桥梁课题6-岩溶地区钻孔灌注桩施工技术研究130128.docx

武广客运专线桥梁课题研究之六岩溶地区钻钻孔桩施工工技术一、前言岩溶地区钻钻孔桩施工工成功的例例子很多，例例如，在桂桂林市雉山山公路大桥桥施工中克克服了重重重困难，成成功地在岩岩溶发育地地区建成钻钻孔桩基础础，采用了了钢护筒跟跟进冲击成成桩工法；衡广复线线北乡大桥桥桩基施工工，在冲击击钻的冲击击作用下，将将粘土块和和片石挤入入溶洞和岩岩溶裂隙中中，完成护护壁和成孔孔工作；京京九铁路吉吉安赣江特特大桥处于于岩溶发育育地区，地地质结构复复杂，岩溶溶发育程度度高、规模模大，溶洞洞成串出现现，暗河纵纵横交错，该该桥钻孔桩桩施工采用用了单护筒筒及双护筒筒跟进、回回填冲钻、泥泥浆护壁等等综合施工工工法。武广客运专专线第1、55标段桥梁梁数量众多多，所占比比例大，大大多桥位处处存在溶洞洞，溶洞形形状各异，错错落无序，有有的溶洞发发育规模大大，部分上上下分布有有23层层溶洞。为为摸清溶洞洞的分布、大大小、填充充情况、漏漏水情况等等，以指导导施工，在在全面铺开开桩基础施施工前，除除根据设计计提供的初初勘、施勘勘地质资料料外，还应应进行补勘勘、电磁波波层析CTT探测等多多层次勘察察。根据溶溶洞的不同同特点,采采取冲击钻钻机成孔并并配合相应应的施工方方案，确保保成孔、成成桩的可靠靠性。二、施工工工艺（一）关键键技术岩溶地区钻钻孔灌注桩桩施工的关关键技术是是如何保证证成孔过程程中不漏浆浆、或虽漏漏浆但不发发生坍孔，保保证桩孔顺顺利成孔、成成桩并满足足承载力要要求。（二）施工工方法1、对溶蚀蚀发育轻微微、空洞不不大、施工工时漏浆量量小的桩基基施工采取正常成成孔方法施施工，当钻钻穿溶洞漏漏浆时，反反复投入黄黄土和片石石，利用钻钻头冲击将将黄土和片片石挤入溶溶洞和岩溶溶裂隙中，还还可掺入水水泥、烧碱碱和锯末，增增大孔壁的的自稳能力力。（1）工艺艺程序施工准备埋设护筒筒移动钻钻机、定位位护筒内内投入土、片片石、水钻孔抽抽碴吸泥泥清碴。（2）施工工要点 开孔时时用小冲程程冲击钻孔孔，要打得得准、打得得稳，间断断冲击，少少抽碴，使使开口圆顺顺。 加入小小于15ccm片石，反反复冲击22-4次，挤挤密护筒底底部周围土土层。 密切注注意观察钻钻机工作情情况、周围围地表沉降降和护筒内内水位变化化，防止不不正常情况况发生。 根据地地质柱状图图，在接近近溶洞时勤勤观察、勤勤检查，凭凭手握冲击击主绳的手手感，钻头头冲击岩层层的响声，抽抽取的岩样样判断是否否接近岩溶溶地层。 接近岩岩溶时主绳绳松绳量应应为1-22cm，防防止击穿岩岩壳时卡钻钻。 钻穿岩岩溶地层上上壳时一旦旦漏浆，要要及时投放放粘土块、片片石并补水水，保持孔孔内水位高高度。2、空洞较较大且充填填物为软塑塑状的单层层溶洞条件件下的桩基基施工采取振动锤锤下沉钢护护筒到基岩岩，然后冲冲击钻孔至至溶洞顶板板，利用冲冲击钻穿溶溶洞顶板后后，灌注低低标号砼，使使砼面高于于溶洞顶面面，砼灌注注时采取间间歇方式。待待砼达到一一定强度后后再继续钻钻孔，穿过过低标号砼砼成孔。（1）工艺艺流程空洞较大的的单层溶洞洞条件下钻钻孔桩施工工工艺流程程图施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通过溶洞顶板灌注砼填充溶洞清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度（2）施工工要点反循环冲击击钻孔：采采取冲击成成孔时，为为防止冲击击振动使邻邻孔壁坍塌塌或影响邻邻孔刚灌注注的砼凝固固，待邻孔孔砼灌注完完毕24hh后开钻。