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摘 要:对于桥梁桩基施工过程中不同的地下岩性而言,施工方案和方法都是不一样的,即便是同种方案,应用在岩性不同的地区,产生的效益也会有很大区别。本文以江西省内的工程作为工程范例,对地质岩性与桥梁桩基施工的关系进行了探讨。
关键词:地质岩性; 桥梁桩基;施工方法;岩溶地貌
桥梁的桩基是桥梁的建筑施工的基础,只有稳固的桩基才能起到对桥身良好的承托作用,由于工程所在的地理位置不同,桩基施工中需要面对的土壤地质岩性也各式各样,针对不同地质岩性,选择不同的施工方法,是保证桩基施工过程顺利的关键。
一、桥梁施工中常见土壤地质岩性的分类
所谓地质岩性是指岩石的软硬程度及成因,是划分岩石等级的主要依据,对桥梁、隧道、公路等多种建筑设施的施工位置与施工方案的选择有着重要的影响。
公路与桥梁的施工过程中,典型的地貌类型主要有以下几种:
1.山地地貌
山地指的是海拔500米以上,坡度陡峭,地势起伏很大的地区,由于形成原因多样,土壤类型繁多,地质岩性复杂,所以施工的难度也各不相同,不过大部分施工过程都需要注意预防山体滑坡和泥石流对建筑物的侵袭。
2.岩溶地貌
岩溶地貌,又称喀斯特地貌,是石灰岩,大理岩,白云岩等可溶性岩石常年受到流水的侵蚀、溶蚀,并在重力的作用下发生崩落和塌陷,最终形成的具有多溶洞和地下河特点的地质现象,是典型石灰岩地貌之一,岩石硬度相对较小,但脆性较高。
岩溶地貌在我国分布广泛,主要集中于我国季风区南部,以贵州、云南、广西等省分布居多,由于其地势复杂多变,沟壑纵横,多溶洞,多天坑,因而形成了不少另人叹为观止的奇妙自然景观。但这种美丽对建筑施工项目却意味着各种困难,岩溶地貌往往溶洞分布密集,且种类多样,为施工过程增添了不少问题。
3.花岗岩地貌
花岗岩地貌指花岗岩体经过长年的风化作用形成的各类风化岩与残土组成地质类型的总称,岩石硬度较大。其中风化岩保持了岩石的性质,而残土因为经历了物理风化和化学风化的过程,已基本丧失原岩的性质。残土中常见风化球,风化球又称孤石,指的是花岗岩风化过后形成的球状残体。风化球的存在使土壤密度不均,给施工带来困难。在这种情况下,采用爆破技术可以取得一定的收效,而新型的高压旋喷技术为解决花岗岩地貌中风化球给的施工造成困难带来了新的选择。
二、以岩溶地貌为例,浅析桥梁桩基施工中的常用方法
在我国的桥梁建筑施工中,岩溶地貌地质结构复杂,地质岩性多变,是最具有代表性的复杂地形,下面本文便以岩溶地貌为例,对桥梁桩基的施工中常用到的施工方法进行简要的介绍。
1.灌浆法施工方法
灌浆法主要适用于溶洞内部被填充物填满的情况,但当溶洞内部空间较大,填充物深度不高过3m的时候,也可采用灌浆法对溶洞内填充物进行预处理,为钻孔施工打下基础。
由于大部分溶洞在地表以下较深的地带,不能采取常用的填充混凝土或者爆破等方法进行处理,而采用灌浆法则可以有效的防止后期施工时因底层填充物强度不够产生的各种问题,保障后期施工的顺利完成,是比较可取的方法。
