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閱讀 4381 次 洛河大橋軟弱地質條件下鉆孔灌注樁處理方法

摘要:鉆孔灌注樁是橋梁工程大量選用的一種基礎形式,具有適應性廣泛、施工工藝性強、樁體承載性能好等優點。本文通過工程實例,揭示了在軟弱地質條件下灌注樁成孔過程中出現的問題以及采取的必要技術措施,解決了施工中的具體問題,對同類工程具有借鑒作用。...

洛河大橋軟弱地質條件下鉆孔灌注樁處理方法

馮勇  李建雄

陜西建工集團機械施工有限公司

1、概況

    1.1設計概述:

    洛河大橋工程是省道202線大荔科技產業園區過境段拓寬改建工程的重要組成部分,位于大荔縣境內石槽鄉,橫跨洛河,起始樁號為K2+180.50K2+526.5,全長346。橋梁基礎為鉆孔灌注樁,主要工程數量:鉆孔灌注樁共40根,樁長39-48,其中橋臺樁8根,樁徑1.2,橋墩樁32根,樁徑1.4

    1.2地質情況:

    1.2.1路線總體屬于渭河和洛河三角洲地帶沖積、堆積地貌,根據地層結構、土體及其狀態、地表形態等,可以進一步劃分為洛河河漫灘地貌和三角洲階地地貌二個單元。橋梁工程所處的地形為洛河河漫灘地貌地區,主要分布在大荔縣南,屬洛河河水流沖、洪積發育區。區內河堤兩岸為農田,人工填土較厚。地下水資源豐富,地下水位在地面線下12.00-17.00之間。

    1.2.2沿線地形平坦,勘察區河灘粉砂層屬飽水砂土,經驗算為非液化土層。橋址區地質狀況如表1

    1.2.3、橋位處地形分為三個階地形式:0#4#13#17#處于第一階地分布在洛河兩側的耕地;5#6#9#12#處于相對較低的第二階地;7#8#樁位處于第三階地,位于洛河河槽內。

1

地層編號

巖土

名稱

狀態

特征

層厚(米)

埋深(米)

層頂海拔高程(米)

工程巖土分級

1

填筑土

稍密-中密

人工填筑堆積的雜填土,含大量的礫石,不均勻

1.60~3.8

2

現代河流沖積區

稍密

粉砂,淺黃色,砂土均勻,屬洛河沖、洪積所成,含少量砂礫

3.26.4

0.003.80

339.08344.63

3

現代河流沖積區

中密

細砂,暗黃色,砂土均勻,屬洛河沖、洪積成分選性好,下部含零星黏土塊

8.99.8

3.2010.00

335.44338.23

4

古土壤系

硬塑

粘土,棕紅色,土質均勻,屬第四系風積形成的古土壤

最大厚度可達到50

325.83329.02

2、工程施工中遇到的問

    該工程于20091216日期開工,選用旋挖鉆機成孔泥漿護壁的施工方案,至2010年元月2日,完成從17#13#橋墩樁基的12根樁,施工較為順利,但在施工至12#-2樁基時,成孔鉆進至28米時出現護筒下沉(見圖1)、孔口(見圖2)開裂現象,往孔內注水到護筒頂口后不久,孔內水位明顯下降。檢查發現護筒下部懸空。由于鉆機自重大,為施工安全,決定停機并將樁孔用素土回填。

    由以上可看到,粉砂層上覆蓋土層厚度變化是向河道方向隨著階地降低,逐漸變薄,至河道位置進入粉砂層。導致施工12-2樁時出現孔口開裂、護筒下沉的主要原因是:地表下具有較厚的飽水性粉砂,流動性強,地基整體承載力較低,成孔時孔內壁四周的粉砂受到振動和水沖刷,向孔內流動,導致護筒底部喪失承載層,失去下層粉砂的支撐及孔隙水的壓力,且在鉆機的重壓及振動下,出現護筒下沉、孔內坍塌、孔口開裂。

4、技術方案比較與選擇

    經施工技術人員匯同業主、設計院、監理單位等共同進行分析,提出以下方案進行優選,具體見表3

    經過分析和比選,綜合考慮施工成本和工期等要求,最終選擇方案為:對橋北0#5#樁基的施工仍以旋挖鉆機進行作業,對地勢較低的6#12#樁基的施工采取方案三和方案四的綜合方案進行施工,即在原地表上填筑3米厚的素土層,使粉砂層上土層厚度增加至5.56米厚,使用汽車鉆進行正循環成孔工藝施工。

