赖美煜
(抚州市公路局广昌分局 344900)
我国的西南部地区,具有大量的岩溶地区。岩溶地区的地形地貌复杂,生态环境脆弱,在进行桥梁工程建设时,施工困难。尤其是岩溶发育的地区,溶洞密布,在进行桥梁钻孔桩施工过程中,极易发生坍孔、卡钻甚至埋钻的现象,不仅影响施工的质量和进度,而且严重威胁着相关人员的安全。因此,研究提升岩溶发育地区桥梁钻孔桩施工技术具有重要的现实意义。
一般在对不同类型的溶洞进行施工时,一般原则如表1所示。
表1 不同类型溶洞的施工处理措施
2.2.1 加固的原理
注双液浆法对溶洞处理的特点是:相关的注浆材料凝固时间短,一般在十几秒到几十秒之间。由于这种方法的材料利用率较高,成本较低,所以常应用于10m以下的半填充或全填充溶洞。浆液对溶洞的加固作用主要分为以下几个方面:
(1)溶洞内的砂、砾等土体:利用浆液的渗透作用,形成板结达到加固的目的;
(2)溶洞中的稀土、亚粘土等土体:利用浆液的劈裂、挤密作用达到加固的目的;
(3)无填充物和半填充溶洞的空间:利用浆液充满溶洞达到加固的目的。
2.2.2 施工技术
(1)材料选择:一般选择普硅水泥和水玻璃作为压浆材料。在进行双液浆配制过程中,要注意控制浆液的凝固时间。
(2)布孔施工:首先根据桥墩台桩基布置和溶洞分布,针对每个墩台,设置6~8个压浆孔。为了提升施工效率和降低施工成本,可以借助桩基地质勘探孔作为压浆孔。
(3)钻孔施工:在进行钻孔施工时,要求必须到达最深溶洞的底部,为了达到最好的固定效果,注浆管要插入到溶洞的中下部位置。
(4)压浆施工:压浆施工时,采用双液压压浆系统进行施工,执行“少量多次”的原则,对注浆孔尽心反复压浆施工。
这种方法常应用于高度为6m以下的溶洞,优点是在进行施工过程中操作简单,施工速度款,而且成本较低。相关施工要点如下:
(1)当在岩溶发育地区,进行桥梁钻孔桩施工时,如果钻孔达到溶洞区域时,由于泥浆的流失,造成出现塌孔的问题时,此时可以将片石和粘土对塌孔区域进行回填。如果溶洞的面积较大,也可以加入适量的水泥。为了保障片石和粘土之间牢固稳定,每回填一层,应使用钻头进行一次冲击。当回填的高度距离溶洞顶部1~2m时,回填终止。
(2)回填完成之后,首先将稠度较大的泥浆注入到钻孔当中,利用泥浆的渗透作用,逐渐填满片石质检的缝隙。其次再次使用钻头进行冲击回填区域,确保片石和粘土形成牢固的泥石护壁。
(3)如果在上述的操作过程中,泥石护壁出现漏浆的问题,应反复回填、冲击施工,直到不出现漏浆的问题。
(4)在对于10m以上的溶洞采取此方法施工时,尤其是多层溶洞结构,为了避免因溶洞漏水或者钻孔内的水头继续下降,产生坍孔的严重安全和质量问题,要特别注意钢护筒的位置,应当穿过砂砾及卵石,位于不透水层上。
对于一些半填充或无填充的大溶洞,采用填粘土和片石的溶洞处理方法,较难完成桥梁钻孔桩施工,或者在钻孔成功后,进行水下混凝土灌注施工时,孔壁承受不了巨大的压力,导致垮塌。为了避免这种问题影响整体的施工进度和安全质量,可以采用灌低标号混凝土的方法对溶洞进行处理。
(1)此方法的前期施工准备和开孔方法,基本和填粘土块和片石方法一致;
(2)为了节约混凝土的灌注量,在进行施工过程中,可以先采用填粘土块和片石方法进行溶洞处理,待溶洞达到一定的饱和程度后,在进行低标号混凝土灌入工作,直至距离溶洞顶1m的时候停止注入混凝土。当混凝土的强度符合钻孔时候时,再进行钻孔施工。
