第一篇:某排桩挡土墙桩倾斜加固处理
1、工程概况
湖南某特大企业的火力发电厂,场地标高123m,场地南面以挡土墙顶退后约5m的围墙外为当地一钢管厂土地,场地标高132m。
由于场地狭窄,原设计采用排桩挡土墙,桩径1.2m,桩距2.5m,为人工挖孔灌注桩,钢筋砼护壁。地面以上桩长最高9m,地面以下小于7m,嵌岩1m。桩顶冠梁截面1200×900,桩间靠近外侧240厚砖墙砌筑,表面水泥砂浆粉刷。由于场地地下水位低,未采取隔水措施。挡土墙竣工后,中段墙脚附近加了一条地下电缆隧道,电缆隧道基坑深4m。电缆隧道上拟建一条4m宽消防通道。挡土墙顶内侧有一条电缆沟,沟一面以墙顶冠梁为壁,另一面为砖砌体,内有重要工业电力电缆,绝对不允许断电。距挡土墙顶外侧约6m是两个水池,水池深约4m,由于使用问题常有水溢出并常年漏水。
2、地质情况
场地原始地貌属剥蚀残丘,略呈北高南低态势,勘孔内未见地下水,土层从上至下为(孔口标高132.2m):人工填土层:褐色或杂色,干~稍湿、稍密状态,层厚0~3m;含砾石粘土:褐黄~褐红色,硬塑状态,层厚8~14m;粘土:褐黄~棕红色,饱和,硬塑状态,层厚约2m;含角砾粘土:棕红色,饱和,可塑~软塑状态,层厚约4m;灰岩:青灰~灰白色,中等风化。
3、事故现象
事故发生后,笔者应邀迅速前往参与处理,在现场从挡土墙下可看到,桩间墙开了大量通长斜裂缝,部分桩间墙与桩相接处开有从上至下的竖直通长裂缝,缝宽20~40mm,墙根部砌体有两处已完全塌落形成墙洞,孔口内土体涌出,桩体地上部分除有两处粉刷层开裂外,未见明显破坏。整个挡土墙中段向外倾斜,经现场简单测量,桩顶最大位移约1m。桩顶冠梁在转角处附近应力集中导致外侧面完全压碎,顶面可见斜裂缝贯穿截面。
在挡土墙顶上可看到,墙顶围墙向挡土墙方向倒下,围墙后至水池间土体大面积塌陷,并有裂缝,最宽处缝宽达500mm以上。挡土墙内侧面的电缆沟砖砌体壁已倒塌,其上的4条电缆被埋入土中,固定于冠顶梁侧的3条电缆仍挂在梁上。坡顶两根已废除的水泥电线杆严重倾斜。
4、紧急措施
由于挡土墙变形较大,且变化速率很快,周边环境出现了沉降和开裂,当时正逢雨季,如天气起变化,破坏继续加剧,可能引起倒塌或严重破坏。同时坡顶的电缆如被损坏,将引起严重的停电事故,导致生产停产,甚至人员伤亡。情况比较危急,立即采取了应急措施,这些措施有:
(1)临时加固,立即征调毛石堆积于墙脚被动区,堆高3m;
(2)墙顶卸载,挖去挡土墙顶内侧主动区土,深度3m;
(3)抽除墙顶水池内的水,防止水对墙后土的继续浸润;
(4)在墙上设置监测点观察墙体的发展。
采取以上措施后,基本已控制了墙体的变位,为下一步设计争取了时间,创造了安全的施工条件。
5、原因分析
根据现场破坏情况,笔者通过定性分析,认为排桩倾斜的主要原因有以下几点:
(1)由于墙脚电缆隧道开挖时比较靠近桩,被动区原状土换成了人工填土,墙脚的被动土压大幅度降低,桩嵌固作用减弱,抗倾覆力矩降低。(2)墙上按设计留有排水孔,但墙后的土为原状土,孔内未采取有效的滤水措施,排水不理想。此外,地勘时为枯水季节,土的内摩擦角φ和粘聚力c值较大,但由于雨季或坡顶水池漏、溢水,设计未采取隔水措施,在排水不畅的情况下,墙后粘性土在浸水后,其φ值降低,c值为0,同时产生水压力,墙后主动土压力大幅度增大,倾覆力矩增大。
(3)按照参考文献,桩间距一般不大于1.5D(D为桩径),在地下水较低地区,中心距可稍大,版权声明:本文内容由专业老师自互联网搜集整理而来,仅供本校校园网内用户学习参考和交流之用,任何人不得将本文用于其他用途。
但不宜超过2D,而本工程桩距2500mm,稍大于2倍桩径,安全储备较小。
在上述原因的共同作用下,桩的倾覆力矩大于抗倾覆力矩,桩根部发生小角度转动,墙顶土体沉降开裂,导致土体结构破坏而进一步加大主动区土压力,使挡土墙破坏速率变快,出现严重险情。
6、加固处理
采取了临时应急措施后,组织了有关人员讨论加固方案,提出了3种方案:最终采用笔者提供的方案,即墙顶卸载后,在现有墙后3m处,补挖一排桩,冠梁顶面低于现有挡墙顶3m,上砌3m重力式挡土墙,新老桩之间减载的土不再回填,形成了分段挡土墙。墙间表面用混凝土作地坪并设排水沟。新桩达到80%强度后,墙脚的临时加固毛石顶面降低至原设计消防通道标高以上1m,其上作0.5m厚刚性路面与原挡土墙紧密结合,该段拟建消防通道抬高1.5m并以6%斜坡与原路面相接,这样原桩有效嵌固深度比原设计加高了1.5m,老墙仅承受4.5m高,3m宽的有限土体的侧压力,原桩被降级使用。此外还采取了坡顶水池作防水处理;桩间墙用顶面0.5m宽,墙面垂直,墙背与现有桩斜度相同的片石砌体代替,消除现有挡墙的危险感;加强对墙体及周围设施的监测等一系列措施,该方案施工周期不长,同时利用了部分临时加固措施,较为经济。
现该项目已竣工,根据监测数据,加固措施效果可达到设计要求,证明处理是成功。
7、结语
(1)支挡结构作为永久性结构时,在设计时应注意地勘报告中的勘察条件,考虑气候和墙顶、墙脚区域使用性质等因素变化引起场地的水文、土质变化,原有参数发生变化,甚至计算公式不再适用。对于其它类似的地基基础设计时也应注意这一点。
(2)地下设施定位和施工时,必须首先查明周围现有构筑物、设施、地下管线等隐蔽工程的分布和使用、受力条件,并和有关专业充分协商,切不可盲目施工或设计。
(3)对边坡、挡土墙等支挡结构,必须重视施工及使用期间的监测工作,严格按有关规范规定的方法、项目、时间进行监测,发现安全隐患及时处理,避免小隐患变成大险情甚至酿成灾难,同时,处理难度和费用也将成倍甚至几十倍、几百倍增加.版权声明:本文内容由专业老师自互联网搜集整理而来,仅供本校校园网内用户学习参考和交流之用,任何人不得将本文用于其他用途。
第二篇:浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理
浅谈桥梁桩基测量及缺陷桩加固处理
1、工程地质概况
某拟建大桥场地位于江河面,南岸为一级阶地,北岸为二级阶地,地势抬高较快。根据钻探资料揭示,岸边场地土层自上而下的分布及岩土主要物理力学指标见表1。其中弱风化砂质泥灰岩为盐渍岩,一般呈灰褐~黑褐色夹白色条纹或白色团块状,中厚层状,节理裂隙发育,岩石较破碎,岩石中含有大量的钙硭硝、硬石膏及岩盐等,局部甚至为纯芒硝、硬石膏及绿化钠晶体。岩石中水平层理较发育,顺层理面泥质含量较高,易击断。全风化层岩性很软,岩芯呈可塑~硬塑粘土夹碎石状,厚0.00~7.60m。强风化层岩性较软,岩芯呈泥夹碎石或碎块状,厚0.00~5.90 m。场地内地下水主要是孔隙水(略有承压性)和基岩裂隙水,水量不大,稳定水位为地表下2.35~3.92m。据所取水样水质分析结果及附近建筑经验,可知该地下水对混凝土具弱腐蚀性,为硫酸盐氯化钠型侵蚀性。