钢护筒下到到岩面以后后，即开始始对覆盖层层和顶板进进行冲钻。在在覆盖层中中可采用正正反循环钻钻进，冲钻钻方法与一一般冲击钻钻孔相同；在岩石地地层中以十十字型钻头头冲击基岩岩成孔，钻钻进方式为为泵吸反循循环。岩层层中钻进时时，泥浆浓浓度控制在在1.1551.220。当钻钻穿岩溶顶顶板时暂停停钻孔，拆拆移钻头，进进行溶洞区区水下砼的的灌注，砼砼采取低标标号砼，砼砼配合比由由现场试验验确定，保保证每批砼砼坍落范围围在3米左左右。砼灌灌注采取间间歇灌注方方法（以免免砼流失太太远造成浪浪费），直直至到达溶溶洞顶面以以上1.00米，待砼砼达到强度度后继续钻钻孔，钻孔孔穿过低标标号砼成孔孔。3、充填物物为流塑状状或空洞较较大的多层层溶洞条件件下的桩基基施工采用双护筒筒跟进方式式冲击成孔孔。（1）工艺艺流程空洞较大的的多层溶洞洞条件下钻钻孔桩施工工工艺流程程图施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通过溶洞顶板下沉内护筒清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度（2）施工工要点 外护筒筒直径应较较设计桩径径大20ccm，内护护筒直径应应较设计桩桩径大5ccm。 施工程程序：根据据地质钻探探资料提供供的溶洞分分布情况，按按照先短后后长，先易易后难，先先外后内的的原则确定定各桩施工工顺序。 外护筒筒下到岩面面以后，即即开始对覆覆盖层和顶顶板进行冲冲钻，其钻钻孔方法与与传统的冲冲击钻孔方方法相同，但但成孔的桩桩径比设计计桩径大77cm，以以便内护筒筒顺利通过过顶板。护护筒跟进示示意如下图图： 当钢护护筒打至第第一层岩面面或穿过溶溶洞到下一一层岩面时时，为使开开孔坚实、竖竖直、圆顺顺和对继续续钻孔起导导向作用，应应在钻孔前前抛0.55-1.00m3的小片石石和适量粘粘土，借钻钻头冲击力力把泥浆、石石块挤向孔孔壁，以加加固护筒刃刃脚。 当内护护筒下沉到到位后，在在内外护筒筒间进行抛抛石压浆处处理，以增增加护筒的的整体刚度度。之后进进行内护筒筒的排泥和和稳固岩面面的钻孔。 双护筒筒冲击钻孔孔采用吸泥泥法清孔。为为使钻孔桩桩砼与孔底底岩体粘接接良好，灌灌注水下砼砼之前需用用高压水冲冲射排除残残碴。（3）护筒筒刃脚固结结处理当钢护筒打打至第一层层岩面或穿穿过溶洞到到下一层岩岩面时，钢钢护筒周边边不可能与与岩面完全全接触，加加上岩面岩岩面一般较较为倾斜，内内护筒与岩岩面之间一一般往往会会形成较大大间隙，若若不加以固固结，在入入岩冲进过过程中会成成为桩孔与与桩外的通通道，极易易造成埋钻钻和过护筒筒脚时产生生偏孔或斜斜孔，留下下质量隐患患。在施工中采采取的方法法如图所示示。利用冲冲击成孔时时对孔壁会会产生挤压压的特点，在在钢护筒刃刃脚范围内内抛填块石石、粘土，用用2-4mm冲程进行行冲压，使使其密实造造壁，反复复多次，直直至孔底平平整才可以以向下冲进进，处理同同时可以冲冲平参差不不齐的岩面面。4、溶洞发发育且对墩墩台桩基有有影响的桩桩基施工（在在试验段投投标中有此此方法）在桩基施工工前进行石石粉加水泥泥压浆堆填填处理,使使溶洞封闭闭,钻孔过过程中不漏漏浆。（1）压浆浆工艺详见“岩溶溶桩基压浆浆工艺流程程图”。（2）施工工要点 钻注浆浆孔根据地质情情况在每一一根桩的中中心位置钻钻注浆孔，通通过取芯探探明溶洞的的高度及填填充物的详详细情况。钻孔施工方方法如下：钻机采用XXU-6000型地质质钻机。开开孔采用108mmm岩芯管管开孔，钻钻进分层采采样，直至至钻入基岩岩面0.55m以下后后，下108mmm套管，并并嵌入基岩岩；套管露露出地表00.200.5m。