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桩基大溶洞处理施工总结
   来源: 福建省交通运输厅       时间: 2009-08-13

  一、桩基概述

  广清高速连接线主线高架桥97#-A桩桩基设计直径200cm,设计桩长43.7m,嵌岩桩基础,混凝土标号为C25。

  二、地质情况

  根据地质勘察报告资料,该桩地层由上而下为素填土、耕植土、淤泥、粘土、全风化粉砂质页岩、全风化炭质页岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩。该桩有四层溶洞呈串珠型分布,上面三个溶洞较小,分别为0.8m、1.2m和1.2m,最下一层溶洞高度为9.1m,四层溶洞总高度为12.3m,溶洞内均为软塑状粘土全充填。

  三、施工方案的确定

  针对该桩溶洞较大且呈串珠型分布,施工技术难度较大,该工程又为市重点工程,我企业从严把质量关,确保工程进度,确保施工安全考虑,把该桩做列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的常识。根据该桩溶洞情况,溶洞内全为流塑状粘土全充填,溶洞位置较深,最后确定先采用冲击钻成孔,投放抛填物的方法处理溶洞,后考虑采用下放钢护筒的方案。

  四、施工前的准备

  1、人员组织

  项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施,并且成立了溶洞处理应急小组。施工现场派4名技术人员分两班在工地24小时轮流值班,发现问题及时上报处理。项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的常识,使他们对溶洞处理心中有数。总之,在人员组织方面,明确分工,各负其责。

  2、材料准备

  片石100m3,粘土20 m3,水泥10T,编织袋200条,钢护筒30m。

  3、机械配备

  装载机40型一台,16T吊车一台,小斗车10辆。

  五、施工过程控制

  该桩护筒顶标高为11.005m,设计孔底标高-35.5m,应钻深度46.505m。采用冲击钻成孔,钻头直径2.10m(加大钻头直径,使成孔直径不小于2.1m,为下放钢护筒做准备,钢护筒直径2.09m),钻头质量4000Kg,后换为7000 Kg原装钻头。本桩1月1日开钻,1月16日穿过最后一层溶洞,钻孔深度40.1m。

  上部松软地层厚度9.29m,钻进速度较快。泥浆颜色灰黑色,且有臭味。上面两个溶洞较小,分别为0.8m和1.2m,中间间隔只有10cm,两溶洞已基本联为一体。钻头钻至最上一层溶洞溶顶以上0.6m时,向孔内抛投片石高度0.5m,以平衡钻头,防止穿破溶洞时出现孔斜。冲程控制在0.8m,平稳冲砸。经仔细观察钻头穿破溶洞后钢丝绳无摆动,孔位无偏斜。钻进溶洞后,无漏浆,钻头进尺稍微加大。为保证固壁良好,向孔内投放片石1.5m,以0.6m的小冲程钻进,钻进1m后,再次投放片石1.5m,其中夹杂投入粘土,钻进时进尺较小,遂加大冲程至1m,钻进过程中无异常现象发生。溶洞内钻进时,泥浆比重为1.6。

  第二层溶洞与第三层溶洞之间为5.4m的微风化含炭质灰岩,岩质较硬,进尺慢,钻头损坏严重。我部及时进行调整改装钻头(质量4000 Kg)换为7000Kg的原装钻头。第三层溶洞穿破后,未见漏浆现象,由于该层溶洞较小高度只有1.2m,钻头穿破溶顶后随即向孔内投放片石1.5m,并用0.6m左右的小冲程反复冲砸以固壁。钻进过程中无异常。

  第四层溶洞最大,溶洞高度为9.1m,溶洞位置在孔深31m至40.1m之间。钻头进入溶洞后进尺加大。泥浆有轻微漏浆现象,随即提出钻头,向孔内投入片石及粘土,厚度1.5m,然后以0.6m的冲程冲砸。进尺1m后泥浆由灰黑色渐变为黄褐色。根据地质勘察报告溶洞内全为黄褐色粘土充填,实际地层与设计相符。由于该层溶洞大,抛投的片石大部分取用大直径片石,尺寸25~40cm。溶洞内没有发现大量漏浆现象,粘土未装袋抛投,只是夹杂于片石内投入。该溶洞处理时,均采用每钻进1m投放片石及粘土1.5m重复钻进的方法。溶洞内泥浆比重始终控制在1.6以上。施工过程中由于钻头质量较大,钻机主机出现一点故障,中间间隔了一段时间。9.1m溶洞处理历时5天。

  四层溶洞处理时,泥浆比重均在1.6以上,泥浆未加水稀释,只保持循环,浓度较大。

  六、处理效果

  该桩从开钻到穿过最后一层溶洞,历时16天,钻孔深度40.1m。其中溶洞处理共耗时7天,溶洞总高度12.3m。溶洞处理抛投片石共计75 m3,粘土18 m3。我部采用抛填片石及粘土的方法,成孔质量良好。钻进过程中无塌孔、吸钻、埋钻及卡钻现象。钻头上下自如,无孔斜、缩孔现象。

  七、混凝土灌注

  混凝土采用垂直导管法进行灌注,采用商品混凝土并派实验人员前往混凝土厂家进行质量控制,根据灌注情况随时调节混凝土性能,较好的满足了施工需要。现场由专业工程师控制灌注进度并根据地质情况控制埋管深度,保证成桩质量。当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度,防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉,造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m,没发现混凝土面下降现象。但当灌注到溶洞位置时,混凝土面上升缓慢,尤其是孔深35m~33m位置时,平均每上升1m需要混凝土8m3左右,混凝土浪费严重。但翻浆正常,下料顺利。灌注完毕后,混凝土方量比设计多出60 m3。

  八、体会和心得

  1、钻头钻至溶顶时,为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔,除采用抛填片石平衡钻头外,也可采用质量较大的钻头处理。

  2、溶洞处理时,速度稍微放慢一些或稍停一段时间,可促使片石和粘土的固结利于固壁。

  3、充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的,但为了避免发生缩孔,可采用大块片石。

  4、溶洞内泥浆浓度要大,比重不小于1.6。

  5、如孔内泥浆不是大量流失,粘土可不装袋投入。

  6、因溶洞内为流塑状粘土,即使孔内不漏浆,为加大泥浆浓度,增加固壁的牢固性,也要按片石粘土3:1的比例加入。

  7、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆,要向孔内抛填片石及粘土进行固壁,小冲程反复冲砸,使抛填片石充分挤入孔壁,粘土充分填塞片石空隙,避免混凝土超灌量过大,保证成桩质量。

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