旋挖鉆全護(hù)筒成孔工藝在巖溶發(fā)育區(qū)的應(yīng)用研究

張曉彬

中鐵北京工程局集團(tuán)第二工程有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 引言

巖溶地區(qū)由于地下水含量較高且具有較為復(fù)雜的地質(zhì)情況,容易形成土洞并發(fā)育為溶洞,在此地區(qū)進(jìn)行鐵路工程建設(shè)則具有較高的安全事故概率。尤其是在此地區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)的施工過程中,容易由于上述原因而導(dǎo)致坍塌和地面沉降問題的發(fā)生。因此,文章提出了采用旋挖鉆全護(hù)筒沉孔工藝來確保鐵路工程樁基施工中的孔壁穩(wěn)定性,避免上述問題的發(fā)生。

2 施工工藝特點(diǎn)

本文所提出的旋挖鉆全護(hù)筒跟進(jìn)巖面鉆進(jìn)成孔施工工藝的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先就是此工藝中所引壓管的旋挖鉆機(jī)具有較大的功率、輸出扭矩以及軸向壓力,不僅具有較高的施工效率,而且比較靈活,具有較為廣泛的應(yīng)用范圍。其次就是全護(hù)筒施工工藝比較適合在大面積基礎(chǔ)樁施工中應(yīng)用,且表現(xiàn)出具有較快速的成孔速度以及較好的成孔質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。最后就是可以有效解決傳統(tǒng)旋挖施工工藝應(yīng)用中容易出現(xiàn)漏漿以及漏混凝土的問題。這主要是由于在此工藝應(yīng)用中,在動(dòng)力頭上連接驅(qū)動(dòng)器和連接盤之后可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)壓和鉆桿的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),也就是可以實(shí)現(xiàn)鉆挖施工和轉(zhuǎn)壓下鋼套筒施工的同時(shí)進(jìn)行,這樣可以有效保護(hù)周圍地層且避免坍孔事故的發(fā)生。此外,在此工藝實(shí)際應(yīng)用中,可以在鉆進(jìn)到鋼護(hù)筒與首層巖面之間的距離為1～2m 即結(jié)束鉆進(jìn),然后處理護(hù)筒刃腳之后對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)下壓,這樣可以有效防治漏漿和漏混凝土的問題,還可以預(yù)防鉆孔偏斜的問題。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況 以某工程為例,其橋梁工程所在位置的巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,存在較多的溶洞和溶隙,而且由于東中存在較多的水或泥沙,導(dǎo)致在鉆進(jìn)作業(yè)中容易出現(xiàn)地面塌陷的問題。此外,針對(duì)此工程所在地周圍存在較為密集的建筑物以及周圍環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn),采用旋挖鉆機(jī)來進(jìn)行施工。而且針對(duì)溶洞,通過直接拋填擠壓的方法來對(duì)高度為1～2m 的小溶洞進(jìn)行處理,以及通過分層拋填擠壓的方法來對(duì)2m 以上的大溶洞進(jìn)行處理。在此工程施工中所應(yīng)用的施工設(shè)備主要就是頂管機(jī)和旋挖機(jī),在二者的配合下來開展全護(hù)筒上拔作業(yè)。此外還有護(hù)筒以及配套的泵站等設(shè)備。

3.2 旋挖鉆施工工藝流程 一是使用全站儀結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙來對(duì)樁基坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量放樣。

二是先用旋挖鉆將里面的鉆渣掏出,基本每4m 一個(gè)循環(huán),鋼套筒每下一節(jié),再用全回轉(zhuǎn)將4cm 厚,直徑1.4m 的鋼套筒下放,旋挖鉆基本鉆進(jìn)4M,后面緊接著下放鋼套筒,直至成孔；成孔后在下放內(nèi)徑為1.25 M 的鋼護(hù)筒,直至樁底,再次利用旋挖鉆清理孔底,完成后下放鋼筋籠,灌注混凝土。

三是在護(hù)筒下放深度達(dá)到與首層巖面的距離為1～2m 時(shí)則停止并對(duì)刃腳進(jìn)行處理,然后繼續(xù)下放直到巖面的問題。在上述刃腳處理的過程中,需要使用分次拋填水泥和碎石的方式來進(jìn)行處理,通常每次要拋填3～4包水泥,而且深度在1m 左右,通過筒鉆的多次上下擠壓密實(shí)來保證刃腳不會(huì)出現(xiàn)漏漿問題,避免坍孔問題的發(fā)生。之后再持續(xù)進(jìn)行護(hù)筒的下放一直到溶洞頂板的位置。

