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    分析處理溶洞的一般措施

    作者: 來源: 日期:2014-09-25 22:10人氣:

      摘要:溶洞是石灰巖在水中長期溶蝕的結果,工程中溶洞大部分情況下可以考慮為一種不良地質。溶洞十分發育的地段線路要選擇繞避,如沒有選擇繞避,則要根據實際情況對基礎下的溶洞做相應處理,本文根據中鐵二院洞新高速項目、中交二院樂廣項目及本人的一些經驗,總結橋梁基礎遇到溶洞時的一般處理措施。

      關鍵詞:溶洞 橋梁基礎

      前言:巖溶地貌是因具有溶蝕力的水對可溶性巖石產生溶蝕等作用而形成的地表和地下形態的總稱,又稱喀斯特地貌。巖溶問題是巖溶地區工程建設的突出問題。中國巖溶地貌分布廣、面積大,我過西南及華南巖溶地貌分布廣泛。

      溶洞大概可分為4類,即空溶洞、多層溶洞、大型溶洞(H>3m)、有充填物溶洞(全填充、半填充)。類型主要以有填充物溶洞為主,其充填物主要有半充填淤泥質土、砂礫、碎石、卵石、粘土等。最大溶洞高27.2m。,多層溶洞一般高度較小。為了保證巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工過程中不漏漿,或漏漿但不發生坍孔,保證樁孔順利成孔、成樁并滿足承載力要求。施工時應根據地質鉆孔柱狀圖來判別溶洞地層情況、空洞大小、溶洞填充物情況。根據不同的溶洞采取不同方案,采用常規泥漿護壁方法、向孔內拋填片石、回填素混凝土、壓力注漿以及采用鋼護筒跟進等不同施工工藝。

      1 常規方案

      一般情況下,溶洞會有填充物,當溶洞有填充物,是可塑或軟塑的亞粘土,且溶洞不漏水,這時不管溶洞有多大也不管溶洞垂直方向數量有多少,都可以不考慮溶洞的存在,而按正常地質情況施工。采用沖擊鉆成孔,洞內的土質和溶洞外的土質沒有什么區別,可以按無溶洞施工。

      2 回填填充法

      對于規模較小的溶洞,采用充填封閉法填充溶洞,充填物根據地質鉆孔揭示的溶洞情況確定。填充后按正常施工方法施工鉆孔灌注樁。

      3.1片石回填。采用正常成孔方法施工,當鉆穿溶洞漏漿時,反復投入黃土和片石,利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中,還可摻入水泥、燒堿和鋸末,以增大孔壁的自穩能力。、

      1)摻加比例: 為有效利用片石,片石與粘土的比例為3:7,參加水泥時,摻加比例為每米2包,摻加鋸末時,摻加比例為粘土的10%。

      2)摻加方法: 片石采用強度≥30MPa石灰巖,石塊粒徑以15~50cm為宜。

      摻加粘土是采用水泥袋包裝后投放效果更佳。水泥投放方法為以整袋投放為佳。摻加方法為:片石、粘土袋(可選擇添加水泥、鋸末,也可不添加)分層間隔摻加,回填高度為溶洞頂板以上1米處。

      3)施工注意事項:密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內水位變化,防止不正常情況發生,發生漏漿現象,立即處理。

      根據地質柱狀圖,在接近溶洞時勤觀察、勤檢查,憑手握沖擊主繩的手感,沖擊巖層的響聲,抽取的巖樣來判斷是否接近巖溶地層。

      接近巖溶時主繩松繩量應為1~2cm,防止穿巖殼時卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時,一旦漏漿,要及時投放粘土塊、片石并補水,以保持孔內水位高度。

      4)主要適用范圍及優勢:適用于較小溶洞(溶洞高度小于3米),無填充物或半填沖,施工方法簡單,造價較低。

      3.2 素混凝土回填

      采取正常成孔方法施工,當鉆穿溶洞漏漿時或遇到傾斜顏面時填入低標號混凝土,間隔一定時間后采用沖擊鉆成孔。

      1)混凝土標號及配合比 混凝土可采用C20(C15、C10也可)素混凝土,為盡快提高混凝土強度,節約施工時間,應在混凝土中摻加一定早強劑,提高素混凝土的早期強度。

      2)摻加方法:對于傾斜巖面,為校正孔位,回填素混凝土應與斜巖面頂面平齊,對于溶洞處,回填頂面高于溶洞頂板50cm。

      3)施工注意事項:回填48H后回填混凝土強度達到70%后,且應在樁基范圍取芯檢驗填充效果,待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

