岩溶地区钻孔灌注桩施工方法

岩溶地区钻孔灌注桩

施工方法

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编制时间：二〇一〇年十一月

岩溶地区钻孔灌注桩施工方法

摘要：京福铁路客专闽赣Ⅱ标石峡岭特大桥桩基础采用回填片石、粘土法处理溶洞，与钢护筒跟进法相比节省了钢护筒，节约了成本，且处理效果较好。文章阐述了该项工艺的技术要点及工程实施情况。

关键词：溶洞处理；钻孔桩施工工艺

一、工程概况

石峡岭特大桥起讫桩号为DK442＋458.13～DK443+090.59，全长632.46米。桥跨布置为19-32m。桥墩采用圆端型实体墩，合肥桥台、福州桥台采用矩形挖方台。该桥18#、福州台桥墩基础采用扩大基础，其余墩台基础采用钻孔灌注桩基础，共176根。

二、控制工程和重难点工程

本桥控制工程主要为岩溶地区的钻孔灌注桩施工。

三、施工准备

在施工过程中，若钻孔灌注桩钻进时遇到溶洞、裂隙地带，就会出现孔内泥浆急剧下降，如不及时补充水头和抛填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙带的漏浆空洞，抬高水头以增加孔壁侧压力，孔壁土层就不能承受地下水和周围土层的侧压力，就会造成护简底部地层坍塌和埋钻的现象，护简周围地面大面积整体下陷，地面也可能出现裂缝。一旦出现这种异常情况，若处理不及时或处理不当将会影响到工程质量和人员、设备的安全，造成经济上的重大损失，施工周期也将延长。

3.1场地准备

施工前先对桩位处的场地进行平整：一般地段桩位处的场地，清除地面的杂草、树根等然后进行压实；软基地段的桩位则需清淤后再用碎石土回填推平压实。就近选择一块空地，储备足够的片石、碎石、粉煤灰和水泥等必备材料。

3.2测量放样

测量人员负责根据设计图纸桩位坐标放样，以确定桩位，精确测量桩中心，

误差不超过±1cm。架子队测量员必须对所放桩位换手复测、复算，两次测量检查无误后，由现场技术员负责报送有关检查资料至监理工程师处审核。另在桩位的纵横中心线上埋设护桩，护桩距桩中心2米。护桩采用带有十字凹槽的螺栓或在钢筋棍上刻划十字丝，要保证护桩位置的精确，以便在施工中随时校验孔位，对于护桩要严加保护，不得随意破坏。护筒安放好后将桩位标记反到护筒上，用红油做好标记。

3.3护筒埋设

钻孔前，先埋置导向护筒。护筒采用8mm钢板卷制，长度一般2.0m 一节，护筒内径大于钻头直径（旋转钻机比钻头大约20㎝，冲击钻机比钻头大约40cm）。护筒平面位置偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。钢护筒连接时两端打磨成45度坡口焊接连接，焊缝质量符合焊接规范要求以保证不漏浆，护筒顶端预留200×200mm的出浆口。为防止钢护筒在钻进成孔过程中水头突然下降、地层扰动后液化发生坍塌倾斜等事故，在埋置护筒时，将护筒一定周围内的砂性土挖除，回填粘性土至护筒底以下0.5m处并夯实，然后通过定位的控制桩放样，把钻孔中心位置标于孔底，再把护筒放进坑内，然后移动护简、使护筒中心与钻孔中心位置重合。在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实、达到最佳密实度，同时也选用刚度好、接头严密、不漏水、抗挤压的钢护简。

3.4泥浆制作及泥浆池布置

设置容量不小于2倍单孔容量的泥浆池和沉淀池，泥浆采用优质粘土造浆，泥浆比重应大于1．4。在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及灌注混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，防止泥浆溢流，并用砼灌车运弃至指定地点，禁止就地弃渣，污染周围环境，泥浆池布设见图3.1。

图3-4 泥浆池布置图

泥浆池布设及尺寸

四、溶洞处理

岩溶地区钻孔灌注桩施工必须按照图纸要求，要先施工长桩，再施工短桩，同时尽量安排两相邻桩跳开施工，确实无法错开时，则要等到相邻钻孔桩混凝土强度达到2.5Mpa后方可施钻，避免影响相邻已施工好的钻孔桩质量，施工工艺流程见图4.1。

图4.1 溶洞地区钻孔桩施工工艺流程

根据溶洞的高度、洞内填充物的情况，对溶洞采取不同的处理方法。主要有：抛填、注浆固结、钢护筒跟进等。本桥钻孔灌注桩采用回填片石、黏土法处理溶洞。

1.提前注浆处理

一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。目的：溶洞内注浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度，防止钻孔

桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。

（1）注浆加固方法

超前钻孔过程中，每遇到漏浆溶洞或裂隙，立即进行注浆处理。并用纯水泥浆封堵，利用浆液的流动性，在压力作用下，充满空洞及裂隙。开启注浆泵进行注浆，控制注浆量；当注浆量达到设计量或顶部返浆后，上拔注浆钻杆，直至结束；注浆结束后，清洗注浆设备，防止残留浆液凝固，堵塞钻杆。

（2）注浆主要技术参数

注浆压力：0.1～0.2MPa

注浆流量：8～10L/min

浆液配比（重量比）：水泥∶水=0.8（0.6）∶1

高压注浆示意图见图4.2。

图4.2 高压注浆示意图

2.填充粘土和片石处理

粘土和片石填充适用于高度10m以下无填充及20m一下全填充、半填充的溶洞处理，此法方便、快捷，节省费用。

当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，

这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m.溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。

采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。

图4.3 穿越溶洞时发生漏浆随后出现部分护壁垮塌

图4.4 漏浆后回填黏土图4.5 漏浆后回填片石