四是對(duì)溶洞進(jìn)行處理。針對(duì)施工中遇到的串珠狀的溶洞,需要針對(duì)其中的大溶洞來采取分層拋填的方法進(jìn)行逐個(gè)處理,而且在對(duì)溶洞進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)時(shí),如果在頂板鉆穿之后出現(xiàn)嚴(yán)重的漏漿問題,則需要立即進(jìn)行泥漿的填充以及黃泥和小片石的拋填。如果在此過程中出現(xiàn)的漏漿問題比較輕微,則通過補(bǔ)充泥漿的方式進(jìn)行處理,且在泥漿穩(wěn)定之后使用筒鉆來對(duì)溶洞填充物進(jìn)行上掏,每次的深度在1m 左右。還要進(jìn)行每次6包水泥以及其他的碎石、水玻璃等拋填,同時(shí)使用螺旋準(zhǔn)頭和特殊地雷型鉆頭開展擠壓護(hù)壁處理。

五是當(dāng)上述鉆進(jìn)作業(yè)持續(xù)至設(shè)計(jì)深度之后需要進(jìn)行清孔作業(yè),且在清孔結(jié)束且經(jīng)過檢驗(yàn)合格之后才能提鉆。之后進(jìn)行鋼筋籠的吊放以及導(dǎo)管的下放,按照導(dǎo)管的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行編號(hào),確保混凝土灌注作業(yè)中對(duì)埋管深度的有效控制。

六是在下放完導(dǎo)管且對(duì)孔底沉渣檢測(cè)完成并合格之后,將吸泥彎頭拆除并開展混凝土澆筑。控制上述過程中導(dǎo)管深度為2～6m,在混凝土澆筑至套筒底以上10m 就將港通通進(jìn)行第一次拔拆。最后控制灌注的樁頂標(biāo)高超過設(shè)計(jì)標(biāo)高1m 左右之后將多余的樁頭進(jìn)行鑿除。

4 施工中常見問題的預(yù)防與處理

4.1 鉆孔傾斜的問題 在此施工工藝應(yīng)用中,為了對(duì)鉆孔傾斜的問題進(jìn)行有效預(yù)防,需要使用水平儀來對(duì)鉆桿的水平度進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè),而且在鉆至軟硬互層、斜巖巖面以及半邊巖的位置時(shí)需要盡量降低進(jìn)尺速率,而且針對(duì)較為復(fù)雜的斜巖面和半邊巖,還可以采用混凝土灌注并找平的方式來預(yù)防鉆孔傾斜。此外,針對(duì)地下溶洞情況,需要對(duì)溶洞進(jìn)行填充或者是通過護(hù)筒設(shè)置的方式來預(yù)防。而如果鉆進(jìn)中遇到探頭石或僵核,需要在將松動(dòng)和取土之后再進(jìn)行鉆進(jìn)。如果在上述過程中出現(xiàn)了鉆孔傾斜的問題,則需要通過回填片石或者進(jìn)行素混凝土澆注的方式來對(duì)鉆頭偏斜問題進(jìn)行糾正。

4.2 塌孔問題 為了預(yù)防塌孔問題,需要對(duì)泥漿的密度進(jìn)行合理選擇和嚴(yán)格控制,還要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)過程中的泥漿水位,針對(duì)發(fā)生的漏漿問題及時(shí)進(jìn)行堵漏。此外,還要合理選擇護(hù)壁方法來做好不同層深中孔壁的保護(hù),而且要避免與其他大型設(shè)備同時(shí)開展作業(yè),且在鉆孔完成之后也嚴(yán)禁大型機(jī)械設(shè)備通過樁孔附近。

4.3 卡鉆問題 為了預(yù)防卡鉆問題,在鉆進(jìn)過程中需要控制鉆進(jìn)和提鉆時(shí)的轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)深度,通常要控制深度在鉆斗高度的1/3以內(nèi)。針對(duì)已經(jīng)發(fā)生的卡鉆問題,則需要上下反復(fù)提放鉆頭以及正反循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭來確保異物脫離,之后才能提鉆。

5 結(jié)語(yǔ)

在巖溶地區(qū)進(jìn)行鐵路工程樁基施工也是目前比較常見的狀況,而由于傳統(tǒng)的施工方法存在容易導(dǎo)致塌孔和漏漿等事故的缺點(diǎn),因此本文提出了旋挖鉆全護(hù)筒成孔施工工藝,并且以某工程中的橋梁樁基施工為例,介紹其施工工藝,并針對(duì)施工中容易遇到的鉆孔傾斜、塌孔以及卡鉆等問題,提出了有效的預(yù)防以及事故處理措施,希望可以為同行提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。