2、桩基础工程质量复合检测
2.1 桩基础类型的选择
综合分析场地工程地质勘察报告,设计采用端承桩基础,桩尖嵌入成岩状况较好的弱风化砂质泥灰岩中2.50~5.00m,考虑桩长均为25.00~30.00 m,设计为钻孔灌注桩单桩基础,一桩一柱,桩直径为1.5和2.0m两种,岸边共32根桩,桩身混凝土强度等级为C25,桩剖面及构造图见图1(L 为桩长,l 为钢筋笼长,D 为桩径,D1为连接柱径)。
2.2 桩基工程质量复合检测
(1)桩基工程动测试验
对岸边上的32根钻孔灌注桩桩身完整性全部进行检测,检测采用小应变应力波反射波法和机械阻抗法相结合,根据应力波理论和反射波特征及导纳曲线综合分析,确定桩身完整性,检测结果表明2-1#,11-4#两根桩桩身不完整,存在缺陷,其余桩质量均合格。分析图2桩的导纳曲线,从图2(a)可以清楚地看出2-1#桩上波在断裂处重复反射,△ƒ =240Hz,△L = C/2△ƒ =4350/480≈9m,表明断桩约在9m处(波速取4350m/s)。由图2(b)中可以计算出断桩大致在11m处。
(2)桩静载荷试验
根据建筑桩基技术规范要求,任意抽选3根桩径为2.0m的工程桩2-1#(L = 26.30 m),4-2#(L =27.20m)和11-4#(L =28.12m)进行单桩静载试验,其Q-s 特征曲线见图3,其中2-1#,11-4#两根桩未达到设计要求,判定其极限承载力分别为7560和7800 kN;4-2#桩满足设计要求,其极限承载力达到8970 kN。这3根桩静载试验及动测结果见表2。
(3)桩身抽芯检测
为了进一步查明2-1#和11-4#桩的具体缺陷部位,决定对这2根事故桩进行钻孔抽芯检测。从抽取的芯样结果来看,2-1#桩在桩顶下9.00~10.23m存在断桩不胶结现象,11-4#桩在桩顶下11.00~12.41m也存在断桩不胶结情况,芯样均不成块,因钻进时破碎掉块,无法揭露破碎段的总长度,桩身其他部位混凝土胶结较好,经取样试验,其桩身混凝土强度符合设计要求。
2.3 桩基工程事故分析
分析动测、静载试验和抽芯3种复合检测的结果,结合现场施工记录和地质报告的实际情况,认为造成这2根桩的工程质量事故的主要原因如下:
(1)从图2的Q-s 关系曲线可以看出,2-1#桩在荷载加至7560kN 时,沉降量骤增,荷载无法稳定,Q-s 曲线为陡降形,动测结果判断其桩身在9.00m处存在断裂缺陷。沉降量骤增的原因可能是由于清孔时间过短或孔口泥浆比重没有测量准确(泥浆比重应小1.15),造成孔底沉渣过厚(大大超过规范值50.00mm);另一个重要的原因是与桩底基岩为白云灰质岩有关,在桩端部位遇到灰岩溶洞时,其桩端沉渣很可能为溶洞积淤涌入造成。
(2)对11-4#桩,静载试验中荷载加至7800kN时,沉降量骤增,荷载无法稳定,Q-s 曲线为陡降形,而且单桩竖向抗压极限承载力与设计值接近,与4-2#桩比较,存在异常现象。动测结果还显示11-4#桩在11.00m左右处也存在断裂、混凝土离析或胶结不良等缺陷。
(3)地下水位高、且丰富,导致场地内地下水压高,孔隙水压力不易消散,易使混凝土离析和胶结不良。另外在施工2-1#和11-4#桩基础过程中,浇筑混凝土到9.00m和11.00m左右处突然停电,施工被迫中断,致使隔水层凝固形成一层硬壳,后续混凝土无法灌入,导致该处有断裂缺陷。
3、缺陷桩加固方案及处理效果
为了保证桩基工程质量,根据设计技术要求,对存在质量问题的2根桩进行技术处理,经过分析比较这2根桩的质量事故的类型,决定对2-1#桩先采用高压旋转喷射清除孔底沉渣,再补灌细石混凝土,将桩底充填密实以满足沉降要求,之后采用高压喷射注浆来处理混凝土离析或断裂部位。对11-4#桩采用高压喷射注浆方案处理桩的缺陷部位。
3.1 高压喷射注浆法处理桩基缺陷部位
(1)材料选用与配比
① 主材料为525#普通硅酸盐水泥,外检合格;
② 掺入化学剂:为了提高处理段的混凝土强度,在水泥中加入2%的NaCl;
③ 水灰比:0.4。
(2)施工注意事项
① 桩上钻孔应穿过缺陷段进入完整段1.5~2.0m,施工中应注意孔内水量的消耗情况;
② 孔口用水泥封固预埋一根长1.2m、直径73mm的岩芯管,高出桩顶0.4m,且带接箍,养护一周到一定强度后方可使用;
③ 插入注浆管至距孔底10~15cm,并与预埋管口连接部位安装一个变接头;
④ 注浆管上部与高压泵车接通;
⑤ 孔口与预埋管暂不连接封闭,先低压向孔内注浆,使注浆孔内清水突出,直到出现浓浆溢出即连接封闭预埋管加压注浆,使泵压提高到10MPa以上;
⑥ 记录注浆量、水泥用量、泵压、持续时间,直到泵压自动增高,不进浆或浆液从桩周溢出,待稳定20min 后停止送浆。稍后管内压力释放降低,卸开孔口连接管丝扣,提出送浆管,用清水冲洗注浆管,并在孔内灌满水泥浆,同时从孔口投入适量瓜子片碎石,一面投碎石一面用钢筋上下搅动。
3.2 桩底沉渣清除及混凝土的回灌
在2-1#桩中心孔旁侧施工一个排水、排浆孔,孔径φ110mm,深度以打穿桩身混凝土为准,并在中心孔和排水孔各预埋一根长1.2m、直径73mm岩芯管,带接箍。孔口安装旋喷钻机,在中心孔通过钻杆,底部配有高压旋喷钻头。启动高压泵,喷射高压水(15~20MPa),从上到下来回旋转喷射,使孔底沉渣通过高压水从排水孔和中心孔排出,当沉渣清理符合要求时,停止喷射,回灌坍落度为16cm、强度为C25的瓜子片碎石混凝土。
3.3 缺陷桩处理效果
对缺陷桩加固的技术指标要求是:断桩破碎带压浆处理后强度要大于15MPa,而桩底沉渣段处理后强度也应达到15MPa 以上。
对2根缺陷桩进行处理后,仍采用低应变法检验加固后的桩身质量,检测结果显示2-1#桩的动刚度(740×107N/m)较大,根据平均波速(C =4350m/s)计算出桩长26.02m,与实际长度一致,可以判断桩身缺陷已修复。由检测数据计算11-4#桩的桩长为28.07m,也与实际桩长一致,表明桩身修复后完整性较好。再对这2根桩进行第2次静载荷试验,测得2-1#桩极限承载力为8150kN,比第1次静载试验的极限承载力提高22.2%,累计沉降值为21.2mm。测得11-4#桩极限承载力为8120 kN,承载力提高4%。这表明桩底沉渣的清除及回灌混凝土法和对桩身缺陷段采用高压注浆的方法是合理有效的。
4、结论
