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山东茂隆新材料 2020-11-16 2303
1工程概况
此特大桥位于南方某镇全长5321.3m,设有164个墩(台),1334根桩,根据设计地质钻探资料显示,溶洞桩有507根,均为柱桩,嵌入弱风化灰岩。桥址所处地质岩溶极为发育,地质情况复杂,溶洞大概可分为一般溶洞,葫芦串型溶洞,特大型溶洞。以充填溶洞为主。本桥环境水具有中等侵蚀性,环境土具有弱酸性腐蚀。
2施工方案
由于桥址所处地质岩溶发育,各工点情况不尽相同,溶洞充填物一般为软塑状或松散等物,所以钻孔施工过程中容易出现漏浆、塌孔、卡钻等事故,造成施工困难,所以在施工中必须熟悉各工点的具体情况,选择合适的施工方法,以保证施工质量、安全和顺利进行。
2.1施工准备
根据现场实际情况平整场地,做好钻孔施工平台。墩位溶洞较复杂的,泥浆池尽可能大些,尽量能满足储备单根桩的泥浆量。结合现场地形状况,铺设给水管道,鉴于墩位溶洞复杂情况,在附近备好漏浆回填所需的黏土、片石(长边15cm左右)、水泥,以便漏浆时能迅速补给避免孔内发生大面积坍塌。研究墩位地质情况,决定开孔顺序,做好技术交底,提出保证工程质量和施工技术安全的技术措施。根据地质岩溶节理裂隙走向,溶洞的大小、多少、岩面的高低等条件进行,一般由深到浅、由多到少、由大到小的原则确定,有利于及时封闭溶洞,隔断通道。对特大型溶洞或者地质较复杂溶洞,制定好具体的处理措施,备足材料,经过研究,采用高压注浆方法加固,注浆时选择外围侧桩。对溶洞形状较复杂和多层溶洞,要提出地质钻孔资料,做好确保施工质量和安全的技术措施,在开工前向工班做好技术交底。
2.2施工工艺
2.2.1钻机选择
(1)回旋钻机。优点:成孔速度快、清孔快,护壁效果好。缺点:钻头提起慢漏浆后容易埋钻,穿过溶洞时容易偏孔。
(2)冲击钻机。优点:钻头提起快,纠偏孔容易,适合于所有岩层。缺点:穿过溶洞时容易卡钻,过黏土层容易糊钻。经比选,采用冲击钻机成孔,对溶洞的处理也较方便。
2.2.2护筒埋设
一般桩位,护筒长度达到2.0m即可,河沟边护筒须穿过河沟床。对塌孔全回填后重新开孔桩,护筒根据实际情况适当加长到3.0m~6.0m,埋设时护筒外缘采用黏土回填密实。对地质较差的情况,开孔时可加些泥块和片块,冲击加固护筒刃角。
2.2.3成孔
开始钻孔时。宜采用小冲程,使成孔坚实、竖直、圆顺。对继续钻孔起导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击,冲程以2.0m~3.0m为宜。但在下列情况时,应采用2.0m以下的中低冲程。①在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0m~3.0m范围内钻进时;②在停钻投泥重新开钻时;③当遇到局部砂层或溶洞时;④在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时。
在岩溶地区由于地层情况复杂,钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法,以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。
(1)在卵石层中,泥浆比重应在1.4左右,以加强护壁和防止渗漏。冲程可以较大,以便破碎卵石。
(2)砂层或淤泥层中冲击时,应投黏土并掺人小片石,采用小冲程冲击,将黏土和片石挤进孔壁加固。遇有流砂现象时,应增大泥浆比重,提高孔内压力,并投黏土块和小片石,采用小冲程。
(3)在溶洞中钻进,由于桩孔进入溶洞范围内,溶洞不是整齐的,顶板和底板犬牙交错,高低不平,钻进溶洞顶板及底板都存在一个斜面开孔问题,因此必须采取相应措施。根据地质柱状图掌握钻进标高或冲击声判断,钻进接近顶板0.3m~0.5m时应控制冲程在1.0m以内。空洞内钻进须分层面填黏土坯和石块,经反复冲砸形成泥壁,堵塞原洞内填充物的活动通道,防止孔壁坍塌和泥浆流失。钻头在洞内冲击高低不平的岩面时,或一面有岩,一面悬空时,容易造成卡钻或斜孔事故。纠偏方法是抛填片石和黏土坯或用低冲程打密,反复循环多次,保证冲孔质量。
