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        某巖溶工況下橋梁樁基礎工程施工的處理技術

        時間:2021-09-08作者:彭孝義
        本文導讀:這是一篇關于某巖溶工況下橋梁樁基礎工程施工的處理技術的文章,橋梁基礎是橋梁建筑重要的承力結構,起到承載橋梁自身重力荷載和通過橋梁的車流荷載的作用,并將橋梁與自身荷載傳遞給地基,因此,橋梁基礎工程質量之間關系到橋梁工程整體質量。

          摘    要: 巖溶地質環境下,橋梁樁基礎施工是橋梁工程建設施工的重難點。文章結合某巖溶不良地質條件下橋梁樁基礎工程施工實踐,分析了不同溶洞分布情況下的巖溶處理技術,探討了不同巖溶工況下拋填筑壁法和與鋼制護壁筒法的選擇原則和施工技術要點,可為后期同類工程施工提供技術指導。

          關鍵詞 :     中老;橋梁樁基;巖溶處理措施;

          橋梁基礎是橋梁建筑重要的承力結構,起到承載橋梁自身重力荷載和通過橋梁的車流荷載的作用,并將橋梁與自身荷載傳遞給地基,因此,橋梁基礎工程質量之間關系到橋梁工程整體質量。由于我國地域遼闊,地形、地貌和地質結構組成復雜,在我國南部和東南部等地,巖溶地貌分布廣泛,成為橋梁基礎工程施工的重難點;诖,為提高橋梁基礎建筑質量,改善橋梁基礎承載能力,本文對不同發育程度的巖溶地質處治技術展開研究,以期找出更具實踐性和針對性的巖溶地質處治措施,推動我國橋梁建造工藝提升。

          1、 工程概況

          某大型橋梁項目,全跨2761m,基礎采用柱形實體墩和鉆孔灌注樁,樁徑有1m和1.25m兩種,樁長在6m-47m之間。地質勘測報告顯示,施工場地為典型的巖溶地質,溶洞占比約為40%,其中全空洞占比約70%。

          2、 巖溶處理技術

          根據施工場地溶洞分布情況,結合施工場地工況和設備配置情況,初步選定了拋填筑壁法、繞避法等幾種溶洞治理方案,工藝方案描述如下。

          2.1、 工藝描述

          2.1.1、 拋填筑壁法:
         

        某巖溶工況下橋梁樁基礎工程施工的處理技術
         

          鉆孔施作過程中,在鉆至溶洞之前,采用沖鉆勻速鉆孔;鉆至溶洞時,立即停止鉆孔施工,向溶洞填充粘土片石,并及時沖孔施工,以幫助溶洞填充密實,反復交替填充沖孔施作,直至溶洞空隙全部填充密實,孔道內液面高度穩定;拋填筑壁法施工示意圖如圖1。

          圖1 拋填筑壁法處理示意圖
        圖1 拋填筑壁法處理示意圖

          2.1.2、 鋼制護壁筒處治法:

          鉆孔施作過程中,在鉆至溶洞之前,采用沖鉆勻速鉆孔;鉆至溶洞底部時,施作鋼制護壁筒并對其施加振動荷載,確保其沉至溶洞底,切斷洞內的滲水通道;工藝方案示意圖如圖2。

          圖2 鋼護筒跟進法處理示意圖
        圖2 鋼護筒跟進法處理示意圖

          2.2、 小型空洞、中型填充型溶洞處理

          2.2.1、 對中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞,若水流滲透動力較小,宜選擇黏土片石拋填法處治。

          2.2.2、 應結合施工現場溶洞規模,合理確定拋填處治循環次數,在保證作業溶洞填充密實性的基礎上,降低工藝方案施工成本。

          2.3 、較大型、成串珠狀、水聯通通道型溶洞處理

          對大中型溶洞,以及分布范圍廣泛且相互聯通的溶洞群,若單獨采用黏土片石填筑法處理,填充和沖孔施作易擾動溶洞洞壁,增加塌方風險,引發施工安全隱患;若單獨采用鋼制護壁筒處治法,則施工設備要求更高,增加施工成本,工藝方案經濟性較差,且護筒壁振動施工易造成洞壁開裂;結合以往工程實踐和所查文獻資料,擬定采用“拋填筑壁法+鋼制護壁筒”聯合處治方案。

          2.3.1、 拋填筑壁法特點。

          2.3.1.1黏土片石拋填處治法工藝簡單,工程經濟性較高,但施工連續性較差,處治效果不易把握,且易引發坍孔風險;為提高提升溶洞處治效果,增加作業溶洞填充密實性,應根據溶洞規模、現場工況等因素,合理增加填充沖孔施工次數;2.3.1.2因該工藝方案下,采用的粘土片石填料為硬塑性材料,流動滲透能力有限,及時經多次循環施工,也難以完全充實溶洞,易在作業溶洞上部留下通道;在后期灌注混凝土時,混凝土向通道填充,導致混凝土用量超量,同時造成填筑結構自重增加,示意圖如圖3。

