沖擊成孔穿越溶洞施工實(shí)例

聶永進(jìn)

摘 要：在彭水柑子林大橋沖孔樁橋梁樁基工程施工中，有較多的溶洞。施工中針對(duì)雜填土、松散土層、存在溶洞的地層，采取了一些措施，首先預(yù)注漿加固；其次確定鋼護(hù)筒參數(shù)，如：鋼護(hù)筒壁厚、鋼護(hù)筒直徑、鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度；最后進(jìn)行。沖擊成孔施工，確定鉆頭大小，從土層內(nèi)鉆進(jìn)，穿越基巖和溶洞。通過這種預(yù)注漿、全鋼護(hù)筒等方法處理后該工程的樁基施工取得了較好的效果，這一方法，可以在類似的工程中借鑒。

關(guān)鍵詞：成孔 穿越 溶洞

中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（a）-0054-02

彭水柑子林大橋所在地地質(zhì)構(gòu)造屬新華構(gòu)造體系，在彭水柑子林大橋沖孔樁穿越大型溶洞施工中，首先對(duì)溶洞注漿加固，對(duì)間距5 m以內(nèi)的群樁間隔施工。沖擊成孔時(shí)，全鋼護(hù)筒護(hù)壁，鋼護(hù)筒不撥出。

對(duì)于橋臺(tái)下的樁基，通過地質(zhì)鉆探探明溶洞的深度、平面位置[1-7]，然后對(duì)溶洞進(jìn)行預(yù)注漿加固。待注漿漿體強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后再開挖橋臺(tái)基坑，之后再用全鋼護(hù)筒護(hù)壁鉆孔。

1 預(yù)注漿加固

注漿管為φ50鋼管，管壁間隔20 cm鉆φ10 mm注漿孔，管前部做成尖頭。先安裝注漿管，注漿管插入填充物底部。然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度控制在滲透半徑允許范圍內(nèi)，注漿管不取出。

用注漿泵注漿，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。注漿速度為15～20 L/min，以使?jié){液滲透到填充物內(nèi)。

為防止?jié){液流失太遠(yuǎn)造成浪費(fèi)，采用間歇注漿方式，使得先注入漿液與沙子（或碎石）初步達(dá)到膠結(jié)后再注漿。循環(huán)注漿多次，直至注漿飽滿。注完一個(gè)孔后，繼續(xù)對(duì)其余孔進(jìn)行注漿，后注漿壓力調(diào)高到1.0～1.2 MPa，最后封孔。注漿在樁基范圍取芯檢驗(yàn)填充效果，待溶洞完全填充且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度20 MPa，再進(jìn)行樁基施工。

2 鋼護(hù)筒參數(shù)確定

采用全鋼護(hù)筒護(hù)壁，一面沖孔，一面接長(zhǎng)鋼護(hù)筒，及時(shí)將鋼護(hù)筒震動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)。

2.1 鋼護(hù)筒壁厚

孔深10 m以下時(shí)用δ=12 mm厚的鋼板，孔深10～30 m時(shí)采用δ=14 mm厚的鋼板，孔深30 m以上時(shí)采用δ=18 mm厚的鋼板[8]。

2.2 鋼護(hù)筒直徑

最內(nèi)層鋼護(hù)筒的內(nèi)徑比設(shè)計(jì)孔徑大200 mm，即1 700 mm[8]。（如圖1）

2.3 鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度

鋼護(hù)筒編號(hào)從最外層往內(nèi)依次編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)……n號(hào)。

L1=（H土+0.3+H嵌入）m （1）

式中：H土為表層土厚度；

H嵌入為護(hù)筒嵌入基巖深度，0.5 m。

如果表層土體厚度很大，跟進(jìn)的鋼護(hù)筒與孔壁的側(cè)摩阻力過大，用振動(dòng)錘等設(shè)備施加外力仍不能使鋼護(hù)筒下沉?xí)r，需在1號(hào)鋼護(hù)筒內(nèi)加一道1號(hào)鋼護(hù)筒，其外徑比1號(hào)鋼護(hù)筒內(nèi)徑小50 mm，1號(hào)鋼護(hù)筒代替1號(hào)鋼護(hù)筒下至基巖。