(1)利用静载、动测和抽芯试验等方法复合检测桩的工程质量是可行的,但是静载试验应当结合场地内地质资料、施工记录以及设计要求,有目的地抽选试桩,做到有的放矢。
(2)钻孔灌注桩在钻孔完毕后要及时清孔,务必清理孔底沉渣至符合桩基规范要求。
(3)在浇筑混凝土过程中,应当积极采取应急措施,以确保混凝土一次浇筑成功。
(4)采用高压喷射注浆法将浆液渗入桩身裂隙中,来处理桩身混凝土离析、断裂或胶结不良等缺陷以提高桩身完整性,其效果良好。采用高压旋转喷射气流清除孔底沉渣,及时回灌混凝土处理桩底沉渣过厚的措施得当,使桩基沉降量能满足设计要求。
第三篇:浅析石灰桩加固软弱地基处理方法
浅 析 石 灰 桩 加 固 软 弱 地 基 处 理 方 法
学
专
科
学
姓
校:河南城建学院
业:土木工程 目:地基处理技术
号:011210114
名:罗星
浅析石灰桩加固软弱地基处理方法
摘 要:石灰桩作为一种地基处理手段,其不仅应用于工业与民用建筑地基处理,还大量应用与公路路基,铁路路基以及港口软基处理。本文从桩间土和桩身两个方面详细分析了石灰桩加固软地基的机理,并介绍了该方法适宜的地质条件,结合工程实际,对施工工艺及施工过程中的注意事项进行了具体论述。 关键词:石灰桩、软地基、复合地基、加固、施工工艺、适用范围石灰桩的加固原理
石灰搅拌桩是靠石灰与土之间发生一系列的物理化学反应而形成强度的,不同的土质会产生不同的加固效果。
深层搅拌石灰桩施工时通过机械搅拌,钻进时喷射压缩空气,使准备加固的土在原位受到扰动。钻进到设计标高后,钻机钻头反向旋转,边提升边由压缩空气输送生石灰,向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中,使土体和石灰进行充分拌和,形成具有整体性、水稳性和一定强度的石灰土桩,加固深度可以达到20m。
生石灰在土壤中与水结合的反应式如下: CaO+H2O→Ca(OH)2+热量 Ca(OH)2+CO2→CaCO3
由分子式可知,石灰水化吸收了大量水分,并产生大量的热量,引起土中水分蒸发,使土壤含水量降低,有利于土壤的排水固结。
生石灰水化过程中,体积膨胀约为原来的2倍,在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大,这就是所谓的膨胀挤密作用,这使得非饱和土挤实,饱和土排水固结。Ca(OH)2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3,使桩体承载力大大增加。上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内,是石灰对软粘土的早期基本作用。
熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢的发生化学作用,反应过程中又吸收熟石灰浆中的水分,形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸盐及硅酸钙凝胶,改变了粘土的结构。硅酸钙凝胶起到包裹和联络的作用,形成网状结构,在土颗粒间相互穿插,使土颗粒联系得很牢固,大大改善了土的物理力学性质,进一步发挥石灰固化剂的强化作用。这一过程将持续数年,是石灰对软土的后期加固作用。
通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现,施工期间桩体含水量总是很高,直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕,表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。由于桩身材料拌和不均匀,以及配合比、掺和料不同,桩体的渗透系数一般在在4.07×10-3~10-5cm/s之间,相当于粉砂、细砂的渗透系数,比粘土、亚粘土的渗透系数大10倍至100倍,因此桩身排水固结作用较好。
地基的强度包括搅拌桩桩体的强度和桩周上粘聚力增强后的强度,搅拌桩与周围地基相比具有更高的抗剪强度。与搅拌桩相邻的桩周上,由于拌和时产生的高温和凝聚反应形成厚度达数厘米的高度硬壳,此硬壳的存在会阻碍搅拌桩的吸水和排水,尤其是后期排水,但在施工期内该硬壳尚未形成,排水作用可以发挥的。
石灰搅拌桩加固后的地基,桩体强度高于桩间土。因此,在工程结构载荷和车辆载荷作用下,土体被压缩,承载力主要靠桩体承担。由于土相对于桩有向下滑动的趋势,桩面对桩周土产生一向上的摩擦阻力,故靠近桩周土的压力值为向下的施工载荷值与向上的摩擦力两部分之和。因此,靠近桩边的土承担的压力最小,桩间地基土应力下降,而搅拌桩桩体产生应力集中现象。 施工工艺及注意事项
由于石灰桩的膨胀挤密效应和排水固结作用,石灰桩在设计过程中应采用小桩径、密布桩的原则。石灰桩常用桩径为250~400mm,最常用的桩径为300mm,石灰桩的加固深度、桩间距应经稳定验算、沉降验算确定,并满足工后沉降要求。相邻桩的净距应≤4.0倍桩径。用石灰桩处理软地基时,应进行稳定验算和沉降计算。
石灰桩施工工艺分管内成桩和管外成桩两种工艺,一般多采用管内成桩,在此简述管内成桩工艺。管内成桩是指用人工或机械成孔后,再填料夯实、封顶、自上而下成孔、自下而上填夯成桩。它包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩等施工方法。工艺流程为:桩机就位-成孔至设计深度-填料-夯压实-封顶-完成-根桩的施工。石灰桩施工的要点主要有以下几个方面:
(1)桩体材料的选择。构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰,生石灰的活性CaO应大于85%,灰块直径以5cm左右为宜,粉灰含量应小于20%,矸石含量小于5%;粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰,含水量应小于40%。
(2)按合适的比例对桩体材料进行配比。在孔底有余水残浆时,桩端0.5m灰 比为1:1,0.5m以上桩体为1:2,桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全,但留下了人为的软弱桩段,因此,在桩端0.5m掺入5%~7%的水泥,亦可消除人为膏化段。
(3)注意防止施工中地表水和临近水源渗透进入石灰桩身。
(4)打桩顺序应该“先外排后内排,先周边后中间”的原则,对单排桩应采用
