遼寧省濱海路大連市葫蘆套至蕎麥山段K6+059大橋,共有68根嵌巖灌注樁(其中φ1.8 m樁52根,φ1.2 m樁16根)。位于淺水海灣區(qū)(海水深度為0-3m),下部施工時采用筑島法施工。根據(jù)地質勘察報告資料,本橋位地質條件較差,地層由上而下為筑島回填石渣、淤泥、粉質粘土(含少量礫石)、風化灰?guī)r(含裂隙)、溶洞、微風化灰?guī)r。
由于巖溶強烈發(fā)育,巖面起伏較大,高程突變。各樁基穿過的溶洞大小形式都不一樣,主要存在三種形式的溶洞:一類為充填性溶洞,一般由褐黃色、可塑的粘性土充填,中間間斷夾有小部分灰?guī)r巖塊,本橋大多數(shù)是此類樁基;另一類為溶蝕嚴重的空溶洞,此類溶洞一般溶蝕裂隙發(fā)育,溶蝕面清晰,地質勘探時大量漏水,如0-1#樁、6-2#樁、12-1#樁,施工時泥漿迅速流失,由于上層15m左右的淤泥承載力較低,易迅速坍塌,施工系數(shù)難度極大;再一類為半充填性溶洞,上部為孔洞,下面為粘土充填,如9-4#樁,施工難度如同第二類溶洞。
2、施工方案的確定
該工程地質條件極其復雜,考慮到空心沖擊鉆無法超越弱風化巖且施工時易上部淤泥層坍塌等原因,因此采用實心沖擊鉆,實心沖擊鉆具有設備簡單,操作方便,動力消耗小,機械故障少等特點,且通過回填片石和粘土能有效地處理淤泥層、溶洞和裂隙等問題;通過砸實擠密解決漏漿問題,有效防止坍孔。另外,一旦出現(xiàn)漏漿,可以立即將錘提出孔外,防止坍孔埋錘。
根據(jù)本橋的實際地質情況采用實心沖擊鉆成孔,最后確定兩種施工方案:一,回填石塊和袋裝粘土,沖砸固壁處理溶洞;二,鉆孔時跟進鋼護筒。
3、施工鉆機設備
根據(jù)本橋實際地質情況,沖擊鉆選用3.5~5.9t底部帶球弧面十字形鑄鋼實體鉆頭,直徑宜較設計孔徑小2~3cm,并焊φ32mm鋼筋環(huán)4個,用φ28mm鋼絲繩圍繞2~3圈,以備掉鉆頭后易于打撈。由于鉆具磨損最大,應有備用鉆頭和修理鉆頭的設備。
鋼絲繩應選用φ28mm(6×37),要有足夠的長度,即從卷揚機滾筒起到設計最深的樁底標高,滾筒上要留有7圈以上的富余量,繩尾必須錨固在滾筒上。
鋼絲繩與鉆頭連接,應采取鎢金套,大繩與鎢金套上鋼絲繩應同直徑,連接卡子不得少于8個,間距為180~200mm安裝時先對稱擰緊每個卡子,然后在吊重情況下逐個復擰,使每個卡子受力均勻。
護筒采用厚10mm的A3鋼板卷制而成,內徑為2.0m,護筒長3.0m。造漿池用8mm厚鐵板卷制成直徑2m高1.8m的鐵桶,選擇和備足良好的造漿粘土,泥漿比重可根據(jù)鉆進不同地層及時進行調整。泥漿性能指標如下:
泥漿比重:海泥砂黏土層1.2-1.3,巖石層1.3-1.4。
粘度:海泥砂黏土層22~30s,巖石層19~28s。
含砂率:新制泥漿不大于4%。
膠體率:不小于95%。
泥漿補充與凈化:泥漿循環(huán)系統(tǒng)采用正循環(huán)系統(tǒng)成孔。泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由震動篩、泥漿池、高壓泥漿泵、和進漿管(進漿管的下管口連接在鉆頭上)4部分組成。泥漿從孔口經由震動篩過濾后進入泥漿池,經過泥漿泵將泥漿經由進漿管送回孔底,含渣泥漿再從孔底上返至孔口。
4、鉆孔過程控制及事故處理
4.1淤泥地層
上部淤泥地層厚度在15~20m左右,由于鉆進過程中沖擊震動可能造成鉆機偏位,因此要反復核對中心位置,以免造成斜孔。
開孔前應在護筒內多加一些粘土塊,并混入一定數(shù)量直徑為20cm~40cm片石,借鉆頭沖擊力把泥膏、石塊擠向孔壁,以加固護筒刃腳。開始造孔至粘土層采用1m小沖程,每鉆進2m回填2.5m片石和粘土,片石與粘土的比例為2:1,使成孔堅實,豎直、圓順,避免塌孔。鉆進深度超過海泥層,方可進行正常沖擊,沖程以2.0~3.0m為宜。
鉆頭進入地面以下5-6m時,再次恢復護筒外四個控制點,將鉆機鋼絲繩偏移中心控制在2cm內,同時復核護筒頂標高。
4.2有填充溶洞地層
鉆頭鉆至最上一層溶洞溶頂以上0.5m時,向孔內拋投石塊高度0.5m,以平衡鉆頭,防止穿破溶洞時出現(xiàn)孔斜或梅花孔。沖程控制在1.0m,平穩(wěn)沖砸。經仔細觀察鉆頭穿破溶洞后鋼絲繩無擺動,孔位無偏斜。并將泥漿比重調制1.5~1.6,防止泥漿流失加水后比重小于1.3。
當感覺到鉆機進尺突然加快,孔內泥漿面緩慢下降,鉆機錘頭有輕微晃動和搖擺時表明進入溶洞。鉆進溶洞后,為保證固壁良好,鉆進1m向孔內投放石塊(邊長50~70cm)和袋裝黃土1.5m,以1.0m的小沖程鉆進,鉆到原位置時再向孔內投放石塊(粒徑為20~30cm)和黃土2.5m,仍以1.0m的小沖程重復兩遍鉆進,同一土層往復3次回填石塊,經反復沖砸用土石堵塞原洞內填充物的活動通道,防止鉆孔過程中的泥漿流失造成塌孔,更防止灌注砼過程中由于砼的比重大將原洞內填充物通道壓開砼流失出現(xiàn)斷樁事故。
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