用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法与流程

1.本发明涉及一种施工方法，尤其是涉及一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，属于建筑工程结构物建造工艺技术领域。


背景技术：

2.目前，国内岩溶地区建筑桥梁较为普遍，岩溶地区曾被称作建桥“禁区”。主要有两方面的原因：一是成桩质量难以保证；二是桩基础施工过程易发生坍孔事故，施工安全难以保证。岩溶地质在我国分布广泛，在这些地区，在桥梁工程施工过程中因未能对溶洞采取有效的处理而塌孔，导致桥梁桩位发生偏移的情况屡见不鲜，甚至由于施工过程桩孔大面积坍塌而引发安全事故，使得工程的成本大大增加，工期严重延误，甚至工程实施中断。因此，为解决上述施工存在的问题，通过理论研究和现场实践应用总结，岩溶地基桩基施工岩溶地基桩基施工可采用人工挖孔桩和钻(冲)孔灌注桩基础等施工方法，当桩侧溶洞存在地下水且采用人工挖孔方法施工时，应采取疏导、堵塞等措施，并应满足干作业施工条件要求；当地下水位无法降低或发生涌水现象时，可采取钢套筒护壁、高压注浆帷幕法止水、异形板或斜管节支挡等措施；采用钻(冲)成孔灌注桩穿过溶洞时，应根据溶洞大小备足泥浆及片石。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效提高成桩质量，避免施工过程中发生坍孔事故的用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法。
4.为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，所述的施工方法先根据勘测获得的数据资料对成孔区域内的溶洞进行分类，再根据溶洞的不同类型对处于相应溶洞区域内的桩基孔分别采用全护筒法、静力注浆法或覆盖层注浆固结法完成该溶洞区域内的桩基孔周边基础的固结以及该溶洞区域内桩基孔成孔的施工工作。
5.进一步的是，根据勘测获得的数据资料将成孔区域内的溶洞按下述规则进行分类，
6.[0007][0008]
上述方案的优选方式是，根据溶洞的类型分别按下述方法进行溶洞区域内的桩基孔周边基础的固结和桩基孔成孔的施工，
[0009][0010]
进一步的是，在进行桩基孔成孔前先需要进行平面桩位放样确定，其过程如下，
[0011]
平面桩位放样按经计算复核无误的桩位中心坐标用全站仪进行，在桩基的中心桩位放样完成后，在不同的控制点上放置测量仪检查复核，或用大钢尺丈量邻近桩位之间的距离判断放样点位是否正确；确认正确后施工班组根据现场技术放样桩位埋设护桩，护桩埋设在钻孔桩纵、横轴方向，每个方向每边埋设一个护桩形成十字交叉完成平面桩位放样工作。
[0012]
上述方案的优选方式是，在采用全护筒法对溶洞区域内的桩基孔周边基础进行固结以及对溶洞区域内的桩基孔成孔时至少包括吊放钢护筒、护筒刃脚固结处理以及成孔几个步骤。
[0013]
进一步的是，在吊放钢护筒时是按下述步骤进行的，
[0014]
回旋钻机钻至岩面经验收后，将首节钢护筒吊放入孔内，焊接反向牛腿固定钢护筒，然后吊放上一节钢护筒后焊接接长，依次下放焊接直到钻孔底，测量定位后焊接固定，接着在护筒和孔壁之间填充细碎石，并根据填充的固结状况向细碎石压送水泥浆形成牢固固结填充体，
[0015]
当吊放钢护筒时如果阻力过大采用振动锤协助下放到位，焊接反向牛腿固定钢护筒时先用双向全站仪测量控制并调整钢护筒的垂直度。
[0016]
上述方案的优选方式是，在对护筒刃脚部位进行固结处理时是按下述步骤进行的，
[0017]
钢护筒下放至岩面后，根据钢护筒底部周边与岩面的接触情况，对钢护筒与岩面之间存在的超标间隙进行护筒脚的固结，固结处理采用高压旋喷法将护筒刃脚与岩面周围的粗砂与角砾固结成一个具有规定强度的整体围幕。
[0018]
进一步的是，采用静力注浆法对溶洞区域内的桩基孔周边的基础进行固结以及该溶洞区域内的桩基孔进行成孔是按下述步骤进行的，
[0019]