          圖3 混凝土灌注超方示意圖
        圖3 混凝土灌注超方示意圖

          2.3.2 、鋼護筒跟進法特點。

          2.3.2.1本工程施工場地巖溶地質條件復雜,聯通溶洞分布廣泛,護壁筒下推施作過程中,鉆頭遇洞壁凸起塊石,易撞擊護筒,導致護筒彎折變形,影響成樁質量,降低灌注樁承載能力;2.3.2.2因聯通溶洞分布廣泛,且空洞溶洞占比較多,在施工荷載作用下,極易造成大范圍溶洞塌方,導致護壁筒屈曲破壞。

          2.3.3、 鋼護筒跟進和拋填結合法。

          根據本工程溶洞規模和分布特點,結合上述分析,本文提出采用“黏土片石拋填+鋼制護壁筒”聯合的處治方案,處治效果優良,經濟性良好,效率較高,技術要點如下:2.3.3.1施作鋼護筒前,先使用黏土片石法,循環拋填2-3次,減少塌方風險;2.3.3.2為減少護筒彎折風險,應提前采用鉆機沖擊巖體;2.3.3.3為提高聯通溶洞處治效果,可適當混填水泥,同步下沉鋼護筒,及時切斷滲水通道。

          2.4、 繞避法

          繞避法是目前最優的巖溶地質處治方法,其核心在于根據地質勘測報告,通過合理的施工規劃,繞過中大型溶洞,以及分布廣泛且聯通的溶洞群。本項目11#橋墩位置處,巖溶發育成熟,結合地質勘測報告,擬定原定的32m跨徑,增至48m,以跨過巖溶發育成熟區域。

          3 、施工原則及控制要點分析

          本文通過分析不同巖溶地質處治方法特點,明晰了不同溶洞大小、分布、聯通和填充工況下的巖溶地質處治方案選取原則,并概括了不同技術方案的施工技術要點。

          3.1 、巖溶處理措施選定原則

          選取原則見表1。

          表1 巖溶地質處治方案選取原則
        表1 巖溶地質處治方案選取原則

          3.2、 施工控制要點

          3.2.1、為保證孔壁周圍擠壓能力,避免鉆孔施作過程中,因鉆進范圍內堅硬巖體影響鉆進施作,造成“卡鉆”現象,鉆孔施作動能應控制在2.5t·m2-5.0t·m2左右。

          3.2.2、因巖溶地貌發育情況、地質條件、巖溶分布、容積等差異,為保證沖孔施作順利進行,避免坍孔、塌方等風險,應根據施工現場溶洞分布、地質條件等,合理制定鉆孔施工方案,嚴格控制鉆孔流程。

          3.2.3、加強施工場地地質勘測工作,全面、準確掌握施工場地溶洞大小、分布、聯通和洞內填充情況,并根據施工場地巖溶地貌地質勘察資料,合理編定施工方案。

          3.2.4、為避免坍孔、溶洞塌方等風險發生,鉆孔至溶洞頂板1m左右位置時,應合理調整沖孔參數,盡量采取高頻小沖程作業方式進行沖孔施作,緩慢勻速通過溶洞。

          3.2.5、為避免溶洞塌方風險,若內部無填充,必須立即注漿,維持水頭差;同時,應合理增加泥漿中的黏土比重,以合理增加其容重指標,使注漿稠度保持在25s-30s左右。

          3.2.6、施工現場應提前準備足夠的黏土片石,保證填筑施工的正常進行,通過高頻小沖程作業方式,反復沖擊,在洞壁周圍形成密實的泥漿護壁,達到封閉和阻塞通道的目的,同時顯著降低塌方發生風險。

          3.2.7、鉆頭提出后,應立即將黏土片石填料填入洞內,為保證填充密實性,填充面應稍高于溶洞頂面;待洞內水頭穩定,繼續進行沖孔施作,壓實填料。

          3.2.8、若采用黏土片石填料難以完全密封溶洞漏點,應加填適量水泥,提高填充封閉效果。

          4 、結論

          文章結合某橋梁工程樁基礎施工實踐,分析了不同巖溶地質條件下的溶洞治理方案,結論如下:(1)對中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞,宜選擇黏土片石拋填法處治;對大中型溶洞和分布范圍廣泛且相互聯通的溶洞群,宜采用“拋填筑壁法+鋼制護壁筒”聯合處治方案;(2)應根據施工現場溶洞大小、分布、聯通和填充情況,合理制定施工方案,避免造成坍孔、溶洞坍塌等風險;(3)工后檢測顯示,所有抽檢樁基礎質量優良,均達到了I類標準樁,完全滿足設計和規范要求,表明施工方案技術可行性良好。

          參考文獻

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