3、技術方案比選表

序號

方案名稱

具體實施方法

優缺點

方案一

地基化學加固法

用機具將漿液灌入地基中,并與地基土發生化學變化,膠結成新的堅硬的物質,從而提高地基強度和承載力。具體施工工藝為在橋梁樁位的周圍均勻布設6個水泥攪拌樁,用鉆機成孔,深度為剛好穿過粉砂層,注入拌制好的水泥漿進行深層攪拌,使漿液與粉砂土顆粒膠結起來以改善粉砂層的物理和力學性質,在橋梁樁周圍形成一個堅固的筒體,使橋梁樁順利施工。

優點:1、利用水泥攪拌樁形成筒體,有效的解決孔內坍塌、擴孔、孔口開裂問題;

2、阻擋飽和粉沙層向孔內流動,提高原地基承載力,解決孔口開裂問題。

缺點:1、施工成本較高

2、等待時間長,工期較長

方案二

加長護筒法

將原使用的2.5米護筒加長至5米,埋設時將護筒四周的夯實土層厚度增加到5米,并擴大護筒周邊夯實范圍。

優點:1、增加護筒四周摩阻力,以解決護筒下沉、孔口開裂問題;

2、提高水頭壓力,增加孔壁穩定性。

缺點:1、埋設護筒開挖較深,換填土工程量大,護筒埋設困難;

2、灌注完畢后護筒難以拔出,不能再次利用,同時對后期破除樁頭增加難度;

3、施工成本高。

方案三

循環鉆機施工

將旋挖鉆成孔的施工工藝改變為循環鉆機成孔,鉆機采用輕型汽車鉆。

優點:1、可根據地質狀況進行正循環或反循環作業,有效減小機械對粉砂層的擾動,鉆頭對孔壁的擾動也將減小,解決由于設備振動引起粉砂層坍塌、孔徑過大等問題,且施工中可自造泥漿進行護壁,改善孔壁穩定性;

2、施工設備自重較小,避免由于設備自重造成孔口開裂;成本較低。

缺點:粉砂層可能發生縮徑問題,需要進行二次,甚至多次掃孔作業,施工進度較慢。

方案四

填筑土

采取從地表向上整體填筑3米厚粘土層,分層填筑并碾壓密實,橋梁樁處位形成一層密實具有一定承載力的土層,在填筑完畢的地面上進行鉆孔灌注樁施工。

優點:不因機械設備擾動發生開裂,護筒底不易發生坍塌,可有效的解決孔口開裂、護筒下沉等問題;施工成本較低。

缺點:使后期的系梁基坑開挖難度加大,增加了挖土方工程量

5、施工技術要求

    5.1素土回填時嚴格控制,每層虛鋪厚度300cm350cm,用壓路機碾壓密實(密實度不小于95%),以保證鉆機在鉆進過程中不下沉,不偏位。對于位于河道中間的7﹟、8﹟樁位,由于圍堰填土厚度至少7,要保證回填土上邊緣外側距護筒外緣的距離不小于5,以確保成孔時泥漿不會外泄。

    5.2泥漿制備采用泥漿攪拌機調制,將膨潤土加水浸透,按比例加入纖維素、燒堿等材料,然后以拌和機加水拌制,禁止直接將膨潤土投入到孔中利用鉆機造漿,泥漿的各項指標應滿足要求。

    5.3初始鉆進時,應控制鉆孔進度,尤其在穿越粉砂層時,要輕壓慢鉆,始終保持護筒內水頭高度。待穿過粉砂層后,方可轉入正常鉆進速度。鉆進中隨時檢查孔內泥漿的各項指標及鉆機工作情況,并隨時提取渣樣分析粉砂層是否穿越及地質變化情況,做好詳細記錄。

    樁基工程于2010年元月7日復工,于20102月初按原計劃工期完成樁基施工,為橋梁的后續工程開展奠定了基礎。

6、樁基工程檢測

    樁基施工完成后,檢測單位對所有樁進行超聲波無損檢測,所有樁樁身完整,滿足設計要求。同時,隨機選擇13-2樁進行混凝土鉆探取蕊與單軸抗壓試驗,結果表明,樁體混凝土質量與強度均達到設計標準,全部評為一類樁。

7、結束語   

    通過洛河大橋橋梁樁基的施工,使工程施工技術人員得到得到鍛煉,掌握了在特殊地質條件下的鉆孔灌注樁施工方法,為今后在類似地質條件下鉆孔灌注樁施工積累了經驗。

(本文來源:陜西省土木建筑學會  文徑網絡:文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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