关键词:综合管廊;灌注桩;溶洞
1工程地质情况
肇庆新区城市地下综合管廊及同步建设工程岩土工程勘察所在场地原始地貌为海陆交互相沉积环境下形成的冲洪积平原,现状地势整体较为平坦,地面高差整体起伏不大。
1.1地层岩性
经勘察揭示,本区段场地地基由人工填土层(Q4m1)、第四系冲积层(Q4a1)、洪积层(Q4pl)及石炭系石磴子段(Csh)灰岩、泥岩等组成。第四系土层由粉质黏土、淤泥、淤泥质土及饱和砂土等组成;基岩按风化程度划分为中风化岩带,基岩中存在溶洞。
1.2地下水类型
本区域地下水发育。地下水的形成条件、赋存特征、富集径流排泄及其分布规律,主要受岩性、地质构造、地貌条件和降雨量的影响。该区雨量充沛,地下水主要由大气和地表水供给。
根据其赋存介质的类型,沿线地下水主要有三种类型:一种是第四系松散层中的上层滞水;一种是第四系地层中的孔隙水,主要赋存于细砂、中砂、砾砂、卵石层中,具微承压性;一类为基岩裂隙(构造裂隙)水,主要赋存于构造裂隙中,具微承压性。
2工程概况
本工程施由于淤泥层厚度较大,管廊的埋置深度不同,且沿线较长,周边障碍物多,综合考虑工期,进度和造价因素,在受信号塔等结构物及高压线影响的路段,管廊地基处理采用钻孔灌注桩施工。灌注桩桩径0.8m,横向沿管廊侧墙中线布置,桩体混凝土强度C30,桩身砼保护层50mm。
3溶洞对管廊的危害
溶洞发育的桩基持力层及桩周土层等地质环境较为脆弱,一旦钻探或桩基施工时,对其地质环境造成扰动及破坏,则会引起塌孔甚至地面坍陷,影响桩基施工,对施工工期及施工管理造成阻碍。
而当桩基打在溶洞上时,因底部空洞或充满溶液,桩基会产生浮动的情况,管廊结构的稳定性就会受到影响,从而可能造成管廊塌陷等后果。正在运营的管廊,一旦坍陷会造成电力、电信及供水中断等后果,还会危及道路行车安全。
4溶洞处理方法
4.1溶洞大小类型判断
桩基施工中遇到溶洞后要及时通知业主、设计、监理三方,根据钻进情况及施工记录等,对溶洞类型进行判断,根据不同溶洞大小及填充情况采取对应的处理措施,不要盲目地对所有溶洞采用相同的处理方法,避免经济浪费。
4.2方案选定
钻孔灌注桩采用泥浆护壁法施工,遇有溶洞可采用以下方案:
(1)片石及袋装土投放
本工程某工段灌注桩钻进过程中,出现水位突然下降、泥浆稠度和比重变小的现象,根据钻进深度及泥浆比重变化程度,判断该桩基位置出现溶洞,溶洞较小且埋深较低。
当岩溶洞穴埋深浅、范围小、洞高不大时,洞内有填料或部分填料,洞穴不连通,冲刷洞穴时不会发生大规模的泥浆渗漏,不会发生塌陷时:
①准备充分的泥浆,在钻进至溶洞时及时补浆,继而使孔内的水位高度不会下降导致塌孔;
②同时将直径1:1的小片石和袋装土投入孔中;
③然后慢慢钻进,把片石挤到溶洞内,从而将溶洞堵住。如果堵塞效果不大,可以投入袋装水泥,等到孔内浆液表面稳定,没有泥浆渗漏或塌孔,再慢慢钻进,穿过溶洞后可继续钻进至下方密实土层1.5m。
(2)溶洞砼填充处理
针对一些埋置深度大于10m且单个高度较大(大于5m)的半填充及无填充溶洞拟采取预先灌注混凝土填充方法。
采用导管浇筑水下混凝土,填充混凝土采用小碎石C20混凝土。导管上设漏斗,漏斗下设隔水栓。在浇筑开始前,要将漏斗装满C20混凝土,避免开始浇筑时斗内混凝土过早下降,后续混凝土浇筑不及时,导致导管中混凝土分散离析。后续浇筑过程中尽量保证较快的速度,使得C20混凝土通过导管进入已外部已浇筑好的的砼中,同时注意导管埋入混凝土内部的深度(控制在2m~6m范围内)。根据连通器原理,不断从底部浇筑混凝土,将孔内泥浆和水慢慢抬升,直至充满溶洞。为使整体混凝土在同时间段完成初凝,应尽量加快浇筑速度。
(3)钢护筒跟进
①当溶洞埋深较深,溶洞比较大且溶洞没有充填,但没有连通时,施工时在方案(1)的基础上加振打直径100cm、壁厚不小于5mm的钢护筒护壁,钢护筒长度为打至岩面。
②当溶洞很大难以填充时,采用直径100cm的钢护筒,用振动锤将其下沉至岩面标高,冲击钻辅助钻进。用孔径90cm的冲击钻进行冲孔,缓慢钻进直至冲穿溶洞,钻进至溶洞时及时补浆,保证孔内的水位高度不会下降导致塌孔。然后在原钢护筒内采用直径90cm、壁厚不小于5mm的钢护筒继续跟进,钢护筒不断加长,直至穿过岩溶洞穴到达岩溶洞底,然后,使用初始大小钻头继续钻进,钻至岩面(持力层)。
5保证施工安全
(1)进入现场施工人员按要求戴好安全帽,穿好反光背心,严禁出现酒后上班或现场吸烟情况。
(2)现场电气设备均做作漏电保护装置,设有专人负责现场电缆收放。
(3)桩机应放置平稳,安装后桩机中心线的偏斜不小于全长的1%。
(4)桩机施工中如遇卡住,应立即切断电源,停止施工,在未查明问题前不得强行启动。
(5)桩机施工工程中如遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。
(6)施工队进场后,所有人员必须进行三级安全教育,施工队应配备安全员,负责施工现场的安全管理工作。
(7)特殊工种(机械操作人员、电工、工程车驾驶员)必须持证上岗。相关证件(复印件)应报项目部备案。
(8)施工设备(长螺旋钻机、柴油发电机)进场后应进行检测,检测合格后方可投入施工。
(9)钻孔平台、泥浆池、砼罐车,泵车等设施,应保持足够强度和稳定性,并经常检查,严格按操作规程办事。
(10)经常检查钻机钻杆、钻头以及泥浆浓度,防止斜孔、塌孔。
6结束语
本文通过工程实例研究,简单介绍溶洞对地下综合管廊基底灌注桩造成的影响及处理方法,对于不同地质、大小的溶洞而言,处理方法及工艺应因地制宜,采用科学的方法,合理的施工技术,才能使施工经济合理,保质保量。
参考文献:
[1]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)
[2]刘之葵,梁金城.岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响[M].地质出版社,2006.
[3]褚方平.某综合管廊地基处理方案研究.城市道桥与防洪.2O07年06月第6期