当几根桩穿过同一溶洞时，根据地质情况在每一根桩基孔的中心位置钻注浆孔或在每根桩孔内钻2～3个注浆孔，通过注浆孔向溶洞内灌入砂或碎石，然后用注浆设备向溶洞内注入水泥浆或水泥砂浆将充填物固结，保证冲钻成孔时具有足够的固结体，最后进行桩孔的成孔
[0020]
当溶洞体积较大时通过注浆孔向溶洞内灌入碎石。
[0021]
进一步的是，采用覆盖层注浆固结法对溶洞区域内的桩基孔周边的基础进行固结以及该溶洞区域内的桩基孔成孔是按下述步骤进行的，
[0022]
采用混凝土输送泵对岩面以上的砂砾、卵石类透水层，自下而上分段高压力灌注高强度水泥砂浆对砂砾、卵石层内的孔隙、通道进行充填；同时，通过高压力的砂浆灌注，在孔底形成浆泡，由浆泡向四周扩散，并对周围松散的砂土层进行挤压，使其密实、固结、稳定完成加固工作后再进行桩基孔的成孔。
[0023]
本发明的有益效果是：本技术提供的技术方案通过先根据勘测获得的数据资料对成孔区域内的溶洞进行分类，然后再根据溶洞的不同类型对处于相应溶洞区域内的桩基孔分别采用全护筒法、静力注浆法或覆盖层注浆固结法完成该溶洞区域内的桩基孔周边基础的固结以及该溶洞区域内的桩基孔成孔的施工工作将。这样，由于在钻孔之前，先根据不同的溶洞情况对桩基孔位置处进行了全护筒、静力注浆或覆盖层注浆固结处理，然后再进行桩基孔的成孔，从而不仅有效的避免施工过程中在孔附近发生孔壁坍塌，进而出现坍孔事故的情况，而且由于对桩基孔进行了预处理，不可以有效的提高成桩质量。具体来说就是，当冲孔至溶洞位置发现孔内泥浆液面迅速下降时，应立即抛填片石封堵溶洞，并从储浆池向孔内补注泥浆至孔内泥浆面稳定后再继续钻孔，防止漏浆及混凝土流失。当溶洞规模较大时，可采用强度等级不低于c20的速凝混凝土或水泥砂浆封堵，混凝土或水泥砂浆中应添加速凝剂。通过该工法的应用很好的控制了溶洞桩成孔质量，最大限度的避免了塌孔、斜孔、位移现象的发生。达到安全高效、节约成本、绿色环保的施工要求。从小麻栗河大桥及天井村特大桥实际施工情况上看，岩溶地区溶洞桩成桩的施工过程中，有效避免桩基二次钻孔大大缩减了施工周期，有效保证施工进度，这对于降低施工成本投入、保证工期进度按照计划有效的进行具有积极的现实意义。岩溶地区桩基成桩工法通过小麻栗河大桥和天井村特大桥的实践应用，施工完成后桩基的施工质量经过检测全部达到设计及相关规范要求，使本项目的工期、安全、质量、环保得到了保证；也为今后的岩溶地区施工积累了宝贵的施工经验，从项目整体质量和施工成本经济角度均取得很好的效果。经济效益和社会：此工法的应用能够有效避免岩溶地区溶洞桩大面积塌孔，二次钻孔，偏移等施工问题，采用此工法，对于项目进度目标控制、质量目标控制都产生了极大作用，能够有效节约施工成本直接经济效益明显，在人工、材料、机械、工程造价等方面节约显著，从项目整体工期、施工质量、成本节约、施工安全、项目后期运营等方面有较好的指导作用。
附图说明
[0024]
图1为本发明用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法涉及到的护桩布置示意图；
[0025]
图2为本发明用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法涉及到的灌注水下混凝土的施工顺序图；
[0026]
图3为本发明用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法涉及到的溶洞回填示意图。
[0027]
图中标记为：桩基孔1、护桩2、钻孔桩3、固结体4。
具体实施方式
[0028]