“先两端后中间”的施工方式。桩机行驶路线宜采用前进式,并采用两遍跳打方式。(5)对填料和桩身密实应注意:①填料量宜为桩孔体积的1.5~2.0倍,算料时按米计算;②如有掺合料时,应按设计配合比与生石灰拌匀;③填料前应消除桩孔内的杂物和积水,在软土中施工宜在孔中先灌入50cm厚的砂;④采用夯击时,应分段夯填,每段高度50~100cm,由成桩试验决定。
(6)石灰桩填夯后必须立即用粘土等材料压实封顶,以增加上覆压力,防止地表水流入桩身和防止石灰桩因水化过分激烈而引起桩孔喷料现象。封顶长度一般≥1.0m,且必须夯实或压实。
(7)实践表明,为避免生石灰在地下水比较丰富的地区产生弱心点,掺入适量(石灰用量的10%)的粗砂及少量(石灰用量的3%)的水泥可以避免这种问题。原因是掺入粗砂,可有效的填充生石灰块间空隙,增强生石灰体积膨胀对土体的挤密作用。
(8)为了防止生石灰在地下水丰富地区消化速度过快,导致在施工成桩过程中冲出孔外,可选用过火生石灰。另外,施工时桩头应预留200mm左右的长度,填充烂泥,防止生石灰膨胀挤出桩孔。
(9)浇灌基础应在石灰桩达到一定强度后进行,一般为一月。 桩体强度的影响因素
3.1 生石灰的剂量
不同的生石灰剂量对各种土的单轴抗压强度均有影响。在同一生石灰含量的条件下,不同的土类具有明显不同的抗压强度。室内试验表明:①当生石灰含量在6%~18%的范围内变化时,石灰搅拌桩仍保持原来土壤的特性;②不同土性的石灰粉渗入量各有最佳渗入量区间,大于或小于这一区间的渗入量,都得不到经济的加固效果。
生石灰的膨胀力与生石灰的含量成正比,但膨胀应力的大小,则与生石灰有效含钙量、约束力的大小和方向、熟化的快慢有关,如采用有效氧化钙含量为85%~89%的生石灰,让其在近似完全约束的条件下熟化,测得其轴向膨胀力最高可达11.6Mpa,随着周围约束的放松,轴向膨胀力急剧减小,膨胀力所做的功转化为周围土变形位能而趋于平衡。总之,对于一般的地基,特别是软土,当生石灰用量超过一定界限时,其约束能力绝对不可能阻止生石灰搅拌桩的膨胀,巨大的膨胀力必将在相当范围内传布,这就是石灰搅拌桩真经增大的原因。 3.2 软粘土的含水量
石灰搅拌桩的强度能否形成和强度高低,与软粘土的含水量有关。生石灰转变为熟石灰以及继续水化,都要吸收和蒸发软粘土中的水分。因此,必须要有足够的水供生石灰水化,否则无法形成强度。另一方面,水又不能太多,以使处于饱和状态的软粘土能因脱水而转变成三相状态,软土中的空气才能为碳酸化反应提供足够的二氧化碳,从而形成使灰土反应生成有一定强度的胶结物质条件,形成较高的强度。由于石灰搅拌桩中的水分在强度形成中得到消耗,灰土含水量会大幅度减少,甚至由流动状态转变为硬塑乃至坚硬状态,从而提高石灰土的强度。
3.3 施工方法
另外值得注意的是,施工过程中所采用的施工方法对桩体的强度也有很大的影响。实践表明,施工中采用复搅和不复搅方法相比,复搅的桩体强度比不复搅的桩体强度提高60%以上,而空搅不喷灰测试结果与原地基土区别不大。 石灰桩的适用范围
石灰桩法师用于处理板和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。用于地下水位以上的土层时,以增加掺合料的含水量并减少生石灰的用量,或采取土层浸水等措施。加固深度从数米到十几米。但此法不适用于有地下水的砂类土。
石灰桩法可用于提高软土低级的承载力、减少沉降量、提高稳定性,适用于以下工程:
(1)深厚软土地区7层以下,一般软土地区8层以下的住宅楼或相当的其他多层工业与民用建筑物。
(2)如配合箱基、筏基,在某些情况下,也可用于12层左右的高层建筑物。(3)有工程经验时,也可用于软土地区大面积堆载场地或大跨度工业与民用建筑独立柱基下的软弱地基加固。
(4)石灰桩法也可用于机器基础和高层建筑深基开挖的主动区和被动区加固。
(5)适用于公路、铁路桥涵后填土,涵洞及路基软土加固。(6)使用与潍坊地基加固。
结束语
通过理论分析和工程实践,可见石灰搅拌桩处理软土地基的作用是十分明显的。用石灰搅拌桩处理后的软地基,渗透性增大,石灰搅拌桩有助于排水固结,经处理后复合地基降低了软土含水量,增大了凝聚力,复合地基的强度得到提高,可以取得良好的经济效益,适宜于公路的挡土结构、桥涵、通道的软土地基处理。
目前,石灰桩的研究工作仍在进一步深入,研究重点是各种施工工艺的完善和实测总结设计所需的各种参数,式设计施工更加科学化,规范化。与此同时,各地正在努力扩大石灰桩的应用范围,以取得更好的经济效益和社会效益。
第四篇:搅拌桩不合格处理办法
五.工程中对不合格搅拌桩桩的处理办法
1、对不合格的评判应事实清楚、证据充分、结论公正、明确。
2、若某一检测段出现1根不合格桩,承包人可要求复测,复测时在不合格桩附近随机抽取2根桩进行扩大检查。如2根桩全部合格,则该桩所代表的这批桩总体评定为合格,无需加桩。若2根桩中有1根不合格,则表明该检测段整批桩不合格,需进行补桩处理,补桩和复测费用由承包人承担。
3、现场发现不合格桩,应及时向总监办及驻地监理单位报告,以便迅速向有关部门传达信息,决定是否需要采取地基补强措施
2.4 质量检验
检验方法。水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。
检验搅拌均匀性:用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。
触探试验:根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看,当桩身1d龄期的击数N10大于15击时,桩身强度已能满足设计要求;或者7d龄期的击数N10大于30击时,桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过4m.水泥搅拌桩成桩28天后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验,留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验,以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%~15%。
如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。
对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28天后,由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。