      4)主要適用范圍及優勢:適用于中、小溶洞,有無填充物均可采用此方案。施工方法簡單,造價相對較高。

      3 注漿加固法

      就是通過對照地質柱狀圖,對樁穿過的溶洞進行填充和加固。

      1)注漿孔布設:根據鉆孔柱狀圖,找出最大溶洞,如果溶洞為連通溶洞,只需對其中最大的溶洞進行注漿加固。

      2)注漿壓力控制:用注漿泵注漿,注漿壓力不宜太大,控制在0.5~1.0MPa范圍,具體壓力值現場試驗確定。注漿速度為15~20L/min,其目的是使漿液滲透到填充物內(包含灌入的砂和碎石),然后固結,滲透最小直徑定位3.0米,以保證沖鉆成孔是有足夠的固結體。注漿時注漿管必須插入填充物底部,然后邊注漿邊緩慢上提,提管速度不宜太快,根據珠江速度確定,應是滲透半徑控制在允許范圍內。

      3)施工注意事項:防止漿液流失太遠造成浪費,采用間歇注漿方式,使得先注入漿液與沙子(或碎石)初步達到膠結后再注漿,循環注漿多次,直至達到規定的注漿量和注漿壓力控制值為止。注完一個孔后,繼續對其余孔進行注漿,后注漿壓力必須調高,最后封孔。注漿順序由現場自行掌握。且應在樁基范圍取芯檢驗填充效果,待溶洞完全填充且強度達到后方可進行樁基施工。

      4)主要適用范圍及優勢:多適用于小型(高度小于1米)或多層溶洞(多層串珠狀小溶洞),也可用于各種有填充物的溶洞,但造價較高。

      4 鋼護筒跟進加固

      采用鋼護筒跳進法:一面沖孔,一面接鋼護筒,并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內。

      1)鋼護筒的選擇:內護筒長度和內徑的確定:護筒長度L=(h+H)m(h為超前鉆確定的溶洞高度,H為溶洞頂到地面加30厘米的高度);單層護筒內徑大于樁直徑10cm,多層護筒最內層護筒內徑大于樁直徑10cm,其外面一層護筒內徑大于內層護筒外徑10cm,并以此類推。鋼護筒孔徑要準確,連接順直,用卷揚機成型。鋼護筒要有一定的剛度,單個大溶洞用單層護筒,兩個大溶洞用雙層護筒,并以此類推。

      2)內護筒的沉放:當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘,在頂部厚度范圍上下慢放輕提,沖錘不明顯受阻,說明頂部已成孔并且圓滑垂直的,此時用鋼絲繩活扣綁住內護筒,用吊機(或樁機自生重量)把內護筒放入外護筒內沉至孔底,必要時用振動錘下沉。

      用沖擊鉆成孔鋼護筒跟進法施工時,施工中應充分利用沖擊鉆的擴孔性能,使鋼護筒能順利下沉。鉆頭直徑大于剛護筒外徑3~5cm,護筒到位后鉆頭改為滿足成孔要求的鉆頭直徑。

      如果沖擊鉆在堅硬巖石中的擴孔系數較小,不能滿足鋼護筒下沉要求的,回填并加大鉆頭直徑二次沖孔,以保證鋼護筒順利下沉。為保證鋼護筒順利下滑,要求樁孔豎直,無歪斜、縮頸。

      3)主要適用范圍及優勢:適用于特大溶洞(溶洞高度大于3米)、無填充溶洞、半填沖溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時。

      5 預應力管樁法

      預應力管樁法是利用群樁基礎代替原有樁基的一種施工方法。一般適用于覆蓋層較厚,樁基為摩擦樁的情況。預應力管樁樁長比原設計樁長短,樁底可以不通過溶洞,或者通過溶洞,但溶洞下方巖層風化破碎嚴重,容易通過,靠樁側土摩阻力來抵抗樁頂垂直力。

      6 結語

      溶洞地區首先要加強地質勘探工作,詳細的地勘報告是選擇合理選擇溶洞處理方法的前提。施工時應嚴密觀測,如法線溶洞分布與設計時采用的地質資料溶洞描述不符,應及時上將實際地質情況報業主及設計單位,必要時調整溶洞處理方法。

      參考文獻:

     、拧稑痘鶅灮O計專題研究報告》馮鵬程郭安輝

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