灌浆的方法种类很多,因溶洞内部空间不规则,决定在处理过程中效果最好且较为经济的方法是静压化学灌浆法。静压化学灌浆法具有经济实用,浆材凝固速度快、可控性强、结石率高,材料流失率低等优点。可适用于各种类型的溶洞,成形效果良好,可以大大强化洞内填充物的强度,帮助后期施工获得良好效果。
2.套内护筒法施法
当溶洞内部空间无填充物,且溶洞的深度大于3m的,通常采用以内护筒穿过溶洞的套内护筒法作为施工方案。在根据溶洞实际状况确定了内护筒的尺寸之后,利用冲击钻对溶洞顶部进行冲孔,在接近溶洞顶部时,作业需要小心谨慎,保证孔壁平滑坚固,操作前需要保证卡扣和鋼丝绳的坚固程度。
在对内护筒进行沉放的过程中,需要保证孔洞内壁光滑,方向垂直,然后利用吊机将内护筒放置到孔底,一液压钻机作为辅助,令内护筒下沉至溶洞底部,最后,使用回填法或高压喷射灌浆法对内、外护筒的间隙及内护筒与溶洞底部的间隙进行填充与加固。
三、工程实例分析
江西省位于我国东南部,地质类型丰富,地质岩性根据地理位置的区别而各不相同,而江西又属于亚热带湿润气候,雨量繁多,河流纵横交错,在可溶性岩层帆布密集度地区很容易形成岩溶地貌,下面本文便以西溪中桥为例,详细的分析岩溶地貌下桥梁桩基施工中的要点。
位于梨温和广丰之间的西溪中桥最初设计为:桥的上部采用3—13m空心板梁桥。下部为双柱式钻孔灌注桩墩台,然而在施工初期,由于先期对当地地质的复杂性估计不足,出现了塌孔现象。再次进行地质勘探之后确定当地地下存在有较大的溶洞群,因而工程设计更改为2—20m米预应力空心板梁桥结合单排双柱式轻型墩台。
通过更近一步的工程地质勘探发现,当地层地质的主要特点是地层表层土质松散,中下层岩性较为坚硬,岩溶发育成熟,以溶洞、融孔、溶槽为主,且溶洞数量众多,分布较为集中,底部地层岩性已风化,施工面临着桩位溶洞密集的问题。
基于此种地质岩性条件,桩基施工选用了内护筒法进行施工。首先准备一定数量的钢制护筒,长度为6m,以保证钢护筒沉放过程的顺利进行,以及大量直径在10cm—20cm的狗头石以和数量充足的袋装粘土,材料准备完成之后,令装载机进入待命状态,同时准备好供水设备。
在钻孔作业将要达到溶洞顶板之前,准备好狗头石与粘土,以防止钻孔发生塌陷。一旦塌陷不幸发生,应立即用狗头石及粘土进行回填作业。待到钻孔距离溶洞顶板约1cm左右时,即刻降低钻机冲程,将其控制在1m—1.5m之内,以防止因钻机冲程设置过大而引起的卡钻现象。在钻机工作过程中,要密切注意孔洞的垂直状况,一旦发现垂绳偏离,应立即对钻机的方向进行纠正,保证孔洞的垂直度偏差不超过孔深的1%,以免影响后期钢护筒的沉放。
若遇到护壁的泥浆面高度发生下降的情况,应立即使用供水设备对其进行补水作业,并迅速提升钻头,防止孔洞发生塌陷将钻头掩埋。出于节省材料,降低工程造价的需要,此时应用粘土与狗头石按与溶洞体积1:1的比例对溶洞进行回填堵漏,若未能取得预期效果,则必须对钢护筒进行沉放作业,同时利用导正器对钢护筒的沉放进行修正,使其保持垂直的状态。等到泥浆面回归稳定,再继续对溶洞进行钻进。
工程结束后,经统计,西溪中桥172.207 米灌注桩成孔时仅消耗一节钢护筒,且由于预防措施积极,施工过程小心谨慎,埋钻和卡钻并没有实际发生,进一步节约了桩基的成本,在保障工程质量的同时,降低了工程的造价。
总结