第五篇:桥梁桩基础溶洞处理
桥梁桩基础施工中,遇到溶洞的情况并不少见,作为地下隐蔽工程,给施工带来很大困难, 如处理方法不当,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生,甚至威胁桥梁运营安全。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等,采取稳妥的措施,保证施工的顺利进行,十分重要。京珠高速公路粤境南段大镇至广州太和段全长122.34km ,路基宽3315m ,许多桥梁均通过岩溶区。其中第19 标段处于南岭中南段,地质构造上属于华南褶皱带的一部分,区域地质构造轮廓主要有NE 向及EW向构造带。3 座立交桥桩基设计为嵌岩桩,均处于石灰岩地区。设计地质资料显示有少量小溶洞,但在施工中发现地质资料不准确。通过地质补钻揭示溶洞发育,洞内漏水,分布复杂,最大洞高约5m ,溶洞层数多达5 层。钻孔施工过程中发生过漏浆、地面塌陷等事故,增加难度且影响进度。工程勘察对溶洞区桩基施工前一般采用物探或其它如电磁波层析CT 探测等方法探明溶洞的具体情况。因此,在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较大后,选择逐桩超前钻探,并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m ,确保桥梁的安全可靠性。
下面简要介绍和总结下国内其它大型桥梁桩基施工中溶洞的处理方法:
(一)广和大桥主桥基础溶洞处理
广和大桥位于广州市白云区石井镇鸦岗村的白坭河水道上,大桥全长791m,桥宽36m,最大跨径120m。其基础采用钻孔灌注桩,其中:φ150cm64根,φ200cm44根,共108根。施工总工期22个月。本桥位地质属于第四纪沉积层覆盖之下,基岩主要为石灰统壶天灰岩。这些石灰纪地层沉积成岩以后,经历了漫长的地质年代和多次构造运动,形成北东向褶皱,并有大致平行于褶皱轴向的纵断层和大致与之垂直的横断面层。后来经历了侵蚀和剥蚀作用,并在地下水的化学和机械作用下形成一系列岩溶地貌,最后在第四纪全新世珠江三角洲最后一次海侵中,形成以冲积相为主的第四纪松软沉积层。从地质资料分析,溶洞分布较广。主桥位溶洞分布广而多。在桥位方案论证中,第一方案,28个钻孔,有12个发现了溶洞;第二方案,28个钻孔,有17个发现溶洞;第三方案,28个钻孔,有11个发现溶洞,最大的溶洞约16m。溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类:按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类;按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。根据上述地质条件,从技术、经济等方面经过比较,选择了静压化学灌浆法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞,取得预期的效果,推介如下。
1主桥桩基对溶洞的处理:主桥桩基精确放样后,在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻,必要时增加钻位。根据超前钻的结果,确定护筒的打入深度。有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩,护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层,置于砂砾质亚粘土层至少2m深。根据溶洞的不同类型,最后决定兼用两种不同的施工方案。图1布孔平面及剖面示意方案a当溶洞内有填充物填满或有流砂的,或当溶洞为空洞或填充物不满(水洞)且深度在3m以内的,在钻孔桩施工前先进行预处理,采用静压化学灌浆法固填充物和流砂,或用此法填满溶洞,在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。方案b当溶洞为空洞,且深度在3m以上的,拟用套内护筒法施工,即用内护筒穿过溶洞的施工方案。2方案:a方案,b施工方法
2.1方案a(静压化学灌浆法)施工方法 2.1.1技术要求
溶洞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(20mpa以上),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一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工,在钻孔桩施工之前进行,相当于在桩基础施工过程中,于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序,与桩基施工的各工序一起形成流水作业。图2用钻机钻头钻杆压沉内护筒示意单位:cm 2.1.2施工方案
(1)处理方法选择由于溶洞埋藏较深,不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理,有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中,因溶洞的不规则性,决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。因此,采用静压化学灌浆法,同时也可兼用喷射灌浆法,促进填充物强度的加强。
(2)静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固,可控制浆液灌注在一定范围内且不流失,材料的利用率高,比较经济。浆材的结石率为100%,即1m3体积浆材可得1m3结石体。对溶洞中的砂、砾等土体,浆液是通过渗透作用板结砂和砾的;对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体,浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的;对于无填充物和半填充溶洞的空间,浆液是通过充填作用填满溶洞的。浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向,浆液固化后,小主应力面得到加固,而原次小主应力面变成小主应力面。这样,通过对小主应力面反复不断的加固,一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙,充填溶洞的空间,在桩体周围形成防水帷幕,防止流砂和保证护壁泥浆不流失;另一方面,提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙,防止坍孔。静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。