用用75号水水泥砂浆固固结套管，并并将孔口套套管四周捣捣岩溶桩基压压浆工艺流流程图施工准备 钻机就位 钻 进 清 孔 拆卸钻杆安放压浆管和浆液制作 压 浆 压浆效果检验浆液配合比选定 钻机选型 续接钻杆 成 孔实封闭，防防止浆液从从套管周围围串出，影影响注浆效效果。待固固结套管水水泥初凝后后，继续钻钻进，循环环水采用清清水。根据据取出的岩岩芯确定岩岩溶发育特特征。洗孔孔后按要求求做注水试试验，拧上上孔口盖。 压浆压浆设备主主要为JSS350型型搅拌机、KKBY-330/1220型注浆浆泵。在压压浆前先进进行注水试试验，确定定单位长度度吸水量。浆液选用石粉水泥浆,用32.5级水泥,石粉水泥浆配合比为水水泥:石粉=110.8。压浆时注浆压力不宜太大，控制在0.51.0MPa范围,具体压力值由现场试验确定。为防止浆液液流失太远远造成浪费费，采用间间歇注浆方方式，使得得先注入的的浆液初步步达到胶结结后再注浆浆，循环注注浆多次，直直至达到规规定的单位位注浆量、注注浆压力控控制值为止止。注完一个孔孔后,继续续对其余孔孔进行注浆浆,后注浆浆的压力必必须调高，最最后封孔。注注浆顺序由由现场自行行掌握。注注浆完后采采用钻孔检检查，检查查孔数为55%，根据据取芯浆液液充填情况况直观判断断注浆效果果。注浆完成等等浆液凝固固到一定强强度后即进进行钻孔桩桩的施工，施施工按常规规钻孔桩施施工方法。 在经过过处理后的的岩溶处成成孔时，成成孔方法基基本上与普普通石质地地层成孔方方法相同。成成孔时应注注意以下几几点： AA成孔必必须待注浆浆凝固、强强度达到要要求才能进进行，岩溶溶注浆处理理一般等待待时间为110左右右。 BB为防止止意外,冲冲孔前应有有备用措施施。备好材材料，一旦旦泥浆泄露露，及时向向孔内投放放粘土，依依靠冲挤在在溶洞内形形成粘土的的围护结构构墙，保持持孔内泥浆浆高度，使使冲钻顺利利进行。 CC接近岩岩溶地段，采采取轻锤冲冲击、加大大泥浆浓度度的方法成成孔，以防防卡钻和掉掉钻。三、常见事事故的处理理1、卡锤（1）原因因：在基基岩段成孔孔时由于桩桩锤磨损未未及时修补补；在冲冲击时发生生掉物、掉掉石；钢钢丝绳冲放放过多，致致桩锤倾倒倒顶住孔壁壁；溶洞洞底板倾斜斜或遇到半半边溶洞。（2）处理理措施：慢试法：钻头卡在在中间任何何部位时，应应将主绳徐徐放收紧紧徐放收紧，反反复进行使使钻头旋转转从原位槽槽道提出；冲击法法：将主绳绳放松3-5m，用用钻头副绳绳吊一重物物向下冲击击钻头，使使之产生松松动，主绳绳重复慢试试法；辅辅助提升法法：用吊机机、千斤顶顶或钻机副副绳穿滑车车组加力提提升；水水下松动爆爆破法：测测准钻头被被卡高度后后，迅速将将乳化防水水炸药捆成成两组，加加配重对称称放入钻头头刃脚部位位，之后将将钻机主绳绳带紧或以以吊机辅助助紧提，采采用电雷管管起爆；确实无法法取锤时请请设计单位位提出桩基基修改方案案。2、掉锤（1）原因因：锤体体质量有问问题，造成成锤体断裂裂；钢丝丝绳断裂；进尺时时遇到大溶溶洞，且填填充物为软软塑性土质质或空洞时时，因为控控制进尺，冲冲锤一下进进尺数米，引引起掉锤。（2）处理理措施：选用打捞捞钩、冲抓抓锥等合适适的打捞工工具将锤体体捞起；确实无法法捞起时，请请设计单位位提出桩基基修改方案案。3、塌孔埋埋钻（1）原因因：施工时时由于碰到到溶洞或与与桩位外溶溶洞相通的的裂隙，引引起突然间间大量泥浆浆漏失。（2）处理理措施：发发生漏浆时时要及时补补浆补水，维维持孔内水水头，防止止孔内外产产生过大的的水头差，并并迅速堵漏漏。4、其它事事故因地质条件件复杂，在在勘测设计计阶段，进进行地质钻钻探时，出出现了掉钻钻现象。