如图1、图2以及图3所示是本发明提供的一种能有效提高成桩质量，避免施工过程中发生坍孔事故的用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法。所述的施工方法先根据勘测获得的数据资料对成孔区域内的溶洞进行分类，再根据溶洞的不同类型对处于相应溶洞区域内的桩基孔1分别采用全护筒法、静力注浆法或覆盖层注浆固结法完成该溶洞区域内的桩基孔1周边基础的固结以及该溶洞区域内的桩基孔1成孔的施工工作。本技术提供的技术方案通过先根据勘测获得的数据资料对成孔区域内的溶洞进行分类，然后再根据溶洞的不同类型对处于相应溶洞区域内的桩基孔分别采用全护筒法、静力注浆法或覆盖层注浆固结法完成该溶洞区域内的桩基孔周边基础的固结以及该溶洞区域内的桩基孔成孔的施工工作将。这样，由于在钻孔之前，先根据不同的溶洞情况对桩基孔位置处进行了全护筒、静力注浆或覆盖层注浆固结处理，然后再进行桩基孔的成孔，从而不仅有效的避免施工过程中在孔附近发生孔壁坍塌，进而出现坍孔事故的情况，而且由于对桩基孔进行了预处理，不可以有效的提高成桩质量。
[0029]
上述实施方式中，根据勘测获得的资料，本技术将成孔区域内的溶洞按下述规则进行分类，
[0030][0031]
然后根据溶洞的类型分别按下述方法进行溶洞内桩基孔1周边基础的固结和桩基孔1成孔的施工，
[0032]
具体施工过程中如下，在进行桩基孔1成孔前先需要进行平面桩位放样确定，其过程中如下，
[0033]
平面桩位放样按经计算复核无误的桩位中心坐标用全站仪进行，在桩基的中心桩位放样完成后，在不同的控制点上放置测量仪检查复核，或用大钢尺丈量邻近桩位之间的距离判断放样点位是否正确；确认正确后施工班组根据现场技术放样桩位埋设护桩，护桩埋设在钻孔桩纵、横轴方向，每个方向每边埋设一个护桩形成十字交叉完成平面桩位放样工作。
[0034]
各相应的，对每一种处理方法的具体操作为，
[0035]
在采用全护筒法对溶洞区域内的桩基孔1周边基础进行固结以及对溶洞区域内的桩基孔1成孔时至少包括吊放钢护筒、护筒刃脚固结处理以及成孔几个步骤。在吊放钢护筒时是按下述步骤进行的，
[0036]
回旋钻机钻至岩面经验收后，将首节钢护筒吊放入孔内，焊接反向牛腿固定钢护筒，然后吊放上一节钢护筒后焊接接长，依次下放焊接直到钻孔底，测量定位后焊接固定，接着在护筒和孔壁之间填充细碎石，并根据填充的固结状况向细碎石压送水泥浆形成牢固固结填充体，
[0037]
当吊放钢护筒时如果阻力过大采用振动锤协助下放到位，焊接反向牛腿固定钢护筒时先用双向全站仪测量控制并调整钢护筒的垂直度。在对护筒刃脚部位进行固结处理时是按下述步骤进行的，
[0038]
钢护筒下放至岩面后，根据钢护筒底部周边与岩面的接触情况，对钢护筒与岩面之间存在的超标间隙进行护筒脚的固结，固结处理采用高压旋喷法将护筒刃脚与岩面周围的粗砂与角砾固结成一个具有规定强度的整体围幕。
[0039]
采用静力注浆法对溶洞区域内的桩基孔1周边的基础进行固结以及该溶洞区域内的桩基孔1进行成孔是按下述步骤进行的，
[0040]
当几根桩穿过同一溶洞时，根据地质情况在每一根桩基孔1的中心位置钻注浆孔或在每根桩孔内钻2～3个注浆孔，通过注浆孔向溶洞内灌入砂或碎石，然后用注浆设备向溶洞内注入水泥浆或水泥砂浆将充填物固结，保证冲钻成孔时具有足够的固结体，最后进行桩孔的成孔，
[0041]
当溶洞体积较大时通过注浆孔向溶洞内灌入碎石。
[0042]
采用覆盖层注浆固结法在溶洞区域内的桩基孔1周边的基础进行固结以及该溶洞
区域内的桩基孔1成孔是按下述步骤进行的，
[0043]
采用混凝土输送泵对岩面以上的砂砾、卵石类透水层，自下而上分段高压力灌注高强度水泥砂浆对砂砾、卵石层内的孔隙、通道进行充填；同时，通过高压力的砂浆灌注，在孔底形成浆泡，由浆泡向四周扩散，并对周围松散的砂土层进行挤压，使其密实、固结、稳定完成加固工作后再进行桩基孔1的成孔。
[0044]
综上所述，采用本技术供的技术方案还具有以下优点，
[0045]