在桥梁桩基施工过程中,会面对岩性不同的多种地质地层,但只要采取合适的应对方法,便能顺利的解决施工中遇到的问题,提高工程质量,降低工程造价,达到低投入高回报的效果。
关键词:地质岩性; 桥梁桩基;施工方法;岩溶地貌
桥梁的桩基是桥梁的建筑施工的基础,只有稳固的桩基才能起到对桥身良好的承托作用,由于工程所在的地理位置不同,桩基施工中需要面对的土壤地质岩性也各式各样,针对不同地质岩性,选择不同的施工方法,是保证桩基施工过程顺利的关键。
一、桥梁施工中常见土壤地质岩性的分类
所谓地质岩性是指岩石的软硬程度及成因,是划分岩石等级的主要依据,对桥梁、隧道、公路等多种建筑设施的施工位置与施工方案的选择有着重要的影响。
公路与桥梁的施工过程中,典型的地貌类型主要有以下几种:
1.山地地貌
山地指的是海拔500米以上,坡度陡峭,地势起伏很大的地区,由于形成原因多样,土壤类型繁多,地质岩性复杂,所以施工的难度也各不相同,不过大部分施工过程都需要注意预防山体滑坡和泥石流对建筑物的侵袭。
2.岩溶地貌
岩溶地貌,又称喀斯特地貌,是石灰岩,大理岩,白云岩等可溶性岩石常年受到流水的侵蚀、溶蚀,并在重力的作用下发生崩落和塌陷,最终形成的具有多溶洞和地下河特点的地质现象,是典型石灰岩地貌之一,岩石硬度相对较小,但脆性较高。
岩溶地貌在我国分布广泛,主要集中于我国季风区南部,以贵州、云南、广西等省分布居多,由于其地势复杂多变,沟壑纵横,多溶洞,多天坑,因而形成了不少另人叹为观止的奇妙自然景观。但这种美丽对建筑施工项目却意味着各种困难,岩溶地貌往往溶洞分布密集,且种类多样,为施工过程增添了不少问题。
3.花岗岩地貌
花岗岩地貌指花岗岩体经过长年的风化作用形成的各类风化岩与残土组成地质类型的总称,岩石硬度较大。其中风化岩保持了岩石的性质,而残土因为经历了物理风化和化学风化的过程,已基本丧失原岩的性质。残土中常见风化球,风化球又称孤石,指的是花岗岩风化过后形成的球状残体。风化球的存在使土壤密度不均,给施工带来困难。在这种情况下,采用爆破技术可以取得一定的收效,而新型的高压旋喷技术为解决花岗岩地貌中风化球给的施工造成困难带来了新的选择。
二、以岩溶地貌为例,浅析桥梁桩基施工中的常用方法
在我国的桥梁建筑施工中,岩溶地貌地质结构复杂,地质岩性多变,是最具有代表性的复杂地形,下面本文便以岩溶地貌为例,对桥梁桩基的施工中常用到的施工方法进行简要的介绍。
1.灌浆法施工方法
灌浆法主要适用于溶洞内部被填充物填满的情况,但当溶洞内部空间较大,填充物深度不高过3m的时候,也可采用灌浆法对溶洞内填充物进行预处理,为钻孔施工打下基础。
由于大部分溶洞在地表以下较深的地带,不能采取常用的填充混凝土或者爆破等方法进行处理,而采用灌浆法则可以有效的防止后期施工时因底层填充物强度不够产生的各种问题,保障后期施工的顺利完成,是比较可取的方法。
灌浆的方法种类很多,因溶洞内部空间不规则,决定在处理过程中效果最好且较为经济的方法是静压化学灌浆法。静压化学灌浆法具有经济实用,浆材凝固速度快、可控性强、结石率高,材料流失率低等优点。可适用于各种类型的溶洞,成形效果良好,可以大大强化洞内填充物的强度,帮助后期施工获得良好效果。