(4)对于特大型空溶洞或半充填的溶洞,采用内套护筒隔离上部松软地层的方法进行处理。采用长护筒时,护筒与岩石面接触处的造壁处理。如打入岩面的钢护筒刃脚只有一点或几点接触岩面,在护筒刃脚下,用10cm~15cm边长的片石和黏土,以低冲程反复冲砸,挤压泥石堵塞溶洞,形成坚实的泥石壁,保证施工过程不坍不漏。钢护筒准备通过溶洞时,先用钻头冲击若干次后再将钢护筒打至下一层的岩面。为防止掉钻头,要求每班检查1-2次钢丝绳、卡扣、滑车、钻头、卷扬机等机具设备,若发现钢丝绳在同一旋距内断丝超过2根,则应予更换,其他机具发现问题应及时处理或更换。在钻孔中,必须随钻随取样。钻至设计标高后,及时清孔,尽量减少孔内沉淀,便于再次清孔。清样、投片石及黏土坯数量要做好记录,钻进资料应齐全完整,并有岗位负责人签字。冲孔到设计标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度,确认满足设计要求后填写钻孔记录表,经工点技术负责人签认后,方可进行下道工序。
2.2.4清孔
在钻孔距设计标高10cm时就开始清孔,第一次清孔时就清干净岩样,待下完钢筋笼后再次清孔时方便快速,以能感觉到孔底岩石为完毕。对多次坍孔的情况,以孔底干净为主,对孔较深难以清干净时采用加双泵或加压的措施。
2.2.5安装钢筋笼
钢筋笼主筋接头采用单面搭接焊,每一截面上接头数量不超过50%。加强箍筋与主笳连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装符合要求,钢筋骨架的保护层厚度由厚7cm的圆形C30水泥砂浆垫块来保证,砂浆垫块按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置6个。使用16t汽车吊装钢筋笼。并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
2.2.6灌注水下砼
水下混凝土坍落度采用180mm~200mm,灌注混凝土开盘后,首批连续人孔混凝土量。必须满足导管底节埋人混凝土深度不小于1m。水下混凝土应连续灌注,不得中间停顿。在灌注中,要根据灌注速度提升导管,但导管埋人混凝土的深度,不得小于2m,并不宜大于6m。水下混凝土灌注面:应高出桩顶设计标高0.5m,以便清除浮浆,确保混凝土质量。
2.2.7质量检测
所有钻孔桩桩身混凝土质量均进行桩基无损检测。按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管,成桩后进行超声波检测。对质量有问题的桩,钻取桩身混凝土鉴定检验。
2.3成桩出现问题及处理措施
由于本工程不良的地质状况。必须针对成桩过程中有可能出现的意外情况,采取以下必要的预防及处理措施:
2.3.1挖孔桩混凝土护壁底部碎石层坍孔
(1)发生原因:挖孔至碎石层时,地下水冲刷严重,碎石土局
部垮塌。
(2)采取措施:钻进前向孔内回填做成球状的优质黏土团夹部分块石2m-4m,钻机小冲程反复冲砸,在混凝土护壁底部形成紧密不塌不漏的可靠护壁,同时将泥浆调黏,比重调升至1.6左右。
2.3.2钻进过程中漏浆
发生原因:钻孔桩位有溶洞。
采取措施:①在孔口附近备足优质黏土、片石,当出现漏浆现象时,立即用挖掘机向孔内回填黏土,必要时向孔内投入整袋水泥进行堵漏。②如漏浆数量有限,在回补浆液后浆面恢复,则表示遇到的是不连通溶洞,若进尺正常,则表明溶洞较小,可继续钻进;若进尺突然加快,则表明遇到较大的填充物不密实的溶洞,向孔内抛填片石和团状黏土反复冲砸,使孔周围形成完整的护壁,继续钻进。③如漏浆数量较大,回补浆液后,孔内浆面不回升,则表明遇到了连通的地下溶洞,采用向孔内抛填片石和团状黏土,再反复冲砸的办法进行堵漏,直至浆面不再下降。④如判断溶洞较大,溶洞内无填充物或填充物较少时,可选择向孔内放入固定的钢管,钢管上置碎石料斗,向洞内灌入碎石,投料时振动钢管以防止堵塞。注浆时注浆管必须插入填充物底部,边注浆边缓
沥青麻絮是将麻絮和有本公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。沥青及添加剂加热溶解后与麻絮混合拌和均匀,作为道路结构物沉降缝、伸缩缝的填缝材料。主要用于作道路结构物沉降缝、伸缩缝的填缝材料等工程的建设。本产品施工非常方便,替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的,只需要采购后,取出来就可以使用。主要起防水、防杂物进入沉降缝内的作用,在填塞过程中,应填塞密实、牢固,在材料选用上,要选用优质合格的材料,麻絮为新的未变质的麻絮。
慢提升。为防止浆液流失太远,可采用间歇注浆方式,注浆10天后可进行钻孔。2.3.3卡钻
