浅谈岩溶地区钻孔灌注桩施工.docx
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1、浅谈岩溶地区钻孔灌注桩施工摘要:首先介绍了在岩溶地区进行钻孔灌注桩施工的难点和钻机选型;然后,分析了钻孔灌注桩施工技术要点;最后,阐述了岩溶地区钻孔灌注桩常见事故出现原因及处理措施。关键词:岩溶地区 灌注桩 施工技术 0 引言 我国各地广泛分布着岩溶地貌,其地质及水文地质构造极为复杂,形成了许多诸如石林、石笋、钟乳石、溶洞、暗河、悬泉、瀑布以及隐藏于地层中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等奇特的地貌景观和地质构造。在这些地区进行道路建设常常会需要架设桥梁跨越沟谷,当桥梁采用钻孔灌注桩基础时,需要在岩溶地层中成孔。 1 工程难点 岩溶地区地质形态异常复杂,现有地勘手段无法完全摸清。从实际已完工程项目的施
2、工情况来看,岩溶地区成孔有以下几大难关。 成孔过程中漏水、漏浆 由于溶洞的大小、分布、走向等地质资料反映不可能十分准确,施工过程中往往出现一些意外情况,在钻进过程中因突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降,导致护筒挤压变形或塌孔、埋钻,甚至地面大范围沉降等重大安全事故。成孔事故多 由于岩溶地区地质构造复杂,在施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、岩面呈斜面、陡坎、异形等复杂情况,在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜、移位、弯孔等事故较为普遍。孔内涌砂 当岩面倾斜较大,加之因溶蚀产生溶槽、溶沟或有大块孤石等情况,钢护筒没有完全着岩,在成孔时,由于冲击锤的上下起落引起孔
3、内水位波动,会发生孔壁砂向孔内涌流的情况。清孔难度大 当采用冲击钻机冲击成孔工艺特别是大直径桩成孔后,怎样清孔,使沉渣厚度及泥浆性能同时符台规范要求,是非常关键的环节。有时换浆达到规范要求时,由于泥浆比重降低,粘度下降,又会重新发生渗漏、塌孔事故。混凝土灌注难度大 由于桩超长,混凝土方量大、灌注时间长,所以桩身混凝土质量控制难度很大。而且通过溶洞段时,还易发生混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。所以必须精确计算、精心组织,控制好混凝土坍落度与灌注速度。 2 钻机选型 岩溶地区因其特殊的地质情况:溶洞发育的不规则性、分布的不确定性、溶洞孔壁的不稳定性、溶洞内充填情况的不确定性、以及是
4、否漏水等,给岩溶地区钻进成孔带来了巨大困难。特殊地质情况下选择何种类型的钻机,适应各种不同类型溶洞成孔问题显得至关重要。 覆盖层钻机选型 当覆盖层主要是砂层和粘土层时,为保证钻进成孔,可采用全护筒跟进的施工方法,以保证钻进中覆盖层不塌落而造成塌孔事故。 在覆盖层的施钻工作中,因回旋钻采用气举反循环排渣,进尺效果明显,又能有效的控制成孔的垂直度和孔径,因此在覆盖层施工中,最好选用气举反循环回转钻机。 过渡段施工钻机选型 对于溶洞的断裂破碎带即过渡段,岩层表面地质复杂,岩面起伏倾斜、表层破碎、裂隙发育,并伴有溶沟、溶槽和孤石等。在钻进岩面后,护筒刃脚处常脱落掉块而涌沙,这就需要根据不同的地质特点,
5、选择不同类型的钻机,以渡过破碎层。岩面起伏、倾斜较大。在回转钻进中,因滚刀钻头受力不均而令钻机晃动严重,钻杆受扭力而易受损,因此可采用冲击钻进行施钻。岩面倾斜较小,但破碎严重。对此种地质,在用回转钻施工时,会因钻头的搅动而破坏护筒刃脚下的破碎岩石,致使护筒刃脚涌沙,无法继续钻进。因此,可采用冲击钻进行施钻,并抛填粘土和块石,或者回填水泥袋,用冲击钻反复冲钻,挤压破碎岩石,使其在护筒刃脚下形成稳固体,粘土(或水泥)与块石粘结在一起,形成桩孔护壁。岩面倾斜较小,且表面较完整。对此种地质情况,为了达到最好的进尺效果,选用回旋钻机是最为适宜的,并可在回旋钻头上加设长钻具,保证成孔的质量。岩石表面破碎,
6、且有溶蚀沟槽时,回旋钻就不太适宜,最好是选用冲击钻机进行施工,用块石、粘土回填溶蚀沟槽,多次回填、冲钻,以冲过破碎层和溶蚀沟槽,又可达到加固护筒刃脚和造壁的效果。破除溶洞顶板的钻机选型 溶洞顶板岩石一般都比较破碎,且不规则,厚薄不一。在用冲击钻破除顶板时,钻头角常会在伸出溶洞时而被卡住,造成卡钻事故。对大的空溶洞,在破除顶板时,如未控制好冲击钻头的冲程,可能会在顶板穿透时因失重而主绳断裂,会造成掉钻事故。因此,在溶洞顶板的破除施工中,选用回旋钻机较为适宜。 利用回旋钻机易控制钻压和钻进速度的优点,且可选用前导式长钻具钻头,安装钻进自动跟踪仪,根据溶洞顶板的岩石硬度,发育特点,选择合适的钻进参数
7、,以保证钻进的顺利进行。 进入溶洞后钻机选型 溶洞顶板破除之后,在进入溶洞的钻进穿越过程中,因溶洞内的发育情况复杂多变,应根据其具体的发育特点,选择最适宜的钻机。洞为空间大溶洞时,选用回旋钻机并加设前导式长钻具进行施钻,效果较好。洞较小但地板岩面倾斜较大时,用冲击钻施工较为适宜。溶洞内为陡坎或半边溶洞时,选用冲击钻进行施钻较好。溶洞内有石柱或石笋时,选用冲击钻施钻,更见效果。溶洞内有溶沟槽时,选用回转钻机施工较好。单桩同时穿越几层溶洞时的钻机选型桩内几层溶洞较近,顶底板面基本平行,选用回转钻机,并配置长钻具钻头进行施钻,根据各层溶洞的具体地质特点,选择合适的钻压钻速进行钻进。当单桩内几层溶洞层
8、距较大时,应根据溶洞内的发育情况,适宜的选择冲击钻或回转钻进行施工,以达到最有利的进尺效果和最节省的人力和物力。结合多年的桩基施工经验,总结钻机选型表如下 3 施工技术要点 成桩工艺流程 钻孔灌注桩成桩工艺是:钻机平台塔设250t振动锤下沉钢护筒回转钻机钻进成孔(钻埋钢护筒)振动下沉钢护筒至岩面过渡段处理冲击或旋转法成孔溶洞处理清孔、下钢筋笼二次清孔、浇混凝土。成孔方案选择 鉴于岩溶地区地质构造的复杂性,必须慎重选择基桩成孔方案。通常情况下,岩溶地区灌注桩采用冲击钻孔或挖孔施工工艺成孔。 冲击钻孔使用冲击锥这种有挤压侧壁作用的钻机,能广泛适应各种复杂的地质构造,尤其是在处理斜面开孔、半边岩、石
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