2.套内护筒法施法
当溶洞内部空间无填充物,且溶洞的深度大于3m的,通常采用以内护筒穿过溶洞的套内护筒法作为施工方案。在根据溶洞实际状况确定了内护筒的尺寸之后,利用冲击钻对溶洞顶部进行冲孔,在接近溶洞顶部时,作业需要小心谨慎,保证孔壁平滑坚固,操作前需要保证卡扣和鋼丝绳的坚固程度。
在对内护筒进行沉放的过程中,需要保证孔洞内壁光滑,方向垂直,然后利用吊机将内护筒放置到孔底,一液压钻机作为辅助,令内护筒下沉至溶洞底部,最后,使用回填法或高压喷射灌浆法对内、外护筒的间隙及内护筒与溶洞底部的间隙进行填充与加固。
三、工程实例分析
江西省位于我国东南部,地质类型丰富,地质岩性根据地理位置的区别而各不相同,而江西又属于亚热带湿润气候,雨量繁多,河流纵横交错,在可溶性岩层帆布密集度地区很容易形成岩溶地貌,下面本文便以西溪中桥为例,详细的分析岩溶地貌下桥梁桩基施工中的要点。
位于梨温和广丰之间的西溪中桥最初设计为:桥的上部采用3—13m空心板梁桥。下部为双柱式钻孔灌注桩墩台,然而在施工初期,由于先期对当地地质的复杂性估计不足,出现了塌孔现象。再次进行地质勘探之后确定当地地下存在有较大的溶洞群,因而工程设计更改为2—20m米预应力空心板梁桥结合单排双柱式轻型墩台。
通过更近一步的工程地质勘探发现,当地层地质的主要特点是地层表层土质松散,中下层岩性较为坚硬,岩溶发育成熟,以溶洞、融孔、溶槽为主,且溶洞数量众多,分布较为集中,底部地层岩性已风化,施工面临着桩位溶洞密集的问题。
基于此种地质岩性条件,桩基施工选用了内护筒法进行施工。首先准备一定数量的钢制护筒,长度为6m,以保证钢护筒沉放过程的顺利进行,以及大量直径在10cm—20cm的狗头石以和数量充足的袋装粘土,材料准备完成之后,令装载机进入待命状态,同时准备好供水设备。
在钻孔作业将要达到溶洞顶板之前,准备好狗头石与粘土,以防止钻孔发生塌陷。一旦塌陷不幸发生,应立即用狗头石及粘土进行回填作业。待到钻孔距离溶洞顶板约1cm左右时,即刻降低钻机冲程,将其控制在1m—1.5m之内,以防止因钻机冲程设置过大而引起的卡钻现象。在钻机工作过程中,要密切注意孔洞的垂直状况,一旦发现垂绳偏离,应立即对钻机的方向进行纠正,保证孔洞的垂直度偏差不超过孔深的1%,以免影响后期钢护筒的沉放。
若遇到护壁的泥浆面高度发生下降的情况,应立即使用供水设备对其进行补水作业,并迅速提升钻头,防止孔洞发生塌陷将钻头掩埋。出于节省材料,降低工程造价的需要,此时应用粘土与狗头石按与溶洞体积1:1的比例对溶洞进行回填堵漏,若未能取得预期效果,则必须对钢护筒进行沉放作业,同时利用导正器对钢护筒的沉放进行修正,使其保持垂直的状态。等到泥浆面回归稳定,再继续对溶洞进行钻进。
工程结束后,经统计,西溪中桥172.207 米灌注桩成孔时仅消耗一节钢护筒,且由于预防措施积极,施工过程小心谨慎,埋钻和卡钻并没有实际发生,进一步节约了桩基的成本,在保障工程质量的同时,降低了工程的造价。
总结
在桥梁桩基施工过程中,会面对岩性不同的多种地质地层,但只要采取合适的应对方法,便能顺利的解决施工中遇到的问题,提高工程质量,降低工程造价,达到低投入高回报的效果。