钻孔桩穿越煤炭采空区施工技术研究.pdf

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1、交通建设1村目表癌2013年4月【文章编号】1673—0038{2012)01l-0254—观钻孔桩穿越煤炭采空区施工技术研究曹正杰(中铁十七局集团第四工程有限公司重庆401121)摘要：通过工程实例，介绍采取冲填决碎石、水泥、粘土、钢护筒等措施，解决在煤炭采空区施作钻孔桩的困难。关键词：桥梁施工；采空区；桩基础；钻孔灌注桩1工程概况新建临汾～吉县高速公路东团大桥在乡宁县东团村南lOOm，中心里程桩号为I(220+690，孔跨为左幅7～20m，右幅8～20m，桥长左幅146m，右幅166m。上部为装配式

2、预应力混凝土先简支后桥面连续箱梁，下部结构桥墩采用柱式墩，桥台采用肋板台，柱式台，墩台采用桩基础。桥址地层以中密粉土、稍密～中密碎石及强～中风化(砂质)泥岩、泥岩为主，容许承载力多介于200-15脚a之间，强度较高。但大桥在K220+610～K220+700通过东团煤矿，为煤矿采空区及采空区冒落带，采空区埋深在42．0。45．Om，平均采空厚度在2．0m，顶板未塌落一局部塌落，采空区冒落带厚度不等，最大可达5．5m，以煤层顶板坍塌物充填，结构松散，对桥梁地基的稳定性有严重影响，在重荷载作用下，导致地基变

3、形、沉陷。墩台以桩基的方式穿越煤炭采空区。地下水位一般在地表以下8-10m。桥梁桩基基底深入采空区底板新鲜岩面下2m。2方案的确定东团大桥桥址采空区在开工前已经采用灌注水泥砂浆的方案进行了采空区处置。据现场条件、工程地质、煤炭采空区的特点桩基采用冲击钻机成孔，通过采空区时，降低冲击高度，减少对回填物的扰动。但在采空区范围内多个桩基钻孔过程中钻至采空区顶板时仍然发生迅速漏浆，无法成孔。而且在多次按比例回填片碎石、粘土后重新冲孔，到原来漏浆部位依然漏浆。后来经过多桩试验，制定了采用回填片碎石、粘土，同时抛填

4、整袋水泥和麻袋，利用冲孔钻头将抛填物向采空区巷道四周挤压，并加设钢护筒措施，解决了桩基钻孔和灌注水下混凝土的技术难题。根据施工方案要求，选用冲击钻和冲抓钻。3方案的实施3．1准备工作及场地处理施工前作好三通一平。根据现场条件、工程地质、水文、机械设备的配置情况画出施工工艺流程图；按设计图纸精确测定桩孔位置并设护桩加以保护；对施工人员进行详细的技术交底，编制作业指导书；备足片石、碎石和粘土块，袋装水泥及麻袋。加工制作钢护筒，试配泥浆，对各种机械设备维修保养，使之处于良好的工作状态。由于桥墩台大部分位于较平

5、坦的河床内，一部分位于陡坡地段，为便于施工，对施工场地进行以下处理：(1)若桩基位于较平坦的河床时，在平整场地、清除杂物、换去软土后，对场地进行夯实。(2)若桩基位于陡坡地段时，则需人工平整出便于安装钻机和灌注混凝土的施工平台。(3)作好地表的排水设施和排污设施。·254·3．2孔口钢护筒的埋设钢护筒采用5mm厚的钢板卷制并焊接成圆形，其直径较桩径1．5m大50mm，即为1．55m，高度为2．0m。在护筒上端、下端和中部三处各焊一道22mm钢筋作为加劲肋。埋设钢护筒，使筒顶高出地面200～300舢。护筒

6、埋设后的顶面位置偏差不大于5em，倾斜度控制在1％范围内。3．3钻机定位安装钻机时，首先采用枕木、方木将底架垫平，开钻前将钻头对准桩孔中心，钻机桅杆顶应对准钻头轴线，用缆风绳对称拴牢拉紧。3．4钻孔合理选择钻进参数，先小量松绳，小冲程开孔。在护筒内投入粘土块和块径小于15cm的片石并注水，用钻头将粘土冲击成膏状。开孔时必须打得准、打得稳、间断冲击、少抽渣，使钻头反复冲击，将钻孔中的地层或投入的片石劈裂、破碎并挤入钻孔壁中，经反复冲击2~4次，挤密护筒底部周围土层，使开孔圆顺，起很好的导向作用，防止孔位偏

7、斜。当钴至护筒底以下2。3m后适当加大冲程，主绳的放长量为3—5cm。在钻孔过程中，密切观察钻机的工作状态和桩孔内水位的变化，防止不正常情况发生。3．5抽渣根据施工设计图的地质柱状图和钻孔深度推算，在接近煤炭采空区顶板时勤观察、勤检查，根据钻头冲击岩层的响声和泥浆是否突然下降来判断是否接近采空区。接近采空区顶板时，钻机主绳松绳量控制在1～2era，防止突然击穿顶板导致发生卡钻或掉钻的情况。煤炭采空区项板一旦被击穿，泥浆会迅速下漏达到地下水位标高并趋稳定。此时迅即向桩孔内投入片石、碎石、粘土块，同时加放整

8、袋水泥和麻袋，以增加块碎石的粘结。用钻机冲头继续冲击，将片石破碎，压入采空区巷道内。经反复的冲、填，碎石在冲击过程中被挤入片石缝隙内，与较稠的水泥、泥浆混合，隔离了采空区巷道内的积水与桩孔内的泥浆或水的对流，直至孔内水位上升。静止48h后，改用冲抓钻机在此基础上继续向下冲孔、提渣，直至钻到新鲜岩层并达到设计要求为止。同时增加以下两项措施以减少围岩扰动：①相邻桩位及孔位桩机停止施工；②降低冲击高度。采用这种方法，若遇到一个墩基的四个桩，第一根