图3内护筒底部及顶部灌浆封缝示意单位:cm(3)工艺设计 布孔:在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔(见图1)。钻孔:孔径80mm,孔深要求达到最深溶洞的底部。
材料:普硅425#水泥(新标准为普硅32.5mpa水泥)与化学浆。工艺:采用双液灌浆系统进行全孔灌浆,要求少量多次、反复灌浆。2.1.3主要施工机械设备
主要机械设备有:bw250泥浆泵,bw150泥浆泵,100型钻机,泥浆搅拌机和贮浆槽,高压灌浆管及其配件。
2.2方案b(套内护筒)施工方法2.2.1内护筒长度的确定护筒长度l=h+3(m)(h为地质超前钻确定的溶洞高度)2.2.2内护筒内径的确定内护筒内径应大于φ220cm,同时外径应小于外护筒内径5cm左右,如果只下一次内护筒(一层溶洞),内护筒内径选用233cm,壁厚为1cm,则外径为235cm(主桥外护筒内径为240cm)。当遇到第二层溶洞时,第二层溶洞的内护筒(即第三次护筒)选用220cm内径。
2.2.3溶洞顶部冲孔
根据超前钻的资料,当钻孔施工接近溶洞顶部时,提起钻头、钻杆,移开钻机(gps-30),采用冲击钻机ykc-30冲孔,冲孔钻头外径235cm。用冲击钻冲孔时,要求轻锤慢打,使孔壁圆滑坚固,提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查,其它施工工艺及注意事项与常规相同。2.2.4内护筒的沉放方法
(1)当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤,在顶部厚度范围上下慢放轻提,冲锤不明显受阻碍,说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的,此时用钢丝绳活扣绑住内护管,用吊机(或冲机自吊)把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后,内护筒不会靠自重沉到溶洞底部(因溶洞底有沉渣、沉淀物等)。此时,gps-30钻机重新就位。
(2)护筒沉设利用gps-30钻机进行,在钻机的钻杆上附加压架,利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量,使内护筒随钻头的钻进而下沉,直到溶洞的底部(如图2)。2.2.5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理
(1)在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石,中部回填中砂(见图3)。(2)用高压喷射灌浆法(施喷法)对回填体进行灌浆处理。灌浆后,内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结,固结强度要求达到30mpa,其抗渗系数可达10-7m/s。灌浆处理后,即可重新冲孔。
(3)在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土,内护筒中部回填砂,同样能起到堵塞空隙的目的。
(4)对于需要处理多层溶洞的桩基,一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部(同时有可能是下层溶洞的顶部)附近填充物的密度和强度,并且增加内、外护筒间的胶合力。
(5)重新冲钻,直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时,经监理工程师同意即可终孔,此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同,并不赘述。3结语
3.1根据溶洞的不同类型,用方案a、方案b进行分类处理,处理方法可靠,各项技术指标均能满足设计要求。
3.2化学灌浆法对溶洞的预处理达到预期目的,有效防止了钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔现象,可保证成孔及水下水泥混凝土浇注等工序顺利完成。套内护筒法要求对施工过程的每个环节(从确定内护筒长度、内径到沉放方法乃至内外护筒间空隙、内护筒与溶洞底部间空隙的处理)都必须落实到位,便可顺利成孔。
3.3只要对其施工过程严格把好技术关,可有效缩短工期,保证了工程质量与经济效益的双赢。
(二)广州花都新雅桥
广州花都新雅桥位于新华镇建设南路与雅瑶镇交界处,是连接城区重要交通纽带。由于地质情况复杂,地下溶洞有3种情况:①覆盖层中的土洞内一般有充填物,但不密实,空洞范围一般不大;②基岩中的小溶洞,洞内无充填物,或有充填物,但不密实,即小空洞;③基岩中的大溶洞,洞内无充填物,或有充填物,但不密实即大空洞。溶洞桩基施工方案:
1、对①、②两种情况,要求施工采用常规的溶洞处理方法,即洞顶打穿后抛填粘土、碎石、整包水泥后冲挤压密实,凝固后复冲。
2、对③种情况,则要求施工先进行溶洞内的充填加固,把土、溶洞用水泥、粉煤灰浆填满,7天后再进行成孔。对少量上面覆盖层地质较差的、砂砾层很厚的、一旦漏浆会塌孔情况,则采用加打钢护筒护壁措施。溶洞桩基处理方案:
1、对于封闭的比较小的溶洞,采取注浆措施,提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物,则采取先填充碎石或干砂,然后注浆;若充填物呈软塑状态时,直接注浆固结。
2、溶洞内无填充物需向洞内填充砂子的,选择一个合适的孔位,放入并固定钢套管,将注砂管与钢套管相连接,在注浆前灌砂。用压风机将干砂压入,为防止洞内高压阻止灌砂,利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积,压力稳定,即可停止。