在在钻孔桩施施工中，一一旦碰到钻钻探时留下下的钻杆、钻钻头等，将将用打捞钩钩、冲抓锥锥等合适的的打捞工具具进行打捞捞，确实无无法捞起而而又影响钻钻孔桩钻进进时，则请请设计单位位提出桩基基修改方案案。四、机具设设备 1、冲击钻钻机，YKKC30、CCZ30型型2、震动锤锤，BMII-15000型3、起重机机，25tt4、空压机机，12mm3/minn5、潜水泵泵6、吸泥机机五、质量控控制措施 1、施工组组织管理方方面的措施施（1）邀请请设计、监监理、科研研和大专院院校等单位位专家参加加技术攻关关研讨会，制制订切实可可行的施工工方案。（2）对施施工人员进进行技术培培训，制定定相应的规规章制度，使使施工人员员有章可循循，强化组组织指挥，建建立必要的的奖惩制度度。（3）组织织技术革新新、质量管管理和科技技攻关组。2、施工技技术对策溶洞地质同同一般地质质相比较，其其特点表现现在它的非非均质性和和非密实性性，反映在在钻孔施工工中的形式式为：A空隙漏浆浆造成塌孔孔；B难难以形成符符合设计桩桩径的标准准圆孔；CC水下砼砼灌注流失失无法估量量，容易造造成断桩。（1）漏浆浆、坍孔的的技术对策策 要求司司钻人员随随时对照地地质钻探资资料检查孔孔内水头高高度、泥浆浆稠度和钻钻头负荷是是否正常。 长护筒筒跟进。 进行散散抛填。将将坚硬片石石、粘土及及水泥作成成混合物，视视漏浆程度度反复抛填填冲击。（2）偏孔孔的技术对对策 溶沟、溶溶槽、岩面面起伏不平平。在钻孔孔穿过覆盖盖层或溶洞洞填充物接接触溶洞顶顶板时，钻钻孔速度会会明显降低低，主绳摆摆动大，遇遇此情况应应马上提出出钻头，抛抛入坚硬片片石、碎石石和块状黄黄土，以小小冲程冲击击，待冲到到原位后第第二次抛入入相同配备备的混合物物以大冲程程冲击，反反复进行，直直到不偏孔孔为止。 溶洞侧侧壁侵入孔孔径。以加加入大块片片石为主，并并适当降低低泥浆比重重，回填后后以小冲程程钻进，钻钻头平稳后后再加大冲冲程造孔。（3）卡钻钻的技术对对策 司钻人人员随时观观察钻机负负荷和主绳绳摆动情况况，发现卡卡钻征兆及及时提起钻钻头进行抛抛填处理。 在距溶溶洞顶板以以上30-50cmm处改变钻钻孔冲程和和冲击次数数，采用慢慢打轻击，进进入溶洞后后反复抛填填片石、黄黄土及水泥泥。 改变钻钻头形式。在在原十字形形钻头上焊焊圈，把十十字形连接接起来，使使之减慢钻钻进速度，一一次成孔并并圆顺。（4）掉钻钻的技术对对策 钻头龙龙门与钻体体区段间加加工成圆弧弧过渡，防防止断面尺尺寸突变，形形成薄弱部部位引起应应力集中而而断裂。 在钻孔孔过程中要要经常检查查钻具、钢钢丝绳、钻钻头直径磨磨损程度，发发现超限应应及时更换换。（5）桩底底嵌入岩层层深度的保保证措施 钻头应应用优质445号铸钢钢制造，几几何形状要要能避免铸铸造时产生生热拉应力力和使用时时应力集中中现象，现现场补焊以以履带板、钢钢轨头做补补焊材料，用用铸钢焊条条堆焊，施施焊部位先先预热，由由技术娴熟熟的电焊工工施焊，确确保补焊质质量。 钻孔各各阶段应采采用不同的的泥浆比重重及粘度。 清孔前前将水泥、锯锯末、烧碱碱、黄土混混合物抛入入孔内冲击击60分钟钟，使泥浆浆比重达到到1.6以以上，这对对减少更换换钻头、补补焊次数，提提高成孔速速度极为有有利。六、安全控控制措施1、岩溶地地区的钻孔孔桩施工易易发生漏浆浆，因此要要备足粘土土块和片石石，出现漏漏浆要马上上补充，保保持孔内水水头高于地地下水位11.5m。2、钻孔接接近溶洞时时，必须严严格掌握松松绳量，要要勤松、少少松，防止止击穿岩壳壳卡住钻头头。3、钢丝绳绳及卡子要要勤检查，勤勤保养，松松动的卡子子要及时补补拧。9