有些岩溶发育地区,因为溶洞的面积较大,洞内没有填充物或者漏水比较严重,采用上述方法都无法达到加固溶洞的目的。这个时候可以采用钢护筒跟进法。
钢护筒跟进法的原理时,通过一面钻孔,一面接高护筒的方式,将高护筒下沉到已钻成的孔内或者溶洞内,将溶洞内的水或者流塑充填物的流动阻断,从而确保钻孔施工的顺利进行。其施工要点如下:
(1)在进行钻孔施工前,应检查钻头和钢护筒的直径,确保钻头的直径大于钻孔桩的直径,钢护筒的直径大于钻头直径(至少40cm)。
(2)如果出现钢护筒无法继续下沉的情况,应首先检查钻头是否存在磨损,导致钢护筒无法下沉。
(3)为了避免钢护筒在受到外力的作用下,产生变形影响施工效果,应确保钢护筒壁厚大于8mm。同时,为了避免在施工过程中,钢护筒出现掉落的问题,应确保连接牢固。
(4)遇到溶洞较多时,应当先钻大孔,下沉大护筒,再钻小孔、下沉小护筒,分次钻孔,分级跟进。杜绝出现一层跟进到底的情况。
(1)应根据相关地质勘察结果,制定相对应的钻孔方案,并对相关的施工人员进行技术交底。
(2)相关材料准备充足,例如粘土块、片石和水泥。
(3)为了确保钻孔的准确性,应正确的确定桩孔中心线,并设置护桩。
(1)在钢护筒的选择方面,应根据施工的现场情况进行对应的选择,一般厚度为6~10mm左右,直径大于钻头直径的40cm,长度一般为1.5~2.5m。
(2)如果是单节钢护筒,埋设时,可以采用人工挖空。施工过程中应确保护筒的地面高度为50cm,护筒的中心与设计中心之间的误差低于cm。同时,为了预防出现漏浆的问题,应采用粘土对护筒底部进行加固。
(3)如果时多节钢护筒,除第一段采用人工敷设外,其余钢护筒的埋设方式为:先进行钻孔操作,然后将护筒进行焊接连接,利用钻头的冲击作用,将护筒送入到指定位置。
(1)开始进行钻孔施工时,为了确保开孔顺利,避免出现坍孔的问题,可以采用小冲程进行钻孔作业。
(2)在进行钻孔过程中,应注意观察钻孔情况,通过声音以及岩石取样,判断是否接近溶洞。若靠近溶洞区域,为了避免能出现卡钻的问题出现,应将主绳的放长量控制在1~2cm。
(3)如果出现漏浆的情况,应及时使用粘土块、片石进行回填,同时进行补水操作,确保孔内的水位符合施工要求。
当钻孔到达一定阶段后,随着钻渣的增多,会导致钻孔的速度收到严重影响,此时应进行换浆、清碴操作。一般情况下,每钻进0.6~0.8m,要进行一次换浆、清碴工作。
当钻进到标高位置时,经检测符合设计要求后,要进行第一次清孔作业。一般采用吸泥机对孔内进行清洁。为了避免出现塌孔的问题,在进行清孔作业时,应注入清水确保孔内水位符合施工要求。
在进行完钢筋笼吊放和导管安装施工完毕后,要进行第二次清孔作业。确保清空合格后,才能进行浇筑水下混凝土施工。
(1)混凝土施工采用导管法灌注,为了防止出现导管勾挂钢筋笼的问题,钢管的内壁要光滑且接头牢固。
(2)进行混凝土浇筑时,要连续施工,施工过程中,应确保导管的深度在1~3m的范围以内。
综上所述,随着岩溶发育地区桥梁工程的不断增多,如何对溶洞进行合理的处理,成为桥梁钻孔桩施工的关键点。相关施工人员应充分对现场进行地质勘察,制定科学合理的施工方案,结合溶洞处理措施,确保桥梁钻孔桩施工的顺利进行。
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