L2=（H溶1底+0.3+ H嵌入）m （2）

式中：H溶1底為地勘確定的第1層溶洞底至地表的高度。

Ln=（H底+0.3+ H嵌入）m （3）

式中：H底為地勘確定的最底層溶洞底至地表的高度。

3 沖擊成孔施工

3.1 鉆頭大小確定

通過試驗(yàn)，計(jì)算出在該工程土層中鉆孔的擴(kuò)孔系數(shù)為5%～6%。設(shè)計(jì)樁徑為150 cm，鋼護(hù)筒內(nèi)徑為170 cm，外徑為172.4 cm，則選用直徑為166 cm的鉆頭，沖擊鉆進(jìn)成孔孔徑為174～176 cm，略大于鋼護(hù)筒外徑，便于鋼護(hù)筒下沉。

3.2 在土層內(nèi)鉆進(jìn)

在表層約3 m深度內(nèi)，由于擴(kuò)孔效果和鋼護(hù)筒與樁孔側(cè)壁的粘結(jié)力、摩擦力小，在鋼護(hù)筒自重作用下，鋼護(hù)筒會(huì)自行緩慢下沉。再往下鉆進(jìn)，由于鋼護(hù)筒與樁孔側(cè)壁的粘結(jié)力、摩擦力變大，等于或大于鋼護(hù)筒自重后，需在護(hù)筒頂用沖擊錘或雙夾具振動(dòng)錘施加外力，使鋼護(hù)筒下沉。

在表層3 m深度內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，必須小沖程鉆進(jìn)，控制鉆進(jìn)速度，避免錘頭沖（碰）擊鋼護(hù)筒，導(dǎo)致鋼護(hù)筒變形、偏位、傾斜。

鋼護(hù)筒接長(zhǎng)時(shí)要使上下節(jié)護(hù)筒順直不彎折，經(jīng)常檢查監(jiān)測(cè)鋼護(hù)筒的平面位置和豎直度，確保鋼護(hù)筒的平面位置和垂直度符合規(guī)范要求。

當(dāng)1號(hào)鋼護(hù)筒與樁孔側(cè)壁的粘結(jié)力、摩擦力過大，護(hù)筒無法下沉?xí)r，則需在1號(hào)鋼護(hù)筒內(nèi)加一道1號(hào)鋼護(hù)筒，其外徑比1號(hào)鋼護(hù)筒內(nèi)徑小50 mm，1號(hào)鋼護(hù)筒代替1號(hào)鋼護(hù)筒，沖孔至第1層石灰?guī)r。

3.3 穿越基巖和溶洞

在不平整的巖面上鉆進(jìn)，易偏孔、卡鉆。故先在鋼護(hù)筒底澆筑約1 m厚的摻早強(qiáng)劑的C30混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再用小沖程，慢慢鉆進(jìn)直到鉆頭完全進(jìn)入基巖后，方可加大沖程鉆進(jìn)。

通過第1層灰?guī)r后，安裝2號(hào)鋼護(hù)筒，成孔至第2層灰?guī)r。

通過第2層灰?guī)r后，安裝3號(hào)鋼護(hù)筒，繼續(xù)成孔，直至設(shè)計(jì)深度。

4 結(jié)語

通過在該工程中的實(shí)踐，針對(duì)雜填土、松散土層、存在溶洞的地層，采取了預(yù)注漿、全鋼護(hù)筒等方法處理，該工程的樁基施工取得了較好效果，這一方法，可以在類似的工程中借鑒。鉆孔過程中，根據(jù)鋼護(hù)筒不能下沉發(fā)生的次數(shù)，確定是否采用二、三層護(hù)筒。未發(fā)生鋼護(hù)筒不能下沉的情況時(shí)，則只需使用一層鋼護(hù)筒。

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