(1)发生原因:①原有混凝土护壁碎裂、脱落;②碎石层中或溶洞填充物中碎石下落;③钻头击穿溶洞顶部;④出现探头石梅花孔、溶洞、溶槽等。
(2)采取的预防处理措施:①为防止挖孔段混凝土护壁脱落而造成卡钻,在起钻、下钻过程中慢起慢放;②为防止碎石下落造成卡钻,在穿越碎石层、溶洞时,向孔内抛填熟黏土团,同时调高泥浆比重;③当钻进至较大溶洞顶部时,改用小冲程冲砸;④准备钢轨焊制的小钻头,在出现卡钻时,用小钻头冲击,砸碎卡钻物体;⑤如已发生卡钻,应仔细分析原因,以免越卡越紧或发生掉钻。
2.3.4斜孔、弯孔
(1)发生原因:由于溶洞的存在、断裂带或其他原因,地质不均匀。
(2)采取措施:随时观察钢丝绳的位置,如发生偏移,表示已发生斜孔,如倾斜度在规范允许偏差内,可继续钻进,如超出规范,则采取向孔内反复回填片石,反复修孔。
2.3.5清孔过程中漏浆
(1)发生原因:清孔过程中较稀的泥浆冲洗,可能使原先被堵上的溶洞重新漏浆。
(2)采取措施:①测量孔底沉碴厚度,若沉碴明显减少,则表明漏浆位置处于孔底,该层不宜作为持力层,则按上述第四条情况处理,继续钻进,直至下一岩层内50cm;②若漏浆数量有限,可继续清孔,正常施工;③若漏浆无法回补满,孔内沉碴厚度无变化,则查看原有钻进记录,判断该孔在哪个深度上漏浆,采用回填团状熟黏土至溶洞以上,冲击堵漏,直至正常;④若无法堵漏可采取桩内预埋压浆管,采用桩底后压浆技术处理孔底沉碴。
2.3.6灌注过程中漏浆
(1)发生原因:原有的溶洞堵口又被比重较大的混凝土压破。
(2)采取措施:①灌注现场始终保持两辆以上的罐车待灌;②在灌注混凝土时,始终保持孔口以上导管长度5m左右;③若遇灌孔时漏浆,则将导管随浆面同时下放,保持导管埋深;④若出现大方量超灌,且混凝土面不上升,可在灌注一定方量后暂停片刻,再进行灌注;⑤灌孔前通知混凝土供应商保证混凝土供应。
2.4施工过程中技术措施
2.4.1钻孔过程中发生漏浆
发生原因:本工程施工过程中多次发生了连续漏浆现象。深度达4m~12m左右。钻进过程中发生漏浆,极易导致碎石层和强风化层发生坍孔,进而危及行车和现场施工人员机械的安全。
采取措施:根据实际漏浆情况,采用应急预案在最短的时间内对桩孔进行回填处理,再反复冲砸,有效地解决了漏浆问题。
2.4.2卡钻
发生原因:施工中出现了卡钻现象,分析原因主要是碎石层护壁不够牢固,导致个别大孤石滚落造成卡钻。
采取措施:根据钻进记录显示,钻进过程中在碎石层中曾发生过偏孔现象,因此推断孔位位置有较大孤石,而卡钻位置又与偏孔位置基本一致,因此根据应急预案采用钢轨制小钻头反复冲击的方法,将大孤石卡钻部分砸碎,解决了卡钻问题。
2.4.3清孔时发生漏浆
采取措施:现场采用向孔内补充浆液的方法,但泥浆面一直稳定在孔口下6.5m不上升。遂向孔内回填10m堵漏,并反复冲砸,仍不成功,此时孔底沉碴厚度为34cm。在用捞碴筒捞碴后,仍不满足柱桩桩底沉碴厚度要求。在报经设计及监理同意后,采用沿钢筋笼埋设2根压浆管,待混凝土灌注结束2天后,向桩底压入水泥浆的方法处理。
2.4.4水下混凝土灌注过程中漏浆
本工程右幅某桩设计孔深27.49m,钻孔过程中在孔深22.5m处发生漏浆,漏浆高度7m。灌注水下混凝土时,当混凝土面高度到16m时,突然发生混凝土漏失,混凝土面从16m迅速降至21m左右。
采取措施:由于事先做好了应急准备,混凝土漏失后,立即将导管随浆面下插,并连续进行混凝土灌注,避免了断桩事故的发生。
2.5施工安全注意事项
(1)钻架的滑轮要灵活(应采用滚珠轴承,滑轮直径不小于绳径的18倍,严禁使用轮缘已破损的滑轮。)
(2)钢丝绳要勤检查、勤保养,断丝超过规定值的要及时更换。钢丝绳的卡子要经常检查,松动的卡子要及时补拧。
(3)起落钻头速度应均匀,不得突然加速,避免碰撞护筒和孔壁。
(4)施工中要注意:风、水、电安全可靠,井孔周围清洁整齐,有足够的照明,交通道路的脚手板、防滑栏杆等平顺牢固。
(5)出现漏浆时,钻头要迅速提起,以避免后来提起时出现塌孔拉翻钻机。
(6)对工人应进行安全教育、操作规程教育,严防发生工程质量和人身事故。
3结束语
此特大桥岩溶地质复杂,施工前通过仔细研究各工点的地质情况,针对不同的地质采取了高压注浆、抛填片石等处理方案,很好地解决了施工出现的问题,并在施工中总结和调整方案。保证了钻孔以及灌注的顺利进行。
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