3、对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等,冲孔时可采取投放片石、粘土,甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用,保证泥浆不流失,使钻孔顺利通过岩溶区。桩基套管钢护筒要求
φ1200mm桩的套管钢护筒的内径为1350mm,采用10~12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为24~32m,分节运到现场。有大溶洞需要打钢护筒的桩基,先用φ1350mm的桩机锤成孔至溶洞顶,采用60kW以上的振动锤和25t以上的吊机配合打设钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接,分节高度为8.0~10.0m,孔口对焊,振打入桩孔内,一般每节振打只需5~20分钟。实施情况:
施工过程中,曾发生过以下几方面的情况,按相应要求采取了岩溶地区桩基冲桩施工技术处理,取得很好的施工效果:
1、原设计桩底岩层不好。多次遇到冲孔快到终孔标高时,但岩样不是微风化岩,不能终孔,需超前钻取样重新确定桩底标高。
2、意外跑浆。地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞,但突然发生跑浆,估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁,或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、碎石夹粘土,甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用,使钻孔顺利通过岩溶区。
3、遇到岩面是斜面,发生了偏孔,应低锤轻冲击、慢冲击,要多次抛块石纠斜,因为打斜岩应低锤轻冲击、慢冲击。
4、遇到较大的土洞、空溶洞时,或连体薄层深洞迅速跨塌,出现掉锤现象,在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击,减少溶洞大面积跨塌锤现象。
5、遇到混凝土卡管及混凝土不合计量的现象,测试分析混凝土由于坍落度为12cm及施工人员未用水冲洗湿润管,混凝土和易流动性差是造成塞管的原因,混凝土坍落度以18~22cm为宜;浇筑导管必须密闭良好,浇筑时先放置隔水塞,浇注混凝土必须连续、快速;混凝土灌注与计算偏大是孔中有浆浸入溶洞,在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加,备料应不少于十立方米。
施工验桩结果:
整座桥桩基的质量是符合设计要求的,达到优良级标准(超声波检测结果一类桩占98%以上,其余也均为合格桩)。尽管岩溶地区地下情况千变万化,但通过我们的认真分析,采取有效的岩溶地区桩基冲桩施工技术对策、措施来处理施工,做好超前钻孔,重点注意冲桩成孔,控制灌注混凝土,岩溶地区桩基冲桩施工质量安全也是容易控制的。
通过本工程的实践,我们认为:岩溶地区桩基冲桩施工的施工技术措施,应做好超前钻孔,重点注意冲桩成孔,控制灌注混凝土,一定能达到我们施工的期望。
(三)京珠高速公路靠椅山至大镇段
京珠高速国道主干线粤境南段靠椅山至大镇段54座桥梁中,有17座处于溶洞地区。其中练屋中桥、坝子中桥和横石水大桥岩溶极为发育,桩的垂向溶洞个数为1 ~ 13个,其中最大的达22.1m。溶洞内有的有充填物,多为亚粘土或亚砂土;有的为半充填或无充填(空洞);有的溶洞不漏水,有的为半漏水。在这桥梁施工中,遇到许多问题,经采用相应措施,比较圆满地完成了桩基的施工任务。2 溶洞地质桩基的施工方法
2.1 常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)
当溶洞内有充填物,是可塑或软塑的亚粘土,并且溶洞不漏水,这时不官溶洞有多大,也不管溶洞垂向数量多少,都可以不考虑溶洞的存在,而按照正常的地质情况施工。可以采用人工挖孔或冲击钻成孔。练屋中桥大多数溶洞内充填物为亚粘土,物理力学性质较好,湿密度1.88g/cm3,天然孔隙比为0.899,塑性指数为12.3%,容许承载力为190kPa,洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别,可以按无溶洞的情况施工。练屋中桥和横石水大桥在桩的上部采用人工挖孔,自地表挖至11 ~ 17m时,已经穿透了透水层和一些溶洞,施工没有受到溶洞的影响。再往下改为冲击钻成孔,也不骨出现漏浆和坍孔现象,按照正常的地质情况施工。
2.2 片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填,溶洞高度不太大,一般在3m以内,但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时,可采有片石加粘土(按1:1体积比)回填冲击,使其形成泥石护壁。反复多次回填片石粘土,反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。练层中桥和横石水大桥大部分桩基是采取这种方法成孔的,这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时,钢护简必须穿透砂砾及卵石层等透水层,座落在不透水的亚粘土层上,这样可以防止由于溶洞漏水,水头高度急剧下降而造成的坍孔。在地下水容易控制的地质情况下,也可以采取人工挖孔砼护壁的方法施工,并且 要穿 透透水层,座落在亚粘土层上。练屋中桥、横石水大桥均采取这种方法施工。有些桩在施工中几次严重漏水,护筒内水头高度急剧下降,均未出现坍孔现象。练屋中桥第一次进场的施工队,就是因为钢护筒很短,没座在亚粘土层上,造成坍孔,导致钻头被 埋在孔内。打油林小桥4#桩、坝子中桥14#桩也都由于这个原因造成坍孔。坝子中桥9#桩坍孔时还将钻头埋在孔中。2.3 钢护筒跟进法
溶洞较大,洞内无充填物或流塑充填物,漏水很严重,采取片石加粘土反复打密,仍然无法形成泥石护壁的,可采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔,一面接高护筒,并且将其震动下沉至已钻成的孔内,有以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞,并且均已成功造壁,在下面冲孔时,上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时,可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏,漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。
