[發(fā)明專利]一種串珠式巖溶地區(qū)鉆孔樁鉆孔施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310468728.2
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103485336A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯田海;田杰;郭富明;任宵;周吉學(xué);崔旭;任少強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵二十局集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E02D5/38
• 分類號: E02D5/38;E02D5/40;E02D17/18;E21B31/107;E21B10/36;C04B28/26;C04B14/10;C04B14/02
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆孔樁施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種串珠式巖溶地區(qū)鉆孔樁鉆孔施工方法。

背景技術(shù)

隨著我國高速鐵路的建設(shè)和發(fā)展，鐵路運營對高平順性和高安全性提出了更高的要求，設(shè)計和施工單位必須在路橋基礎(chǔ)沉降控制方面要有新的創(chuàng)新。在我國西南及東南沿海地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶遍布，但這一地區(qū)又是我國東西南北通道的大動脈，又是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭，未來在這一區(qū)域?qū)懈嗟母咚勹F路穿越，形成東西南北的高鐵交通網(wǎng)絡(luò)，所以巖溶區(qū)域大口徑、深水橋梁樁基施工是未來高速鐵路建設(shè)的重點和難點，科學(xué)地研究和制定巖溶區(qū)域橋梁樁基基礎(chǔ)施工方案、技術(shù)保障措施、過程控制等，對保證施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全、經(jīng)濟(jì)效益都具有非常重要的意義。

現(xiàn)如今，進(jìn)行巖溶區(qū)域大口徑、深水橋梁樁基施工時主要存在以下幾方面的缺陷和不足：第一、在橋梁樁基穿越較為復(fù)雜的巖溶區(qū)域施工中，設(shè)計單位沒有給施工單位提供較為完整地、系統(tǒng)地理論依據(jù)和施工技術(shù)文件，施工單位摸石頭過河，施工中遇到的疑難問題多、困難重重；第二、針對巖溶區(qū)域橋梁樁基設(shè)計指導(dǎo)性文件不夠完善，缺乏系統(tǒng)性、全面性和可操作性；第三、對于施工技術(shù)要求高，橋梁基礎(chǔ)沉降及承載力、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)的施工項目，溶巖覆蓋區(qū)域樁基施工的基礎(chǔ)理論研究難以滿足實際施工需求；如對于設(shè)計時速為350km的滬昆客專杭長湖南段境內(nèi)的省界萍水特大橋、醴陵特大橋位于強(qiáng)巖溶發(fā)育區(qū)域，兩橋僅間隔274m長的祥云隧道，橋梁樁基均處在串珠式、暗河流巖溶區(qū)域內(nèi)，范圍之大，數(shù)量之多，在全國客運專線橋梁建設(shè)史上尚屬首例，并且在巖溶覆蓋區(qū)，溶洞及溶蝕裂隙中，地下水發(fā)育，透水性好，水量大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，特別是醴陵特大橋橫跨萍水河，河寬180米，水深4～6米，遠(yuǎn)期通航規(guī)劃為Ⅶ級，部分樁長達(dá)90米，個別樁基穿越重疊式溶洞10個，巖石強(qiáng)度高且?guī)r層傾斜，同時穿越暗河流，施工難度大，危險性高，極易出現(xiàn)溶洞失穩(wěn)，坍塌變形，稍有不慎引起卡鉆、埋鉆，影響工程進(jìn)度；第四、為保證施工工期，同一墩臺上需采用多臺鉆機(jī)同時施工，但由于施工區(qū)域為巖溶區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜且有暗河，采用多臺鉆機(jī)在同一墩臺鉆孔樁施工，國內(nèi)尚無先例。

目前，巖溶區(qū)域鉆孔樁施工方法有以下四種：泥漿造壁法、靜壓化學(xué)注漿法、護(hù)筒跟進(jìn)法和能量傳遞法。其中，泥漿造壁法主要適用于不大于樁徑的小型溶洞，具體情況按溶洞的相對位置、圍巖種類和填充物的性質(zhì)因素確定。靜壓化學(xué)注漿法所采用的注漿材料為普通硅酸鹽425水泥、水玻璃、氯化鈣、鋁酸鈉等。護(hù)筒跟進(jìn)法適合于地下水流較大的溶洞、多層溶洞、體積較大的溶洞和泥砂巖溶，首先按正常鉆進(jìn)至接近擊穿溶洞頂板，將鉆頭提起，用吊機(jī)配合振動錘將鋼護(hù)筒下沉穿過溶洞，使護(hù)筒底部支撐在溶洞底部或頂板，接著在護(hù)筒內(nèi)繼續(xù)鉆孔，如果漏漿，則可采用下內(nèi)護(hù)筒或采用其他方法堵漏。對于大型溶洞采用此法施工時，當(dāng)沖錘擊穿溶洞后，立即向洞內(nèi)拋填片石與絮狀物并且沖錘擊壓，將溶洞填滿，為鋼護(hù)筒跟進(jìn)提供依托，保證鋼護(hù)筒不出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，最終是鋼護(hù)筒下沉到設(shè)計位置或穩(wěn)定在堅固的基巖上，達(dá)到護(hù)孔成樁的作用。鋼護(hù)筒制作采用的鋼板厚度根據(jù)溶洞大小，樁孔長短來確定，一般采用δ=8mm～10mm，最薄不能小于6mm，以保證護(hù)筒具有一定剛度和強(qiáng)度，使其不變形。鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工所需要工序和輔助設(shè)備較多，進(jìn)度慢，成本高，但成孔和成樁質(zhì)量穩(wěn)定，施工中應(yīng)綜合施工難易成度和經(jīng)濟(jì)效益等因素考慮。能量傳遞法施工是針對巖溶地層，巖面傾斜，巖質(zhì)軟硬不均，容易造成鉆頭刃腳受力偏心，導(dǎo)致偏孔、斜孔、彎孔等故障的發(fā)生而采取的處理措施，也適用與重疊式串珠式巖溶，樁基普遍較長。能量傳遞法的工序原理是當(dāng)沖擊鉆孔接近溶洞頂板進(jìn)入溶洞或斜巖面時向樁孔內(nèi)拋填片石和粘土塊等物，填充高度一般為溶洞頂上部或斜巖上部約1.5m，拋填片石的質(zhì)地堅硬并且與孔壁巖石強(qiáng)度同樣為佳，鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中沖程約為0.6m～1.0m，繼續(xù)沖孔作業(yè)，混合填充料經(jīng)反復(fù)沖擊，在溶洞內(nèi)形成固結(jié)或在孔內(nèi)形成柱體，具有足夠傳遞沖擊能，過孔或破碎斜巖，同時形成堅實，豎直，圓順的過渡孔口，為以下的鉆孔作業(yè)起到良好的導(dǎo)向作用。當(dāng)斜面傾斜嚴(yán)重或樁位處于溶洞邊緣時，在鉆進(jìn)中鉆頭偏向溶洞邊緣一側(cè)，用能量傳遞法無法解決偏孔或彎孔問題，遇到這種情況經(jīng)檢測偏移量不大，應(yīng)繼續(xù)向孔內(nèi)拋填片石，碎石，粘土塊，沖錘擊壓，將偏孔，彎孔修正。