复杂岩溶地区超长深桩成孔技术研究_secret

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1、复杂岩溶地区超长深桩成孔技术研究1前言1.1概述新建xx铁路客运专线xx标共有桥梁11座，其中4座桥梁桥址位于岩溶发育区，在桩基础施工时遇到溶洞，易发生坍孔、卡钻、泥浆流失等情况，造成成孔困难，水下砼灌注过程中，也可能发生砼流失问题，造成成桩困难，如何确保成桩质量是本课题研究的重点。1.2地质特征我标段施工的五一水库特大桥、老屋杨特大桥是位于溶洞发育区最具有代表性的桥梁，这两座桥梁处于岩溶发育区域，岩溶可见率达75%以上，溶洞范围广、深度发育不一，普通深度为1～8m，最深溶洞达70余米，基岩面相差悬殊，溶洞或为空溶洞，或为充填溶洞，填充物多为流塑状黏土;部分溶

2、洞地下水流发育。大部分桩基为糖葫芦串式溶洞，部分桩基处于半岩溶半填充物状态，有的桩基岩层斜面较大且有探头石。溶洞发育具有不规则无规律特性，即使有钻探资料的，也不能完全确定钻探资料与实际地质状况相符。2施工中常见问题2.1成孔过程中的常见问题岩溶地区的孔桩均采用冲击钻冲击成孔。其成孔原理与其它地质条件的钻孔桩是一致的。但由于岩溶地区的特殊性，成孔过程要困难的多，成孔过程中遇到的问题也特别多。主要体现在以下几方面：漏浆塌孔：当钻进过程击穿溶洞顶板时，孔内泥浆突然下沉流失，这样孔外压力大于孔内压力，造成孔壁坍塌。也可能造成临近地面塌陷，危及施工安全。孔内失水是溶洞区

3、孔桩施工的最常见的问题，在我们已施工的溶洞区桩基中均不同程度的发生过这类情况。偏孔：由于溶洞发育的无规则性，溶洞顶板或穿过溶洞后的底板岩面常为倾斜的，或在溶洞中有岩石探入，造成一空一实、一软一硬，常发生偏孔现象。处理偏孔的过程一般需较长时间，严重影响施工的总体进度。-8-缩径：常见于充填性溶洞，当溶洞内充填物为软-流塑状粘土时，容易发生缩孔现象。3施工技术措施针对岩溶发育区孔桩施工中常见的诸多问题，我们主要采取了钻孔前的预处理、延伸护筒、护筒跟进二次成孔工艺、回填等技术措施。3.1钻孔顺序按先长桩后短桩、先低位桥墩上的孔桩后高位上的孔桩，先周边后中间的孔桩，有

4、利于后续孔桩的施工。一个墩，长桩先施工，对截断溶洞通道有利，利于后面短桩的施工，一座桥，由于水流总是由高向低，先施工低位孔桩，可部分截断溶洞通道，利于高位桥墩的施工。我们所有桥梁孔桩的施工均是遵从这一原则。3.2施工前的预处理3.2.1岩溶注浆桥梁孔桩岩溶注浆的目的主要是充填空溶洞,利于顺利成孔，是岩溶区孔桩施工的重要预处理措施。1.注浆条件并不是所有的溶洞都需要注浆，根据溶洞发育情况选定注浆范围。溶洞极为发育，且向四周延伸的，如不采用注浆预处理，成孔十分困难，且超灌混凝土方量较大。独立小溶洞，不是很发育，贯通的可能性不大，一般考虑回填处理。2.注浆施工（1）

5、注浆孔的布设注浆孔根据设计地质剖面图一般布置在钻孔桩桩侧四周一定范围内，对设计地质资料显示的孔钻全部穿过溶洞的，布置四个注浆孔，即孔桩周边四个眼对称布置，对钻探资料显示的部分溶洞深入孔桩内的，根据周边孔桩地质资料，判断溶洞发育方向，在溶洞发育侧加密钻孔。（2）确定注浆控制标准孔桩溶洞注浆为充填性注浆，一般将注浆压力控制在0.3Mpa以内。为控制注浆范围，对有地下流水、溶洞串通、溶洞规模大的采用双液注浆工艺，以确保注浆效果与控制注浆范围。-8-（3）钻孔采用φ100地质钻孔，根据设计地质资料确定钻孔深度，设计资料显示的为单层溶洞的，钻穿溶洞顶板即可，为多层溶洞的

6、需钻穿底层溶洞顶板。根据注浆钻孔所揭示的地质情况再次确认注浆方案。（4）注浆注浆管路系统的试运转：用1.5～2倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；使设备进行试运转，试运转时间为20min。注浆顺序：有地下流水的先注双液浆，然后根据溶洞大小采取以下顺序施工。大溶洞：溶洞内灌注中粗砂→插入注浆管→注浆。一般溶洞：直接注浆。孔桩岩溶注浆要采用多次间隙注浆，压力不能过大，以免对环境造成污染。采取注浆预处理，可部分降低孔内泥浆流失的风险。采取以章水河桥为列，大部分单桩成孔时间在10

7、天左右。应根据岩溶发育程度及溶洞填充物情况选择护筒跟进、粘土加片石冲击、预注浆液等工程措施，以便顺利成桩。3.2.2岩溶注浆处理溶洞的效果评价岩溶注浆处理溶洞对防止钻孔过程中孔内失水造成的的塌孔具有较好的效果，与护筒跟进工艺配合使用，大大缩短了施工周期，如五一水库特大桥部分孔桩的成孔时间在4-14天左右。但对大的串通性溶洞，注浆范围、注浆量很难有效控制，超出量较大。部分溶洞注浆处理效果也难以达到预期，如五一水库特大桥106＃墩，岩溶与河流串通，尽管采取了注浆、延伸护筒、回填等处理措施，但漏浆、塌孔情况仍未解决，4台钻机，平均一周不能成孔一根。二是成桩扩孔系数虽

8、有降低但与其它地质条件相比依然较大。三