当地下水很小并且容易控制时,应优先采用人工挖孔、砼护壁的方法施工。这种方法的优点是速度快、质量好、成本低。
人工挖孔桩所有桩孔可以同时开工,进展快。砼护壁的中心、垂直度及孔径大小易于控制,使钢护筒和井壁有较小的间隙,利于钢护筒下沉,给一层护筒到底创造了条件。人工挖桩设备简单、成本低。但人工开挖法受一定深度限制,并要注意工人的安全。
在地下水非常丰富、桩孔内的水不易抽干、人工无法挖孔作业时,可采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能,使钢护筒能顺利下沉。一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3 ~ 5cm,保证冲击店在护筒内顺利提升或下冲为度。在护筒跟进很困难时,可以先下在大护筒后下小护筒,然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒,以保证桩砼与外护筒的连接。
如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小,不能使钢护筒下沉时,可采用小药量电雷管焊破,保证 钢护筒顺利下沉,可在井口上部估一个简易导向装置进行控制。在井口用20槽钢焊一个井字架,两槽钢间的距离大于钢护筒外径10mm左右。在距孔口4 ~ 5m的位置 设一个导向用的环形钢筋,内径也是大于钢护筒外径10mm左右,锚固在砼护壁上,钢护筒沿这两个定向装置下滑。上下钢护筒拼接时,用2台经纬仪(或2人持垂球)在两个垂直方向看护筒边缘均在竖直线上,护筒是竖直的。拼好的钢护筒沿导向装置下滑。为保证钢护筒顺利下滑,要求桩孔要竖直,无歪斜、缩颈。钢护筒孔径要准确,连接要顺直,用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度,钢板厚为8 ~ 10mm为宜。由于钢护筒外缘与人工挖桩砼护壁或冲击钻的孔壁还有一定的问隙,桩顶在水平力作用下可能产生一定的水平位移,在施工中可采取一些措施予以解决。
(1)将钢护筒上端4 ~ 5m左右高度割掉(在人工挖桩有砼护壁的情况下可以这样做,否则易坍孔),浇注桩身砼并与砼护壁连在一起,5m以下的部分也可渗入一些砂浆,使钢板和孔壁也能连接在一起。这样做既保证了桩的质量,还可节约一部份的钢板。
(2)在孔口浇注厚30cm的砼封盖。在封盖上钢护筒和井壁间预留2个孔,一个孔用作注浆,一个孔留作排气。用灰浆泵将水泥浆压入护筒与护壁间的孔隙中,将灌注桩与井壁连在一起。3 坍孔
钢护筒只有1 ~ 2m高,座落在砂砾和卵石层上。当冲击到溶洞后,突然漏浆造成水头高度急剧下降,砂砾和卵石层失去稳定,形成漏斗状的坍孔。坝子中桥9#孔、打油林小桥4#孔均由于钢护筒埋得太浅,没有座落在亚粘土不透水层上,造成坍孔。3.1.1 预防坍孔的方法
(1)在地下水可以控制的情况下,可优先考虑人工挖桩砼护壁,穿过透水层座落在不透水的土层上,这种方法预防坍孔比较有效。练屋中桥和横石水大桥都采用了人工挖孔砼护壁,并且都座落在亚粘土层,即使溶洞漏水很厉害,在回填片石粘土反复冲击反复漏水的情况下,仍未出现坍孔现象。
(2)采用冲击钻冲孔施工时,可将钢护筒座落在亚粘土层上,再继续冲击成孔,也可避免坍孔。
(3)发现漏浆及时补水。3.1.2 坍孔的处理方法
(1)当成孔深度不大时,可全孔回填粘土,并暂停一段时间后,再深埋钢护筒不透水层方可重新钻孔。
(2)当成孔深度较大时,可将钢护筒一直座落在坍孔的嗽叭口下缘的亚粘土层上,护筒周围回填粘土,挤实,再重新钻孔。3.2 卡钻
卡钻的原因和处理方法:
(1)冲击钻刃脚磨钝、孔径变小,造成卡钻。应经常对冲击钻进行补刃。(2)孔不圆,形成梅花孔。最好用6刃和4刃钻头打圆孔,不用一字钻。
(3)钻头在冲击填充的片石时,进起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住,钻头不能上下。可放小炮震活钻头,也可用小冲击钻冲动,或用冲吸的方法将卡在钻头的石碴松动再提出。(4)钻头冲破溶洞顶板,掉入溶洞,钻头倾斜,提不出来,应放小炮炸顶板岩。一般用药量为300 ~ 500g即可,一次不行可反复几次。
(5)卡钻时不宜强提,免得拉坏机械,拉断钢丝绳,掉钻头。练屋中桥在刃脚焊2圈钢筋扩孔,卡住了,用卷扬机强拉,结果卷扬机拉坏了。3.3 斜孔
斜孔是由于岩石表面倾斜或出现探头石,致使钻头沿软的低的部位下滑造成的。解决的方法是回填片石,也可以灌注水下砼,待强度形成后用小冲程打紧绳反复冲击,直至调正过来为止。过大的冲程会成孔不圆,造成斜孔,一般应采用1 ~ 4m为宜。3.4 漏浆
在冲击成孔中,由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成漏浆。在溶洞桩基施工中,要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石粘土冲击造壁,并且马上补水,防止水头高度继续下降。3.5 坍孔埋钻
埋钻的原因是坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,钻头便被埋在孔中。
(1)人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺较短,地下水易于控制,没有大的承压力,人可以下到桩孔中去挖坍落的泥石,边护筒跟进。要注意工人的安全,一直挖到钻头的位置,护筒也跟进到钻头位置。
(2)真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部,用9m3空压机通过钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔的石子粒径小于25cm(导管的内径)。
在溶洞地区进行桥梁桩基施工是比较困难的,如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得爓为重要。本方结合京珠高速公路粤境南段靠椅山至大镇段的实践经验,对如何根据工程特性选择合适的施工方法,保证桩基的质量作了初步探讨,希望在同类的工程施工中提供参考。廖误之外,敬请指正。