当冲孔至溶洞位置发现孔内泥浆液面迅速下降时，应立即抛填片石封堵溶洞，并从储浆池向孔内补注泥浆至孔内泥浆面稳定后再继续钻孔，防止漏浆及混凝土流失。当溶洞规模较大时，可采用强度等级不低于c20的速凝混凝土或水泥砂浆封堵，混凝土或水泥砂浆中应添加速凝剂。通过该工法的应用很好的控制了溶洞桩成孔质量，最大限度的避免了塌孔、斜孔、位移现象的发生。达到安全高效、节约成本、绿色环保的施工要求。从小麻栗河大桥及天井村特大桥实际施工情况上看，岩溶地区溶洞桩成桩的施工过程中，有效避免桩基二次钻孔大大缩减了施工周期，有效保证施工进度，这对于降低施工成本投入、保证工期进度按照计划有效的进行具有积极的现实意义。岩溶地区桩基成桩工法通过小麻栗河大桥和天井村特大桥的实践应用，施工完成后桩基的施工质量经过检测全部达到设计及相关规范要求，使本项目的工期、安全、质量、环保得到了保证；也为今后的岩溶地区施工积累了宝贵的施工经验，从项目整体质量和施工成本经济角度均取得很好的效果。经济效益和社会：此工法的应用能够有效避免岩溶地区溶洞桩大面积塌孔，二次钻孔，偏移等施工问题，采用此工法，对于项目进度目标控制、质量目标控制都产生了极大作用，能够有效节约施工成本直接经济效益明显，在人工、材料、机械、工程造价等方面节约显著，从项目整体工期、施工质量、成本节约、施工安全、项目后期运营等方面有较好的指导作用。
[0046]
更为具体的是，
[0047]
1、能够有效防止出现漏浆，孔内泥浆液面迅速下降，泥浆护壁无法抵抗漏浆的情况发生；
[0048]
2、能够有效将溶洞内水泥浆或水泥砂浆将其充填物固结，保证冲钻成孔时有足够的固结体；
[0049]
3、可根据现场实际情况进行组合调整，易于施工；
[0050]
总之起到了缩短工期、降低成本、利于现场文明施工的作用。
[0051]
具体实施例
[0052]
方法一：全护筒法
[0053]
若溶洞范围较大，漏浆严重时，一但发生漏浆，孔内泥浆液面迅速下降，泥浆护壁无法抵抗漏浆时产生的内外水头差所产生的压力，其后果会导致塌孔埋钻等恶性事故发生，而防止出现这种情况最有效的方法是采用全护筒施工。在实际施工中采用护筒跟进方式。
[0054]
护筒跟进施工，即先按常规方法沉放护筒，钻机就位钻孔至一定深度后，移走钻机，再将护筒振动下沉，如此反复，直至护筒跟进至基岩面。
[0055]
1)、吊放钢护筒
[0056]
回旋钻机钻至岩面经验收后，将钢护筒吊放入孔内，焊接反向牛腿固定(双向全站仪测量控制调整垂直度)，吊放上一节后焊接接长，依次下放，焊接中严格控制顺直度，下放
到钻孔底，测量定位后焊接固定，然后在护筒和孔壁之间填充细碎石，必要时可通过压送水泥浆固结。吊放钢护筒时如果阻力过大可以采用振动锤协助下放到位。
[0057]
2)、护筒刃脚固结处理
[0058]
钢护筒下放至岩面后，钢护筒底周边不可能与岩面完全接触，且岩面一般较为倾斜，钢护筒与岩面之间往往会形成较大间隙，这些间隙仅由淤泥填充，易塌孔，特别是在溶洞漏水严重的情况下，若不加以固结，不仅无法进尺，还极易造成埋钻等事故。在施工中可采取方法进行护筒脚的固结：
[0059]
②
、可在钢护筒刃脚外，采用高压旋喷法将护筒刃脚与岩面周围的把粗砂与角砾固结成一个有一定强度的整体围幕，这种方法安全上较有保障，但工艺复杂、成本高、工期长。
[0060]
方法二：静力注浆法
[0061]
在成孔施工前，对溶洞进行静力注浆方法是十分有效的措施。根据地质情况在每一根桩的中心位置(几根桩穿过同一溶洞时)钻注浆孔或在每根桩孔内钻2～3个注浆孔，通过注浆孔向溶洞内灌入砂或碎石(溶洞体积较大时)，然后用注浆设备向溶洞内注入水泥浆或水泥砂浆将充填物固结，保证冲钻成孔时有足够的固结体4。
[0062]
方法三：覆盖层注浆固结
[0063]
采用混凝土输送泵对岩面以上的砂砾、卵石等透水层，自下而上分段高压力进行灌注高强度水泥砂浆(m20)，向砂砾、卵石层内的孔隙、通道充填，同时，通过高压力的砂浆灌注，在孔底形成浆泡，由浆泡向四周扩散，并对周围松散的砂土层进行挤压，使其密实、固结、稳定，达到加固的目的，可防止溶洞桩基施工漏浆、坍孔等事故的发生。
[0064]
实施例一
[0065]
桥梁测量放样按一级导线控制。平面桩位放样按经计算复核无误的桩位中心坐标用全站仪进行。在桩基的中心桩位放样完成后，可在不同的控制点上置仪检查复核，或用大钢尺丈量邻近桩位之间的距离是否正确。施工班组根据现场技术放样桩位埋设护桩2，护桩2埋设在钻孔桩纵、横轴方向，每个方向每边埋设一个护桩2，十字交叉。此处的钻孔桩3在浇筑前为桩基孔1。