩长23-60米不等。水下砼C25方量约2350m3。河床约220米宽,中间有沙滩,高出水面0.6m,桩基大部分位于水中。桩基施工施工应筑岛围堰,搭建施工便桥,每一个墩施工作业面应高于常水位1.5m左右,施工平台不小于25m×25m。
2、工程地质条件
该桥位区出露地层为卵石层、粉砂、弱风化灰岩。灰岩、具有多溶洞、易漏水漏浆等特点,且石灰岩上部卵石层、粉砂层等厚度大,极不稳定,一旦溶洞漏浆,极易造成钻孔坍塌、掉钻、卡钻、埋钻事故。灰岩起伏较大,也易造成钻孔偏斜等质量事故。尤其是该桥桩基钻孔深,一旦钻孔瞬间漏水、漏浆、坍孔现象就会造成钻机倒塌,钻头埋没,甚至危及施工人员安全。桩基持入层为弱风化灰岩。该桥桩基桥台及桥墩桩基按嵌岩桩设计,嵌岩桩应确保嵌岩深度不小于2D,且桩底完整岩层厚度应大于5m。桥位区地下水、地表水丰富,且受大气降水季节补给,地下水、地表水均对砼无侵蚀。
3、施工工艺改进
由于该大桥处于灰岩地区,水文地质、工程地质条件复杂及水上作业等因素,溶洞和钻孔纠偏是大桥桩基施工的关键。冲击成孔法是灰岩地层成孔、成桩的首选施工工艺,根据本工程特点和类似工程项目的施工经验,该工程选择正循环冲击成孔法施工和钢护筒跟进法。
控制钻孔坍孔的关键措施:采用护筒跟进作业,双护筒埋设法:由于该大桥石灰岩上部卵石层、粉砂层该大桥桩基等厚度大,极不稳定,一旦溶洞漏浆,极易造成钻孔坍塌,钻机瞬间倒塌。
(1)、第一钢护筒埋没深度为2m,护筒子直径大于桩径500m,然后选用钻头大于桩径300mm钻孔,钻穿不稳定地层(孔深约12-15m),下埋第二套钢护筒,护筒目的隔离上部不稳定地层,防止钻孔坍塌。
(2)、护筒埋设
桩位确定后,利用十字交叉法,设立桩位中心的四个护桩,埋护筒时应控制其中心轴线与桩轴线偏差不大于20mm,同时护筒保持垂直。护筒直径大于桩径300mm,护筒周围用粘性土填实,目的是隔离地表冲洪积杂土,防止孔口漏水,抬高孔内静水压力,使孔壁稳定。目的二确保钻孔不偏位。
(3)、第二套护筒埋设是施工中的重要措施,也是确保施工安全,减少重复施工的关键。
4、严格控制泥浆浓度
4.1、当施工不稳定地层时,应不断加入粘性土,控制好泥浆浓度、稠度,使其比重保持在1.25以上,同时进行循环排渣,清除悬浮在循环液中的粉砂,确保终孔后清孔,浇注砼顺利。
4.2、储备足够黄土、片石、水泥和施工机械,当遇钻孔大漏水时,应立即补充钻孔循环液,及时回填黄土、片石、水泥。
4.3、当施工接近溶洞顶板时,施工人员务必小心施工,防止重锤空击,造成钻锤丢失埋没,并注意观察钻孔内循环液状况,如发现钻孔水位异常,可采用人工抛填,投入适量配制好的片石和粘土团,片石与粘团比重为1:1,片石直径20-30CM。循环液漏失严重,孔内水位迅速下降,应立即组织装载机、挖掘机配合,回填黄土、片石,水泥,静止24小时稳定后再施工,尽可能避免钻孔垮塌。
4.4、施工过程中,因溶洞原因造成人力、物力、财力损耗过大。也可考虑利用地质勘探钻孔注浆,回填。
5、控制钻孔偏斜的关键措施
灰岩岩面起伏较大,岩性坚硬,且软硬不均,岩石见溶沟,溶槽等溶蚀现象。岩芯破碎,多见半边状。也可能存在一半岩石或一半溶洞等竖井,甚至一个陡峻倾斜岩面,钻孔施工极易造成钻孔偏斜,卡钻,埋钻,掉钻等孔内事故。
(1)、接触灰岩层面时,采用小冲程冲击(冲程1-2m)并回填片石,钻进1米左右,观察钻孔是否倾斜,如有倾斜,应回填至原基岩面,冲击修整孔壁,直至钻孔垂直后再加大冲击冲程。
(2)、平缓倾斜岩层或软、硬不均岩层,采用抛填等硬度片石反复冲击纠偏。
(3)、陡峻的岩层或一边岩层、一边为溶洞充填物等特殊地层,施工无法纠正时,应判明岩层倾向、倾斜位置后,可采用XY-100型勘探钻机钻孔,采用微量炸药实行光面爆破。
(4)、光面爆破选用2#硝氨炸药,毫秒电雷管,采用4mm2电线引至孔口外50米,采用220V电压引爆。
(5)、钻机就位后,精心调平,确保施工中钻机不发生倾斜移位。
6、锺头的改进:选用五瓣梅花沖击锤头,钻头直径较设计孔径略小2-4cm。冲击锤头采用加焊导向块,形成外八形壁,倾角≤75°,以免卡锤。清孔、钢筋笼制安及灌注砼,钢丝绳和锤头采用“牛鼻子”连接法,增强锤头旋转摆动角度和灵活性。避免梅花孔。购买优质刃头和边刃,错位焊接,且焊接牢固。增强破碎岩石效率,减轻对钻头的磨损。钻头中部增设一条钢筋保护圈。
7、浇注砼(砼充充盈系数大,砼方量较难控制)注意:浇注砼应尽量避免高温作业浇注砼,控制在下午17:00时以后开始。选用商品砼和现场拌制相接合法。避免砼供应延误造成桩基损失。
8、结束语
本工程根据复杂地质条件的特征,科学、合理地进行冲击成孔法和护筒跟进法施工技术,及时发现问题解决问题,确保了桩基优质率,为今后在复杂岩溶地区进行深基础施工积累了的经验。